铁路站内脱轨事故分析与预警关键技术研究

摘要

铁路站内车辆脱轨事故（简称脱轨事故）是一类多发性典型铁路交通事故，会造成设备损坏，行车、作业中断等后果，严重干扰铁路运输生产，危害铁路交通安全。现阶段，中国对于此类事故的安全预警尚不完善，脱轨事故时有发生。本文针对铁路站内脱轨事故进行相关的安全预警研究，主要包括事故致因分析、致因因素安全评价方法、安全预警模型及实例验证3部分内容。
　　(1)事故致因分析
　　本文以中国180起站内脱轨事故数据为基础，进行脱轨事故致因分析。1）利用SPSS软件，以聚类分析方法对脱轨事故按严重程度分类。2）根据人-机-环境系统理论构建铁路站内脱轨事故致因因素指标体系。3）利用FREEFTA软件，以事故树分析法对脱轨事故致因因素进行定性、定量分析。4）基于事故数据，利用RSES软件，以粗糙集、遗传算法相关理论知识计算各致因因素指标对事故严重程度大小影响的客观风险权重，并进行风险耦合分析。
　　(2)致因因素安全评价方法
　　针对脱轨事故致因因素，研究其安全评价方法。1）车辆-轨道设备方面，利用SIMPACK软件，建立基于多体动力学仿真分析的车辆-轨道系统安全评价方法与标准，探究轨道不平顺、车辆运行速度对脱轨系数的影响。2）铁路人员方面，利用MSBNX软件，建立基于用户画像和可靠度贝叶斯网络的铁路人员安全评价方法与标准，建立铁路人员安全状态标签体系，计算人员可靠度。3）铁路管理部门方面，利用MATLAB软件，建立基于离散Hopfield神经网络的铁路部门安全评价方法与标准，编程实现部门的综合安全状态等级计算。
　　(3)安全预警模型及实例验证
　　利用事故致因分析得到的风险权重和安全评价方法所得结果，建立脱轨事故安全预警模型并进行实例验证。1）对铁路某站某段线路，建立基于模糊数学的综合安全预警模型和基于木桶原理的专项安全预警模型。2）选取一例真实发生的站内脱轨事故，利用本文方法，按照事故发生前的情况评价各因素安全状态，进而确定预警等级。将预警结果与事故结果对比，验证了模型的可行性。

目录

声明

致谢

摘要

1．1研究背景与意义

1．2国内外研究综述

1．2．1铁路交通事故致因

1．2．2铁路安全预警

1．2．3国内外研究分析

1．3主要研究内容

1．4技术路线

1．5创新点

2铁路站内脱轨机理与事故致因统计分析

2．1脱轨机理与原因

2．1．1脱轨力学机理

2．1．2脱轨原因

2．2铁路站内脱轨事故致因统计分析

2．2．1事故严重程度统计分析

2．2．2事故原因统计分析

2．3本章小结

3脱轨事故致因分析与致因因素指标风险权重计算

3．1基于聚类分析的铁路站内脱轨事故严重程度分析

3．1．1事故严重程度分类依据

3．1．2聚类分析过程与结果

3．1．3事故严重程度划分

3．2事故致因因素指标体系

3．2．1 事故致因因素指标体系构建

3．2．2事故致因因素指标内容说明

3．3基于事故树的事故致因定性、定量分析

3．3．1脱轨事故树定性分析

3．3．2脱轨事故树定量分析

3．4基于粗糙集、遗传算法的致因因素指标风险权重计算与风险耦合分析

3．4．1粗糙集、遗传算法简介

3．4．2粗糙集决策表的建立

3．4．3致因因素指标风险权重确定

3．4．4风险耦合分析

3．5本章小结

4脱轨事故相关车辆-轨道设备因素安全评价方法

4．1车辆模型的建立

4．1．1轮轨模型

4．1．2货车模型

4．1．3货车模型验证

4．2线路模型的建立

4．3轨道不平顺对脱轨系数的影响

4．4车辆运行速度对脱轨系数的影响

4．5多体动力学仿真分析安全评价标准

4．6本章小结

5脱轨事故相关铁路人员与管理因素安全评价方法

5．1基于用户画像和可靠度贝叶斯网络的铁路人员安全评价方法

5．1．1 铁路人员安全状态用户画像

5．1．2铁路人员可靠度贝叶斯网络构建

5．1．3 铁路人员可靠度贝叶斯网络推理与安全评价标准

5．2基于离散Hopfield神经网络的铁路管理部门安全评价方法

5．2．1 离散Hopfield神经网络简介

5．2．2铁路管理部门安全评价指标体系

5．2．3铁路管理部门Hopfield神经网络安全评价过程与标准

5．3本章小结

6脱轨事故安全预警模型和实例验证

6．1铁路站内脱轨事故安全预警模型

6．1．1 基于模糊数学的综合安全预警模型

6．1．2基于木桶原理的专项安全预警模型

6．2脱轨事故安全评价方法与安全预警模型实例验证

6．2．1事故发生概况

6．2．2事故发生前各致因因素安全状态分析

6．2．3 事故发生前各致因因素安全状态评价

6．2．4安全预警结果与事故结果对比验证

6．3本章小结

7．1主要研究工作与结论

7．2研究展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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