基于GO-FLOW法的动车组列控车载系统可靠性分析

作     者：李少雄 

作者单位：兰州交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：齐金平

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：动车组 列控车载系统 可靠性分析 GO-FLOW法 

摘      要：随着我国人口增长以及铁路运输压力的不断增大，动车组安全、经济的运营成为备受关注的焦点之一。列控车载系统是动车组列车安全运营至关重要的系统，若其发生故障，势必影响列车的正常运行，对乘客安全带来严重的威胁，造成不可预料的生命财产损失。因此，对列控车载系统进行可靠性分析，准确预判可靠度的变化规律，找出影响系统失效的薄弱环节，可为维修策略的完善提供依据，从而提高设备的可靠性和列车运行的安全性。 CTCS-3（ChineseTrainControlSystem）列控车载系统故障数据多源异构且样本量较少，属于典型的小子样复杂系统，导致可靠性分析时故障数据存在模糊性;由于部件自身老化（疲劳、部分失效）和外部环境的变化，导致故障存在多态性;冗余组件之间存在的顺序相关性和功能相关性，造成故障存在动态性;同时冗余元件易发生关联失效，使可靠性分析过程中存在共因失效问题。 针对现有问题，本文进行了以下工作： （1）为解决列控车载系统运营过程中故障数据的不精确性问题，引入L-R型隶属函数对列控车载系统输出信号强度的不确定性进行量化，得到各部件的故障率区间，为提高分析结果的可信度奠定基础。 （2）考虑列控车载系统可靠性分析时部件的可维修性及故障的多态性，通过控制维修工数量和维修优先权，并改进GO-FLOW操作符功能后用于系统的多态性和可修性分析。定量分析系统实际工作情况下可靠度的变化趋势，根据可靠性分析结果验证所建模型的准确性。 （3）为解决列控车载系统部件因冗余导致的动态性问题，建立证据GO-FLOW模型，同时对故障的多态性和动态性进行可靠性分析，基于证据理论构建证据多态操作符，减少对单元维数和系统复杂度的敏感程度。采用Markov模型表明元部件随时间的状态转移强度，能够有效避免空间爆炸问题，减少认知不确定性造成的影响，更简捷地对列控车载系统进行可靠性分析。 （4）为分析共因失效对列控车载系统可靠性的影响，综合考虑共因失效因子和共因组中的备件数量，以新增共因失效节点的方式建立GO-FLOW可靠性分析模型，定量分析系统的故障率和可靠度，找出各共因失效组故障率的变化规律，为系统的运营维护提供理论依据。