基于动态故障树的微机联锁系统可靠性及安全性分析研究

摘要

国内外关于动态冗余结构的系统可靠性分析问题的主要方法是马尔科夫模型,然而,对于二乘二取二的相对复杂的冗余系统,使用马尔科夫模型进行分析时,其状态空间的规模与双机热备相比具有较大增长,致使其建模过程及求解过程十分繁琐。本文旨在使用动态故障树方法对二乘二取二系统可靠性分析进行建模与求解,同时通过可靠性和安全性曲线,与双机热备系统、三模冗余系统的相关性能进行了比较分析,得到二乘二取二结构的微机联锁系统的性能更为优良,其结构推广形式——远程集中控制系统也良好的保持了上述特点,所以该冗余模式适宜进行进一步分析,并且在铁路各站点大幅度推广与应用。
　　 论文所做的工作主要包括:对于二乘二取二微机联锁系统可靠性分析及其相关性能分析,通过对原有马尔科夫模型的利弊分析,得出其具有不容忽视的缺点,需要进一步的改进,并有效寻找到并论证了替代分析方法——动态故障树方法。完成了二乘二取二微机联锁系统及其推广系统——远程集中控制系统的动态故障树模型的建立。并从众多的求解方法寻找到了一条适合求解、并便于与原有方法相比较的求解途径进行求解。通过对求解结果的Matlab仿真,可以从模拟图上直观反应出三种典型微机联锁系统的各项性能的异同,从而更加直观的解释二乘二取二微机联锁系统的可靠性与安全性的各种新特点,有效论证了该种微机联锁系统的优良性能。继而相应的仿真数据可以进一步论证该种系统为核心的远程集中控制系统的运用优势。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 引言

1.1 论文研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外计算机联锁系统的研究现状

1.2.2 国内计算机联锁系统的研究现状

1.3 论文主要内容和结构安排

1.4 本章小结

2 微机联锁系统结构与评价指标

2.1 微机联锁系统典型工作结构

2.1.1 双机热备结构微机联锁系统

2.1.2 三模冗余结构微机联锁系统

2.1.3 二乘二取二结构微机联锁系统

2.2 微机联锁系统分析前提条件

2.3 影响系统性能的几个重要参数

2.4 微机联锁系统相关性能评价指标

2.5 本章小结

3 动态故障树理论

3.1 故障树基本理论

3.2 动态逻辑门的引入与转化

3.3 动态故障树的转化

3.3.1 基于BDD的故障树分析

3.3.2 马尔科夫模型

3.3.3 动态故障树模块化分解方法

3.4 本章小结

4 微机联锁系统的建模与求解

4.1 二乘二取二微机联锁系统的动态故障树建模求解

4.1.1 动态故障树建模

4.1.2 动态故障树求解过程

4.2 双机热备微机联锁系统的马尔科夫链建模与求解

4.3 三模冗余微机联锁系统的马尔科夫模型建模与求解

4.4 系统Matlab仿真分析

4.4.1 三种系统性能比较

4.4.2 故障检测覆盖率对系统性能影响分析

4.5 本章小结

5 二乘二取二结构的推广应用—远程集中控制系统的分析

5.1 远程集中控制系统结构与分析条件

5.2 建立故障树模型

5.3 故障树模型的求解与分析

5.4 本章小结

6 结论

参考文献

作者简历

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