基于集对分析的高速铁路列控系统运营风险评估研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaosa12
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随着物联网、云计算和大数据等高新技术手段应用在高速铁路领域,高铁的运行速度不断提高,行车间隔不断减小,对高铁运营安全制定更高标准。列控系统作为高铁的核心技术,它的工作状态不仅影响运行效率还会直接威胁列车人员的生命和财产安全,因此需要科学、合理的方法对高速铁路列控系统运营风险进行评估研究。由于列控运营风险因素复杂多样且相互影响,加剧对其进行风险评估的复杂性和挑战性。风险评估技术是对系统风险因素、风险状态以及风险防控的完整描述,从而减少甚至避免不安全事件的发生。列控系统作为复杂控制系统,运营环境复杂恶劣且多变,对其风险进行评估并使风险控制在可接受的范围具有十分重要的现实意义。本文以我国列控系统运营风险为研究对象,结合现场实际情况和国内外研究现状,提出基于SPA(Set Pair Analysis,集对分析)的高速铁路列控系统运营风险评估方法。论文的主要研究工作如下:首先,对列控系统组成结构、工作原理简要分析,进而对风险定义、风险矩阵和风险评估理论进行说明。基于系统工程理论、相关标准和大量文献从人、机、环、管四个角度对列控运营风险进行识别,并结合现场的安全检查表构建列控运营风险评估指标体系,并对评估指标进行量化分析。其次,阐述SPA理论和相关概念,主要包括联系态势、偏联系数和IDO(Identity Difference Opposition,同异反)联系度确定方法。根据以往研究和风险等级界定的特点,将列控运营风险划分为五级风险等级,在不确定AHP(Analytic Hierarchy Process,层次分析法)和SPA三元联系数的权重确定方法基础上,提出基于区间不确定判断信息的后验权重确定方法。进而结合权重和发生概率,提出基于SPA的列控系统运营风险评估方法,对列控运营风险态势和风险趋势进行分析。以实例对SPA方法进行验证,对评估结果进行分析并提出相应的管控措施,符合现场实际状况,而且完善列控运营风险趋势分析的不足。再次,考虑到列控运营风险既有不确定性又有动态性,引入马尔可夫(MARKOV)理论,构建基于SPA-MARKOV的列控运营风险动态评估模型,按照不同时刻指标的风险等级变化确定联系度向量,从而确定状态转移概率矩阵。通过MARKOV链对列控运营风险进行动态评价,从而确定不同时刻的运营风险。以实例分析6个月份的风险动态变化,并对下月与稳态的列控运营风险进行预测,证明该模型的有效性和可行性。最后,根据本文提出的指标体系、权重方法、风险等级和评估模型,并结合数据传输技术,基于软件平台设计高速铁路列控运营风险评估管理系统,通过页面设计和程序设计实现该管理系统,并详细介绍管理系统的各个功能模块和逻辑架构,利用蓝牙传输技术模拟数据的双向传输。根据管理系统的功能界面对本文所提方法、模型进行验证,并对运行结果分析,进一步验证管理系统的准确性和实时性。
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