基于Petri网的铁路车站安全防护系统建模及可靠性分析

采用单一的随机Petri网对车站线路结构、列车运行过程及车站防护系统建模,基于欧洲电工标准委员会定义的安全目标,确定车站安全防护系统的可靠性需求。对无防护系统的列车入站进行建模和分析,然后基于防护系统功能及可靠性特性,结合列车入站动态特性,对防护系统的功能和可靠性进行建模,并根据安全目标与车站事故率之间的数学关系进行系统的安全分析和可用性分析。其结果表明,车站防护系统的可靠性与乘客的个人风险存在着定量的关系,从而可以依据个人风险的标准来确定防护系统可靠性需求。     

基于随机Petri网的平交道口建模及事故率分析

基于公路道口使用者的违规进入及违规人数比例是道口发生事故的主要原因为背景,分析道口使用者违规进入道口前的平均等待时间及违规比例,列车在各个区段的时间特性与道口事故率之间的定量关系。采用随机Petri网基于道口公路使用者、道口铁路列车的经过道口过程、道口安全防护系统功能及三者之间的相关性进行建模及事故率分析。根据模型的仿真表明:当列车由道口传感器区进入接近区的时间和由接近区进入道口的时间由随机值变为固定值时,道口事故率大大降低;公路使用者在违规进入道口前,等待某个时间后进入道口发生事故的风险最大。当列车由接近区进入道口的时间为随机值时,公路使用者的违规比例增加会明显加大事故率。     

基于随机Petri网的城市轨道交通应急系统安全性能分析

为分析城市轨道交通应急系统安全性能,采用随机Petri网理论,考虑运营生产、治安消防和自然灾害3类应急预案,构建城市轨道交通应急系统的随机Petri网模型,并基于模型的马尔科夫链得到系统处于各种状态时的稳态概率表达式,通过改变各个变迁的触发速率,分析系统各种状态稳态概率的变化情况。结果表明,这个模型能够体现影响城市轨道交通应急系统安全性能的各因素之间的关系,并能通过数值变化趋势反映不同事故情况下提高安全性能的关键所在,达到分析系统安全性能的目的。     

基于随机Petri网的人道主义救援供应链业务流程协同建模及效能分析

伴随自然灾害频发而来的人道主义救援规模越来越大,针对救援业务流程的复杂性特征,从人道主义救援供应链业务流程分析入手,运用随机Petri网,对灾后响应阶段的救援供应链业务流程协同进行过程建模,并通过同构马尔科夫链,构建其可达图;应用Matlab软件,仿真人道主义救援供应链业务流程协同时间效能及运营效率。结果表明:模型能够检验救援业务流程中存在的瓶颈环节和耗时的主要活动,为提高人道主义救援供应链的运营效率提供理论支持及实践指导。     

基于Petri网的终端区ADS-B监视系统及其可靠性研究

为辅助塔台管制人员决策,提升航空器运行安全性,提出一种以广播式自动相关监视(ADS-B)数据为数据源的终端区监视系统。首先,基于系统需求分析系统架构特征,利用面向对象Petri网(OOPN)灵活、易于模块化设计等优点,将复杂系统模块化,分别建立子系统模型,依据子系统间的交互关系建立整体系统简化模型,并分析模型的可靠性;然后,设计ADS-B数据流实时传输引擎,利用无线传输的方式提升数据使用效率,然后,设计ADS-B数据流实时传输引擎,利用无线传输的方式提升数据使用效率,有效传输虚拟系统与外部实体之间的数据;最后,基于虚幻引擎(UE4)平台,构建虚拟现实仿真系统,实时监视机场及周围一定范围内的航空器。实时监视机场及周围一定范围内的航空器。结果表明：该系统建模方法能提高系统的模块性和可靠性,增强系统逻辑结构的易分析性,构建的系统可以安全、可靠地实现终端区监视功能。     

基于Petri网的750kV变电站故障恢复

对750 kV变电站可能发生的常见故障进行详细分类,并据此建立故障恢复推理模型,以便发生故障时能及时快速恢复供电。通过分析750 k V变电站拓扑结构,采用故障分类和基于Petri网建模的方法,将所有可能发生的常见故障分为母线、线路及变压器3类。变电站发生故障时,先根据变电站故障诊断结果,再从故障点隔离到恢复非故障失电区域并建立Petri网模型。故障恢复主要对开关进行操作,因此首先建立开关打开和关断的基本Petri网恢复模块,接着从变压器运行方式及裕量情况给出变压器故障恢复的Petri网模型,然后讨论母线和线路故障时不同情况下的故障恢复Petri网模型,最后根据模型推理过程中点火的变迁,将隔离故障点和恢复供电的断路器记录下来,按照Petri网运行的顺序即可给出最终的恢复方案。通过对750 k V变电站各类复杂故障的建模和推理及由此给出的恢复方案,能够及时给出恢复的操作顺序,方便运行人员快速检修。最后通过HPSim软件对代表性故障进行仿真运行,验证该方法正确、可行且及时。     

基于随机Petri网的城市轨道交通车站火灾应急系统安全性能分析

城市轨道交通因其在运量、能耗、环保等方面的优势,已经成为大中城市公共交通骨干,为提高城市轨道交通火灾消防应急水平,分析研究城市轨道交通火灾消防应急系统的安全性能,本文在城市轨道交通车站火灾应急预案基础上,运用随机Petri网理论,构建城市轨道交通车站火灾应急系统随机Petri网模型,并同构出该模型的马尔科夫链,列出车站火灾应急系统处于不同状态的稳态概率方程组,通过改变不同变迁触发速率,对车站火灾应急系统不同状态稳态概率变化曲线进行分析。结果表明,该模型能反映城市轨道交通车站火灾应急情况下提高安全性能的关键因素。     

改进模糊Petri网在空管安全风险评估中的应用

科学、有效的空管安全风险评估是进行安全风险管理的重要环节,是保证航空事业健康发展的必要前提。遵循计划(P)—实施(I)—检查(C)—处理(A)的程序,建立了具有针对性的空管安全风险评价体系。在评估过程中采用模糊Petri网方法,同时针对其节点过多和变迁权值主观性强的缺点,引入风险等级阀值和层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP),运用逆向搜索的方法简约复杂的模糊Petri网,在保证能够找出威胁安全的主要因素和准确评估空管系统安全状态的前提下,简化后续计算和推理过程,快速得到评价结果,实例验证该方法有效、可行。     

基于着色Petri网的工业事故应急响应行动建模与分析

提出一种基于着色Petri网的应急响应行动建模和分析方法,用库所表示应急过程中可能的状态,用变迁表示应急行动,托肯在网中的流动表示状态的变化,并用颜色来区分托肯,从而能方便地对不同行动进行分析。针对某储罐区天然气泄漏事故中现场工作班组的应急响应行动建立了着色Petri网模型,并利用该模型对应急行动进行了分析。     

基于随机Petri网的跨组织应急协同模型构建

突发事件应急处置需要公安、消防、医疗、交通等多个组织进行跨组织协同合作,以此实现跨部门的统一指挥、快速反应的应急响应行动,为城市突发事件应对、城市公共安全提供强有力的保障。利用随机Petri网的构建跨组织应急协同流程,根据确定可能出现的状态集,同构其相应的马尔科夫链;以汶川地震为例,根据可能出现状态的稳态概率及相关数学方法分析其均衡状态和变动规律,对应急响应的协同效果进行分析,根据评估结果提出事前应急协同控制与改进的措施,加强事前应急演练与培训,为提高突发事件应急响应协调能力提供理论支持。     

基于反向模糊Petri网的航空事故致因分析

加强航空运输安全隐患的预防控制,能够降低航空事故发生的概率.以257份航空事故调查报告为基础,基于复杂网络理论,利用节点的度中心性、中介中心性、接近度中心性,结合逼近理想解排序法对45个致因因素进行节点重要度排序,识别"人-机-环-管"中的关键因素;在21个关键致因的基础上,运用模糊Petri网的故障诊断特性,提出了相应的逻辑规则,并构建了航空事故模糊Petri网,利用推理算法对相关子系统进行有效提取;进而,以结果命题"飞行员操作失误"为例,根据该命题的真实度,通过构建反向模糊Petri网,反向推理得出各相关命题的可信度.结果表明,恶劣天气相关类别的可信度最高.最后,利用正向模糊Petri网推理算法验证了该方法的可行性.     

Reliability analysis of subsea blowout preventers with condition-based maintenance using stochastic Petri nets

Blowout Preventer (BOP) has maintained its function as a safety barrier and the last line of defence against oil and gas spills since its development in the early 1900s. However, as drilling and exploration activities move further offshore, challenges pertaining to reliable operation of the subsea BOP systems continue to be a source of concern for stakeholders in the industry. In spite of recent advancements in reliability analysis of safety instrumented systems (SISs), the research on reliability assessment of BOP is still lacking in some regards. There are gaps in the literature with respect to the incorporation of preventive maintenance (PM) strategies as well as dynamic operating conditions into BOP reliability analysis. To address these gaps, this paper develops an advanced analysis method using stochastic Petri nets (SPN) to estimate the reliability of subsea BOP systems subject to condition-based maintenance (CBM) with different failure modes. The BOP system is divided into five subsystems which are connected in series with each other and categorised into degrading and binary units. The performance of the BOP system in terms of availability, reliability and mean-time-between failures (MTBF) is obtained and analysed. A sensitivity analysis is also performed to evaluate the effect of fault coverage factor and redundancy design on system performance. The results show that both the fault coverage factor and redundancy have significant impact on the BOP's reliability, availability and MTBF.     

Petri net modeling for the emergency response to chemical accidents

Emergency response is very important to reduce the loss of an accident and a good emergency plan can ensure the high efficiency of the emergency response. However, actions of emergency response arranged in emergency plan can hardly be assessed before the plan is used. In this paper, a colored hybrid Petri net (CHPN) is proposed to analyze the emergency response actions. The actions having long duration are considered as continuous processes, such that the CHPN contains discrete and continuous places and transitions. The emergency actions of an oil depot work team leader when a fire begins are modeled as a demonstration by using CHPN.     

Study in performance analysis of China Urban Emergency Response System based on Petri net

Urban Emergency Response System (UERS) is a modernization symbol of a city. With acceleration of urbanization process and constant expansion of city size in China, China cities must respond to various emergencies timely and effectively to satisfy urban residents’ needs for public security. In recent years, many China cities made trials and efforts in setting up and improving the UERS. At the same time, the China government began to build Emergency Response Systems (ERS) in some cities to deal with various possible emergencies. In this paper, using Petri net (PN), we study the performance of China typical UERS and establish its PN model for performance analysis. Based on the Markov chain (MC) of the model, the performance of China typical UERS is analyzed. Results from our simulation are in conformity with practical operation of China current UERS.     

基于Petri网的进近操作管理模型研究

据世界民航所发生的飞行事故情况看,进近着陆阶段时间短、任务重、环境复杂,是飞行事故多发阶段,占很大的比重,因此进近着陆是保证飞行安全的重要阶段。大多数事故是发生在仪表着陆系统出现故障的非精密进近方式。以机组非精密进近的主要飞行操作为基础建立基于Petri网的事故致因模型,统计分析相关的致因因素,计算相关风险值,通过对数据的分析反馈,形成对相应飞行员的针对性学习及训练的系统性管理模式。     

基于模糊Petri网的城市突发性燃气短缺应急能力评估

为了有效地降低在城市突发性燃气短缺应急能力评估过程中应急能力影响因素的不确定性和模糊性对评估结果的影响,提出基于模糊Petri网的城市突发性燃气短缺应急能力评估方法。通过分析城市突发性燃气短缺应急事前-事中-事后过程的影响因素,根据评估准则构建出1个包括5个二级指标和26个三级指标的应急能力评估指标体系;针对评估指标体系复杂且变迁的权重值缺乏客观性等问题,引入模糊推理算子与层次分析法,采取定性与定量相结合的方法对评估体系进行应急能力评估。实例仿真结果表明,与传统的评估方法相比,利用模糊Petri网对应急能力评估的结果更加准确和科学。     

基于模糊Petri网的有载分接开关故障诊断方法研究

为解决分接开关故障诊断以主观经验、缺乏系统化流程以及诊断结果与分接开关实际发生故障存在偏差等问题,依据当前分接开关主要故障分类,提出基于模糊Petri网的有载分接开关故障诊断模型,并结合分接开关典型故障案例,验证模型有效性。研究结果表明：基于模糊Petri网的分接开关故障诊断模型能够有效处理故障概率中不确定性因素,具有容错性好、运行效率高等优势,研究结果可为提高分接开关故障诊断的准确性、保障电力系统安全稳定运行提供参考。