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轨道交通全电子化联锁系统安全技术研究与系统分析

何涛  
【摘要】:随着轨道交通向高速、重载、大运量、高密度的方向发展,对于保障轨道交通运营安全和效率的联锁系统在功能、性能和可靠性方面提出了更高的要求。联锁系统的全电子化可使系统更加安全、高效、智能,综合成本更低,维护更简便,系统的生命周期更长。全电子化联锁系统作为新兴事物,在理论上进行详细的研究对全电子化联锁系统的普及与发展具有重要意义;其次,全电子化联锁系统在尚未大量推广应用的情况下,其可靠性、可用性、可维护性和安全性(RAMS)指标无法采用统计学的方法进行研究。本文正是在这种背景下,按照安全系统的研究设计流程,从系统的风险分析、需求分析、结构设计、详细设计以及工程化应用等方面,对轨道交通全电子化联锁系统的安全关键技术进行了研究和系统分析。 本文综合应用故障树分析、原因分析、后果分析、共因失效分析、接口隐患分析等风险分析方法,建立了全电子化联锁系统的风险分析列表,发现了系统的潜在危险状态和风险源,得到了各个风险源引起的原因以及后果的严重程度;对全电子化联锁系统的技术基础和主要技术特征进行了描述,构建了全电子化联锁系统的结构和部件之间的信息模型,并采用定量分析方法,对全电子化联锁系统的功能和容许危险率(THR)进行了分配和验证;通过对全电子化联锁系统的详细设计和分析计算,首次获得了影响全电子化联锁系统安全性指标的关键因素,并综合采用了二取二组合式故障-安全、闭环检测等反应式故障-安全、动态电路等固有式故障-安全技术,建立了系统的电路结构模型,使系统达到了预期的安全指标;以可靠性工程为基础,建立了温备切换、并联等不同结构下的全电子化联锁系统的马尔可夫(Markov)模型,并定量计算了继电联锁、传统计算机联锁系统、全电子化联锁系统在不同结构下的RAMS指标以及进行了对比分析;论文最后还对全电子化联锁系统在考虑工程化应用后的RAMS性能进行了研究计算,结果表明系统在实现工程化应用后整体的RAMS指标没有显著变化。 论文成果对全电子化联锁系统的研究和进一步发展提供了科学的基础数据和理论依据,也可为今后全电子化联锁系统的工程化应用、制定改造和资金计划、制定运营管理维护规程、制定维修策略、建立可靠性管理体系提供技术支持。另外,论文成果也可为正在或将要研究全电子化联锁系统的其他研究人员提供系统的RAMS性能预测,主要用于发现在设计和实现过程中的潜在风险源,避免安全隐患。


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