巷道放顶煤人-机-环境系统可靠性研究

应用系统可靠性和人 -机工程学理论 ,建立了急倾斜煤层巷道放顶煤人 -机 -环境系统可靠性模型 ,给出了系统可用度和生产能力的计算公式。结合开滦马家沟矿 972 3工作面人 -机-环境系统分析 ,探讨了提高系统可靠性和生产能力的有效途径。理论分析及实例计算结果表明 ,所建立的模型能简便地找出系统的薄弱环节 ,准确预测系统可用度和生产能力 ,从而为指导矿井设计和生产提供科学依据     

基于FTA＿Petri网的动车组塞拉门系统故障机理研究

随着我国动车组投入量及运营里程的快速增长,动车组的安全运营成为人们关注的首要问题。塞拉门作为动车组的故障多发部件之一,明确其故障机理对于故障诊断及检修极其重要。利用故障树和Petri网相结合的方法对塞拉门系统进行研究。通过对兰新客专CRH5型动车组塞拉门系统的结构及故障数据进行分析建立塞拉门系统故障树,鉴于故障树分析无法对故障传播过程进行动态描述的不足,将其转化为Petri网,建立Petri网模型状态方程,运用关联矩阵及初始状态token赋值和转移的方法对系统故障的传播进行动态分析,明确故障机理。经验证分析结果与动车组失效模式分析一致,可为动车组塞拉门的故障诊断和维修提供依据。     

基于马尔可夫的地面控制井下安全阀可靠性评估

为保障地面控制井下安全阀系统的安全运行，防止系统发生故障，建立了井下安全阀可修复系统的马尔可夫模型；针对系统设备构成复杂及共因故障等问题，基于β因子模型描述共因失效，同时将模型划分为3个独立模块，通过克罗内克积方法合并，评估系统可靠性；参照OREDA可靠性数据，定量求解井下安全阀系统可用度、可靠度以及稳态指标，研究模型中状态转移概率对系统稳态可用度的影响。研究结果表明:井下安全阀系统的可用度随时间增长而迅速到达稳态值；系统检修周期应小于2.5 a；根据可靠性分析结果，运营方应考虑系统经济与可靠性间的博弈关系，合理优化系统冗余结构与维修周期管理，防止井下安全阀系统失效。     

基于贝叶斯网络的高速动车组运营故障分析

为研究影响高速动车组正常运行的各故障因素间的因果关系，分析其耦合强度，将故障因素分为人、机、环3类，从系统角度又将机器因素分为5个子系统。人、机、环3类共识别27个故障因素；使用K2算法生成贝叶斯网络结构，引入扩展因果效应算法确定节点优先次序作为K2算法的先验知识，采用EM算法学习贝叶斯网络参数，构建基于贝叶斯网络的高速动车组运营故障分析模型；以209个CRH详细故障报告为例，对故障因素的故障发生概率进行排序并分析因素间的影响强度和灵敏度。结果表明:牵引供电系统故障发生概率较高；车门系统故障、牵引变流器故障易由内部零件故障引起，外界异物击打对受电弓影响较大；人、环因素更易引起多故障耦合；环境因素对牵引供电系统表现出较高的灵敏度。贝叶斯网络在分析高速动车组运营系统故障问题上具有可行性，分析结果有助于提升运营单位的管控能力。     

可重组制造系统降级运作的可靠性分析

作为一种全新的制造系统类型,笔者对可重组制造系统的一种降级运作模式进行系统整体性能和可靠性的分析与研究。针对可重组制造系统中可能存在非关键设备失效的情况,在选取系统中存在单台关键设备的条件下,建立可重组制造系统在一定时期内降级运作的有效性模型。应用马尔可夫可靠性模型对系统不同的运行状态推导出转换方程,对系统的生产率和有效性两大指标进行计算和分析。通过对系统正常状态和降级状态的有效度和生产率的比较,得出了系统存在降级运行模式时,比系统全部由关键设备组合的运行模式具有更高的生产率和有效度,并在一定条件下,系统有效度比生产率增加更快的两大结论。     

基于Copula-network的相依部件系统可靠性计算

为解决传统系统可靠性的理论计算结果与实际不符合的问题,开展部件关联的系统可靠性网络化表征与计算研究。通过分析系统部件间的作用关系,以部件为节点,部件间作用关系为边,运用网络模型表征部件关联的复杂系统,重点研究利用部件的服役行为信息,实现部件关联系统的可靠性分析。基于此,将多元Copula函数引入系统可靠性的计算中,建立基于Copula理论的可靠性网络模型及其数学表达;根据节点输入和输出情况差异,分情况计算部件关联系统可靠性;以高速列车转向架系统为背景,应用所建立方法并验证其有效性。结果表明,用基于Copula理论的部件关联系统可靠性网络化表征与计算方法,可对高速列车转向架系统可靠性进行有效分析与估计,为用网络评估复杂机电系统可靠性提供一种新方法。     

CRH3C型动车组制动系统车轮滑行保护

本文阐述了高速列车发生滑行的机理及其判断参数,并具体分析了CRH3C型动车组制动系统车轮滑行保护装置的布置及工作原理,同时说明车轮防滑的必要性及意义。     

基于T-S模糊故障树的受电弓系统可靠性分析

针对动车组受电弓故障统计中历史故障数据的多源异构和数据缺失等问题,同时考虑到受电弓故障的多态性,提出了以信心指数修正的专家调查法结合T-S模糊故障树,对受电弓可靠性进行分析。首先构建动车组受电弓系统的T-S模糊故障树;再对故障树基本事件进行基于信心指数修正的专家调查,得出基本事件模糊故障率;然后根据基本事件模糊故障率计算顶事件模糊可能性和基本事件模糊重要度;最后根据模糊重要度分析系统不同故障状态时影响其可靠性的薄弱环节。该分析结果与动车组的实际情况相符,可为受电弓系统的检修提供参考。     

基于多态故障树的多值决策图制动系统可靠性分析

针对动车组制动系统实际运行环境中故障多态性问题,提出了一种基于模块分解的多态故障树与多态多值决策图相结合的重要度分析方法。通过对系统进行故障树模型建造和模块化分解,将不同事件转化为相应变量状态、多态故障树转化为多态多值决策图,最后计算得出多状态系统Birnbaum重要度。分析结果与兰新客专动车组制动系统实际运营情况相符,验证了算法的可行性和有效性,解决了多态系统可靠性分析问题,为该路线动车制动系统故障检修和维护策略的修订提供了理论依据。     

安全系统的故障分析

以可靠性研究为基础,分析独立和冗余配置的安全系统的故障状态,给出独立配置和冗余配置时安全系统的显性故障率、隐性故障率以及系统可用度的定量模型。以该模型对以紧急停车系统(ESD)和生产监控系统(DCS)构成的组合安全系统进行了比较和分析。笔者认为:ESD单独设置时,应注意降低隐性故障率、提高其修复率;ESD与DCS冗余配置时,无论是并联冗余还是串联冗余,安全保护功能都是增加的,但同时显性故障率有所增加,隐形故障率大大减少。因此,用ESD补充DCS的安全保护功能而不是简单的重复其功能,对提高系统的整体安全水平将是十分明显的。     

可靠性分配理论在系统安全目标实现中的应用

在系统安全理论中,确定各基本事件的可靠度以实现所给定的系统安全目标值问题一直没有得到很好解决。笔者将可靠性分配理论与故障树分析方法相结合,提出了2个层次可靠度分配法:最小割集之间采取可靠度再分配法,对构成最小割集的各个基本事件之间采取等分配法。从而建立系统中各单元可靠度再分配量化模型。为便于应用,通过实例,详述系统各单元可靠性分配的计算过程。研究表明,运用该模型可准确、简便地计算出各单元的可靠度,使系统在给定的目标值条件下达到系统的安全性优化。     

导线接续管钢套对放线滑车的冲击计算方法及接触过程分析*

为解决输电线路放线施工过程中常见的导线接续管钢套对放线滑车的冲击问题,构建由导线、钢套及滑车等部件组成的多体运动系统,提出适用于各类情况的导线、钢套与滑车的接触判断方法。根据各部件的运动关系,给出各个质点的作用力表达式,并通过钢套长度约束、钢套与滑车的接触约束等隐式方程提出钢套单元内力、滑车对钢套接触力的计算方法。基于有限质点法形成可分析钢套对滑车冲击作用的多体运动系统计算方法,并结合张力放线施工实际,对不同悬挂长度下钢套冲击滑车过程中接触力、牵引力进行计算分析;针对影响接续管钢套性能的主要因素,完成6种因素下钢套通过放线滑车运动过程组合工况的计算。结果表明:导线张力、张力角度、牵引角度对钢套与滑车的接触力有较大影响。提出的钢套对滑车冲击计算方法可为接续管钢套及滑车的精细化结构设计提供更为准确的参考。     

可靠性理论在公共安全领域的应用研究

对公共安全体系从系统可靠性的视角,综合运用可靠性方面的知识,构建公共安全系统混联模型;进而将可靠性分配理论与故障树分析方法相结合,根据系统安全目标的要求,确定混联系统的第一层次各单元事件的可靠性目标值,对构成各单元的各个下属单元采取最小工作量可靠度分配方法,从而建立系统中各单元可靠度再分配量化模型。通过建筑物火灾引起人员伤亡事故实例,详述系统各单元可靠性分配的计算过程。研究表明,可靠性理论可以成功地应用到公共安全领域;使系统在给定的目标值条件下达到系统的安全性优化,实现了公共安全保障效能,减小灾害损失。     

基于改进DEMATEL-ISM模型的机轮刹车系统风险因素分析

针对机轮刹车系统在飞机着陆阶段复杂的安全性问题,应用系统理论过程分析法(STPA)识别潜在风险因素,采用风险熵改进决策实验室分析法(DEMATEL)计算风险因素中心度和原因度,确定因素重要性和属性,并集成解释结构模型法(ISM)建立风险因素递阶层次结构.结果 表明:在因素辨识方面,STPA与传统FTA方法相比,可识别出更多的风险因素,如组件交互、设计缺陷等因素;通过改进DEMATEL-ISM可体现系统因素客观联系,并确定AACU为系统关键部件,且风险因素可分为3个层次,在层次内与层次间均存在因素关联,从递阶层次结构分析得出可采取断链措施和提高部件可靠性来保障系统安全.     

基于可靠性理论的城市应急管理评价研究

鉴于目前城市应急管理评价研究大都没有从系统可靠性的视角进行分析,提出一种基于可靠性理论的城市应急管理评价模式。从系统可靠性的基本观点出发,解析城市应急管理体系的功能构成,在此基础上,结合故障树法构建城市应急管理系统可靠性模型,并运用可靠性分配理论,实现了系统内各单元可靠度的量化再分配。以某市为例,详述该市应急管理可靠性评价及可靠度再分配的计算过程。研究表明,可靠性理论能够成功应用到城市应急管理评价之中,并能在给定的目标值条件下实现系统内各单元的可靠度优化。     

海上浮动核电站人员认知可靠性模型

为了保障海上浮动核电站的安全运行,利用人员认知可靠性(HCR)模型,分析海上浮动核电站的人因可靠性。首先通过分析和量化海上微气候、噪声、船体运动等外部因素对操纵员的操作速度和准确度的影响,修正HCR模型;然后以海上浮动核电站失水事故(LOCA)为例,分析事故中涉及人员行为以及事故处理流程,根据事故发生的情景对各计算参数取值;最后计算操纵员对反应堆LOCA事故系统异常信号认知和响应的失败概率。结果表明:计算结果与实际较为吻合,修正后的HCR模型可操作性较强。     

可靠性理论在建筑施工安全领域的应用研究

针对建筑施工安全管理体系，从系统可靠性的视角，综合运用可靠性方面的知识，构建了建筑施工安全管理系统混联模型。在此基础上，将可靠性分配理论与故障树分析方法相结合，根据系统安全目标的要求，确定混联系统的第一层次各单元事件的可靠性目标值，对构成各单元的各个下属单元采取最小工作量可靠度分配方法，以此类推，从而建立系统中各单元可靠度再分配量化模型。为便于应用，通过建筑施工过程中常见的脚手架坠落实例，详述系统各单元可靠性分配的计算过程。研究表明，可靠性理论可以成功地应用到建筑施工安全领域；使系统在给定的目标值条件下达到系统的安全性优化，从而实现建筑施工安全保障效能，减小事故损失。     

性能水平划分下的多状态系统可靠性分析

为准确评价多状态系统及其组件的工作性能和可靠性,并确定系统在临界状态时其组件的性能水平,用不同的性能水平划分原始系统;将组件的多态性看成是离散随机过程,建立其马尔科夫过程方程,求解得到各水平下组件在任务时间内的状态概率和性能期望值,从而确定组件对系统可用性的贡献。建立不同性能水平下的组件的Birnbaum重要度、Fussell-Vesely重要度(FV)、可靠性成果价值(RAW)和可靠性下降价值(RRW)重要度的数学模型,由此可求得各组件以及给定水平下多状态系统性能重要性度量的结果。通过柴油机燃油供给系统的可靠性分析实例进行验证,结果表明:用提出的方法既能方便地得出给定性能水平下组件与系统处于各个状态的概率和性能期望,又能得到系统各组件对系统可靠性的影响程度,有助于系统的可靠性评估和结构优化。     

列车安全操纵仿真系统的研究

探讨了列车牵引力学条件下的铁路列车安全操纵问题 ,开发了一套可用于不同运行条件下的列车安全操纵仿真软件。重点介绍了系统的主体结构、功能模块以及列车安全操纵的计算模型 ,详细描述了在一个时间步长内如何确定列车的工况、手柄位以及停车制动的仿真算法 ,并在实际线路上对电力机车进行了实例分析。系统计算速度快 ,人工干预方便 ,效果良好 ,可以满足现场的实际需求。     

油气输送动设备实时定量风险评估模型

为准确评价油气输送动设备运行状态,及时发现设备故障,避免由安全问题带来的经济损失,构建一种基于数据挖掘的油气输送动设备实时定量风险评估模型。运用危险与可操作性分析(HAZOP)和层次分析法(AHP),结合现场监测参数构建设备风险评估指标;针对传统偏离度线性计算方法不适用表征设备运行指标偏离程度的问题,运用现场监测数据挖掘的方法建立指标偏离度计算模型,并将该模型应用于现场压缩机组风险评估。结果表明:压缩机组整体偏离度为0. 141 3,运行情况良好;其中干气密封过滤器差压的偏离度为0. 472 6,应及时检查,分析结果与机组运行情况相符。