基于贝叶斯网络融合共因失效的接触网系统可靠性分析

为分析电气化铁路接触网的可靠性,基于系统的二态性特征,提出选取β因子模型作为共因失效(CCF)模型。通过运用马尔科夫理论对一般系统进行分析和建模,推导出考虑共因失效后一般系统各可靠性指标的具体计算公式;结合某段电气化铁路接触网的特性,运用Matlab对基于接触网系统构建的考虑了共因失效的贝叶斯网络进行编程,绘出相应的可靠度变化曲线,完成接触网系统的定量及定性分析,并找出其薄弱环节。结果表明:考虑共因失效后,接触网系统各可靠性指标变得更加接近实际。     

考虑脉动风下弓网离线影响的高速铁路接触网可靠性分析*

为分析西北大风区高速铁路接触网可靠性,提出将脉动风引起的弓网离线因素融合到接触网系统可靠性分析中,采用谐波叠加法模拟脉动风风速时程,利用高斯分布统计脉动风分布概率,通过GO-FLOW法构建接触网系统可靠性模型,运用MATLAB对融合弓网离线故障率接触网系统可靠性进行仿真,并与已有研究成果进行对比。结果表明:脉动风对弓网受流产生一定影响,融合弓网离线因素后,接触网系统可靠度明显下降。研究结果可为接触网可靠性研究提供新的思路。     

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。     

考虑认知不确定性的列控中心可靠性评估

针对列控中心系统中因设备故障信息不完善、失效机理不明确等因素产生的认知不确定性，以及动态失效、共因失效、恢复机制问题，提出了将证据理论和动态贝叶斯网络相结合的动态证据网络方法，并对列控中心系统进行了可靠性评估及重要度影响分析。在分析系统各单元功能逻辑关系的基础上建立故障树，并将故障树转化为动态贝叶斯网络。通过动态贝叶斯网络正向推理，并结合信任测度和似然测度得到了列控中心系统的可靠度区间以及讨论共因失效对系统可靠性的影响。此外，通过动态贝叶斯网络反向推理得到了列控中心系统薄弱环节。最后，通过求解重要度的大小，探究底事件可靠度变化和认知不确定性对系统可靠度的影响程度。结果表明：动态证据网络能够较好地处理系统可靠性评估中的不确定信息。相比于在完全信息条件下，运用动态证据网络方法得到的可靠性评估结果较为合理，也更加符合实际。     

基于模糊评判和RCM的CTCS-3级车地通信子系统维修决策

CTCS-3级车地通信子系统是列控系统的重要组成部分之一,且列控系统需求的列车位置、行车许可、临时限速等安全信息都由其提供,因此,对其进行可靠性分析具有十分重要的意义。采用贝叶斯网络对系统进行可靠性分析,并对维修方式进行了讨论。首先,根据车地通信子系统的功能与结构构建其贝叶斯网络模型。然后,综合考虑维修性、共因失效等因素,对车地通信子系统进行可靠性分析。最后,在可靠性分析的基础上运用模糊综合评判法对其进行维修决策。结果表明:利用贝叶斯网络的双向推理,不仅可以计算出车地通信子系统的可靠度,还可以有效识别系统的薄弱环节;若不考虑车地通信系统冗余结构中的共因失效,则得到的可靠性指标会偏于乐观。地面GSM-R单元失效是引起车地通信子系统失效的关键事件,因此针对此薄弱环节进行状态维修检查能够有效降低事故的发生概率。     

基于二阶矩法的钢筋混凝土连续梁可靠度分析

根据结构可靠性理论,运用应力-强度干涉模型,考虑随机参数服从正态分布情况下的影响,构建连续梁在强度失效模式下的可靠性模型,应用二阶矩法通过数值分析计算结构的可靠指标,得出了结构的可靠度。为使所建立的模型符合钢筋混凝土结构的具体受力特点,荷载效应计算中考虑了钢筋混凝土结构的内力重分布,承载能力计算中参考了《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)给出的近似计算公式,得到了多维非线性的极限状态方程。通过实例对模型和可靠度方法进行了验证,计算分析表明,本文所建立的可靠性模型揭示了钢筋混凝土连续梁在各种随机因素作用下强度失效的规律,为钢筋混凝土连续梁的可靠性分析提供了依据。此外,本文提供的构件可靠度计算思路也可为其他各类钢筋混凝土构件的可靠度分析提供参考。     

考虑人因可靠性的安全仪表功能SIL验证方法研究

油气站场一般设置有紧急停车系统（ESD）等存在操作员介入的非常规安全仪表功能（SIF），为解决已有的安全完整性等级（SIL）评估方法不能针对此类SIF进行功能安全评价的情况。对存在操作员介入的非常规SIF进行研究，将其中的人为因素细分为观察、决策和执行3个阶段；根据各类人因可靠性分析方法优缺点，筛选CREAM和HCR方法分别分析紧急情景环境和应急响应时间对非常规SIF人因失效概率的影响，建立考虑人因可靠性的SIL验证模型；基于此模型选取某输油站典型SIF开展SIL评估，分析人因失效对SIF整体可靠性的影响水平，并提出改善措施。结果表明:将操作员应急响应过程中的人因失效概率引入传统的SIL验证模型中，可实现对非常规SIF的功能安全评价；人因失效对非常规SIF具有显著影响，筛选的人因可靠性模型可准确计算人因失效概率。     

CRH3型动车组牵引传动系统可靠性分析

为分析CRH3型动车组(EMU)牵引传动系统可靠性,基于其结构及运行特点,结合图论,从建立系统网络图可靠性模型入手,将系统可用度计算转化为系统网络图模型的连通概率计算。在系统各部件可维修的前提下,考虑部件停工相关性,结合京津城际高速铁路某CRH3型动车组历史运行数据,用蒙特卡罗模拟-元胞自动机(MCS-CA)算法,通过Matlab编程,计算分析系统在正常工作状态和降级(降容)运行状态下的可靠性,并绘制相应的可靠度、可用度随时间变化曲线。结果表明,动车组牵引传动系统受电弓高压进线单元故障率最高,其次是变流单元。     

GO法进行有共因失效系统可靠性分析的新算法研究

共因失效可能使系统的可靠性大大降低,是系统可靠性分析中的重点和难点。GO法可以对含共因失效的系统进行可靠性分析。为了选取已有算法合适的参数,更为了提高有多个共因失效组系统的GO法可靠性分析效率,进行了相关研究。对关键参数公式进行了理论分析,并就几个算例系统进行了计算试验;对已有算法进行了深入研究,为了改进已有算法对共因失效组逐个处理,提出了将共因失效组中的部件均由本组等效共因失效部件代替的新算法。进而,应用分组法和新算法对一个简单示例系统和外电源备用系统进行了共因失效分析。给出了对已有算法参数选取的建议;通过对比可知分组法与新算法计算结果相近。通过对已有算法参数的合理化选取,可以提高计算结果的准确度;新算法可对所有共因失效组一次性处理,是共因失效分析的有效方法。     

基于MMESE模型的高速铁路运营系统可靠性研究——以“7.23"甬温线动车事故为例

从人-机-环境系统工程(MMESE)理论出发,列出了高速铁路运营系统的人员、机器、环境三要素的具体内容,建立了人-机-环境(MME)系统可靠度数学模型,分析指出高速铁路运营系统的可靠度与“人”子系统的初始失效率、“人”子系统的学习率、“机”子系统的失效率函数、“环境”子系统的质量及可靠性参数、系统的实际运营时间等因素有关.从MME系统可靠度模型出发,分析了“7.23”甬温线动车事故发生的主要原因以及留给人们的启示.     

铁路沿线可燃重气储罐最小隔离区域划分探讨*

为保护铁路线，以某化工厂距离高铁路线最近的丙烯球罐为例，提出丙烯球罐泄漏最小隔离区域划分方法以及2种保护高铁线路方案，利用重气扩散模型和定量风险评价（QRA）软件分别进行丙烯扩散模拟、爆炸模拟，并进行危险与可操作性分析（HAZOP）和保护层分析（LOPA）。结果表明:球罐发生泄漏及火灾爆炸等事故，会给附近铁路线带来严重破坏；丙烯泄漏或球罐因周围其他设备设施或可燃物质着火而温度升高时，保护措施不足；隧道的安全可靠性要高于仅设1道防爆墙，隧道长度需覆盖最小隔离区域的可及范围，在扩散区域内也需设立普通挡墙，在极度危险情况下，需要实施高铁停开等保护措施。     

基于模糊推理的FRAM事故定量分析方法研究

为有效克服FRAM事故分析中无法进行定量分析的缺陷，提出结合模糊推理技术的Fuzzy FRAM模型。此改进模型基于FRAM识别系统运行状态；依据功能输出要素的时间/精度属性利用Matlab构建2阶模糊推理系统量化功能输出质量；根据通用性能条件(CPC)及功能输入耦合端口构建功能评价体系，针对评价体系中存在的不确定性信息融合及建模问题，采用模糊证据推理技术，通过模糊信度结构建立、数据处理、信息融合测度后获得功能的风险指数;以既有铁路危险品运输事故为例，验证方法的可行性。结果表明:Fuzzy FRAM模型的评估结果较为精确，是FRAM分析方法的有效补充。     

基于人因可靠性的间歇装置SIL分析与改进

IEC 61508和IEC 61511等标准针对连续工艺装置提出了安全仪表系统安全完整性等级评估方法。但对于间歇装置的SIL评估，受人因因素影响水平并未明确，且没有提出相应计算模型。以某六氟磷酸锂间歇生产装置典型SIS为例，采用HAZOP结合LOPA方法对其进行风险分析，在明确间歇生产装置存在人员中毒、窒息及燃烧爆炸风险的基础上，确定并验证其安全仪表系统的SIL，再依据间歇生产装置人工依赖性高，即部分安全仪表系统未接入自动联锁且需人工手动触发的特点，建立人因可靠性模型，来分析人因可靠性对安全仪表系统SIL的影响，并进行改进研究。研究结果表明:人因因素对安全仪表系统SIL有显著影响；可通过改变SIS元件冗余结构、测试策略并结合改进人因管理措施来提高SIL。     

铁路信号PES安全性定量分析的研究

铁路信号中的可编程电子系统 (PES)是一种安全相关系统。这类系统更注重失效 -安全 ,而不仅仅是可靠性或可用性。基于系统的可靠性分析方法 ,给出了一种安全性定量分析方法。通过把失效率划分为一些独立的部分 ,据其各自失效率的影响 ,利用 Markov模型可同时分析系统的可靠性和安全性。笔者根据铁路信号 PES常用的 2 oo2 D(附加诊断的二取二 )容错结构给出了方法应用的实例     

高速铁路信号系统的安全管理评价研究

高速铁路信号系统要通过安全管理来保障其开发与运行中的安全相关活动符合系统安全计划的要求。为了评估安全管理活动的可信性,提出基于系统安全分析技术的安全管理评价方法。通过建立安全管理流程与系统安全功能相关联的概念模型,使用安全文化危险与可操作性研究(SCHAZOP)辨识出安全管理流程中的行为偏差,基于失效传导转换符号(FPTN)建立管理角色的安全文化失效模型,最终将管理行为失效模式转换成组件故障树作为安全管理评价证据。研究结果表明,安全管理行为偏差体现了信号系统开发与运营过程中的安全文化特征;辨识与分析安全文化失效,为信号系统安全管理活动的可信性提供了评价依据。     

基于F-R-M法的刚构-连续梁桥施工期结构强度风险分析

为了解决刚构-连续梁桥施工过程中的风险问题,提出了一种神经网络与有限元结合的定量风险分析方法（F-R-M法）。以八盘峡黄河特大桥为工程背景建立有限元模型,运用参数敏感性分析确定出最不利施工阶段的结构强度主要风险随机变量,然后以蒙特卡洛原理为基础,通过径向基（RBF）神经网络计算结构失效概率,最后对桥梁施工风险进行定量分析。结果表明:该桥在最大悬臂状态下,结构应力仿真次数超过 1 000 万次时,梁体在最大悬臂端应力失效概率仅约为 1.17×10-5,失效概率极低。基于参数敏感性的F-R-M法可以快速、较高精度地对高速铁路刚构-连续梁桥施工期结构强度风险进行定量分析。     

基于FAHP-MODM的矿井通风系统可靠性综合评价

为了提高矿井通风系统可靠性评价的准确性，结合模糊层次分析法和多目标决策理论对矿井通风系统可靠性进行综合评价。基于人-机-环-管理系统构建评价指标并确定评价策略，确定各指标主观权重和客观权重，利用线性加权法确定综合评价值并通过实例分析矿井通风系统各观测点的可靠性，对其进行优劣排序并得出可靠性等级。评价结果表明，FAHP-MODM可对矿井通风系统可靠性做出准确的评价。     

基于GM-SVR的小样本条件下化工设备可靠性预测

为了准确预测化工设备可靠性趋势，针对化工设备失效寿命数据为小样本的情形，基于灰色估计法与支持向量回归机在小样本数据处理中的优势，建立了失效寿命时间服从三参数威布尔分布的化工设备可靠性模型；结合GM（1，1）和SVR对模型进行参数估计，在压缩机可靠性分析中进行了实例应用，对比分析了最小二乘法、灰色估计法和GM-SVR的估计效果。研究结果表明:GM-SVR对威布尔分布参数的估计精度明显优于最小二乘法和灰色估计法，可以有效地应用于化工设备失效数据为小样本时的可靠性预测。     

基于改进PPC模型的铁路弃渣场综合风险评价系统

为了客观准确地评估铁路弃渣场的综合风险,建立基于改进投影寻踪聚类（PPC）模型的风险评价模型。首先建立了6个维度共19个因素的指标体系,并制定相应评价标准;然后借鉴K均值聚类思想来确定PPC模型关键系数-密度窗宽R,以解决传统方法造成的聚类效果差等问题;同时将遗传算法（GA）作为模型优化算法得到最优投影方向和样本投影值等关键数据;最后以贵昆线铁路的10座弃渣场作为案例研究,研究结果表明:“弃渣场边坡条件”和“地形与地基条件”2个维度对弃渣场的综合风险影响最大;验证了所建模型的科学性,评价结果能够规避人为主观因素的干扰,更加与实际情况相贴合。