基于拓撲的高速列車系統(tǒng)可靠性與安全性評估方法.pdf

1、針對傳統(tǒng)的部件特征辨識方法以及系統(tǒng)可靠性與安全性評估方法存在忽略系統(tǒng)拓撲結構以及部件間故障傳播機制影響、忽視系統(tǒng)可靠性與安全性關聯(lián)關系等缺陷，以高速列車系統(tǒng)為依托，分析系統(tǒng)拓撲結構特征，建立了系統(tǒng)全局拓撲網(wǎng)絡模型;從功能與拓撲結合的角度，提出了基于聚合算子AO的關鍵部件辨識方法，研究了基于區(qū)間直覺猶豫模糊Choquet積分的薄弱部件辨識方法;按照由部件到系統(tǒng)的研究理念，構建了基于改進多色集合的系統(tǒng)故障傳播模型，提出了基于系統(tǒng)有效性測度的

2、系統(tǒng)可靠性分析方法，形成了基于層次模糊積分的系統(tǒng)安全性評估方法。主要內(nèi)容如下:
　　(1)基于物理結構的系統(tǒng)全局拓撲網(wǎng)絡建模方法
　　通過對高速列車系統(tǒng)物理結構特征分析，提出了部件提取規(guī)則以及部件間作用關系種類劃分;提出了系統(tǒng)拓撲層網(wǎng)絡（機械拓撲網(wǎng)絡、電氣拓撲網(wǎng)絡和信息拓撲網(wǎng)絡）建模方法;融合系統(tǒng)拓撲層網(wǎng)絡建立了能夠表征整體系統(tǒng)物理結構特征的全局拓撲網(wǎng)絡。
　　(2)基于聚合算子AO的關鍵部件辨識方法
　　以系統(tǒng)

3、全局拓撲網(wǎng)絡為基礎（拓撲），結合現(xiàn)有運營故障數(shù)據(jù)（功能），綜合考慮系統(tǒng)功能與拓撲特征，提出了基于模糊積分的節(jié)點廣義重要性測度構建方法;鑒于單一廣義重要性測度辨識關鍵部件可能存在的不確定性及主觀人為影響，提出了聚合算子AO融合多廣義重要性測度，構建了節(jié)點綜合重要度辨識系統(tǒng)中的關鍵部件。
　　(3)基于區(qū)間直覺猶豫模糊Choquet積分的薄弱部件辨識方法
　　對比大量故障數(shù)據(jù)的分析與關鍵部件辨識結果，提出了薄弱部件及基本概念;鑒

4、于高速列車系統(tǒng)結構的特殊性，以及現(xiàn)有故障數(shù)據(jù)海量，但針對同一列車同一節(jié)車同一部件數(shù)據(jù)量相對較少的特點，構建了節(jié)點測度的區(qū)間直覺猶豫模糊集;從系統(tǒng)的功能與拓撲相結合角度，提出了基于區(qū)間直覺猶豫模糊Choquet積分的節(jié)點薄弱度辨識系統(tǒng)中的薄弱部件。
　　(4)基于改進多色集合的系統(tǒng)故障傳播模型
　　針對全局拓撲網(wǎng)絡中的節(jié)點，以節(jié)點綜合重要度和運營故障數(shù)據(jù)為基礎，改進了節(jié)點故障擴散強度定義;鑒于高速列車系統(tǒng)的故障傳播機制與多色集

5、合理論的一致性，提出了改進的多色集合;以節(jié)點擴散強度為依據(jù)，構建了基于改進多色集合理論的系統(tǒng)故障傳播模型。
　　(5)基于系統(tǒng)有效性測度的系統(tǒng)可靠性分析方法
　　以所構建的廣義重要性測度——最短功能路徑長度為基礎，改進全局效能測度，提出了系統(tǒng)有效性測度;鑒于高速列車系統(tǒng)可能同時存在多條故障傳播路徑，以系統(tǒng)故障傳播分析為基礎，構建了基于系統(tǒng)有效性測度和模糊積分理論的系統(tǒng)可靠度測度，并與基于滲流閾值Pc得到的系統(tǒng)可靠性閾值比較，

6、形成了系統(tǒng)可靠性分析方法。
　　(6)基于層次模糊積分的系統(tǒng)安全性評估方法
　　結合運營故障數(shù)據(jù)，將部件故障所導致的系統(tǒng)故障后果嚴重程度量化，進而區(qū)間模糊化;鑒于運營故障數(shù)據(jù)給出的部件故障造成的系統(tǒng)故障后果嚴重程度并非該部件獨立故障所導致的對系統(tǒng)的影響，提出了基于Choquet積分的路徑故障后果計算方法;融合多條路徑的故障后果，構建基于Sugeno積分的系統(tǒng)安全度測度，并與設定的系統(tǒng)安全性閾值比較，形成了基于層次模糊積分的系