列车卫星定位安全风险评估方法研究

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采用卫星导航系统进行列车定位能够大大减少轨旁设备的使用,降低成本并改善维护人员的工作环境。我国中西部地区自然环境相对恶劣、地广人稀、铁路网密度低、铁路信号基础设施不完善、客货运输量不高,对于处于这种环境之下的低密度线路采用卫星导航系统定位是一种比较好的定位方式。列车卫星定位作为安全苛求性应用,对安全性要求较高,故需要针对其安全定位性能和相关规范进行研究并采用相应的安全风险评估方法进行评估,使其符合铁路安全应用的要求。因此,本文研究列车卫星定位安全风险评估方法是非常有意义的。本文研究列车卫星定位安全风险评估方法,根据铁路领域和卫星导航领域已有的性能评估指标,通过分析二者之间的映射关系,提出相应的安全风险评估指标,并根据相应的指标参数提出相应的评估方法。论文研究的主要内容包括:(1)通过失效模型分析铁路 RAMS(Reliability,Availability,Maintainability and Safety)和卫星导航系统性能指标之间的映射关系,结合列车定位的安全需求选取了可容忍危险率、水平保护级别和误差置信水平作为其主要的评价指标。(2)在映射关系的基础上,提出了基于完好性风险的可容忍危险率的计算方法,并确定了相应的安全完整性等级。其次,提出了基于最大偏差和噪声相互作用的水平保护级别算法对空间上列车的定位误差进行评估。最后,由于采用卫星导航系统获取的定位数据中存在误导信息,且其出现存在不确定性,故使用误差置信水平描述误导信息,并采用基于差分自回归移动平均(Autoregressive Integrated Moving Average,ARIMA)模型的误差置信水平评估方法进行分析评估。(3)使用青藏线格拉段列车定位数据,对提出的评估指标采用的相应的评估方法进行验证,给出综合评估结果,并采用Microsoft Visual C#2010开发了列车卫星定位安全评估软件,提高评估的效率。本文提出的列车卫星定位安全风险评估方法能够对提出的评估指标进行量化评估分析,对于推进卫星导航在铁路行业的应用发展具有一定的促进作用。
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