基于FTA-FPN的动车组塞拉门系统可靠性分析

基于动车组塞拉门系统故障的多样性以及故障征兆的模糊性,本文提出故障树(FTA)定性分析和模糊Petri网(FPN)定量分析相结合的可靠性分析方法,将Petri网理论和模糊推理规则有效结合,具有快速准确的并行推理能力。结合兰新客专动车组实际的运维记录,首先建立基于FTA的塞拉门系统模型,再根据FTA-FPN的转换规则,得到基于FPN的可靠性分析模型。当系统正常工作时,利用历史故障数据和FPN的正向矩阵推理对塞拉门系统进行可靠性分析得到了塞拉门系统的薄弱环节,并对各底事件进行了排序,这不仅能够为动车组塞拉门系统的维护与预防工作提供理论依据,还能更好的保证动车组安全运营。     

基于模糊故障树的动车组空调系统性能可靠性

空调系统是动车组上的车载设备之一,其可靠性程度直接关系到乘客的生命安全。本文在对CRH5型动车组空调系统的故障数据统计与分析的基础上,结合模糊数学理论以及故障树方法,对空调系统可靠性进行了分析。首先建立空调系统的模糊故障树,以定量分析的方法进行分析计算,可得系统的故障概率区间,然后计算了28个底事件的重要度,得到影响空调系统的薄弱环节,最后通过对比分析,证明该方法的有效性,为动车组空调系统的故障预测和诊断提供参考。     

基于模糊故障树的高速列车电流互感器可靠性分析

针对目前高速列车差动保护系统所使用的直通式电流互感器的结构与运行方式,结合主要元件的故障模式和机理,构建故障树模型,采用下行法计算其最小割集为84个,利用专家评分法与梯度模糊数相结合的方法计算故障树各个底事件与中间事件的发生概率及其权重,进而计算出顶事件的失效概率,发现其可靠度较高,其中绕组故障对顶事件(电流互感器失效)的贡献度最高,通过与传统的模糊故障树分析法作比较,体现出了本文所提算法的优越性。可为高速列车电力牵引系统的可靠性量化分析与评估奠定基础,为动车组电流互感器的运营维护决策提供依据。     

基于贝叶斯网络的多态故障树分析方法

针对多态系统故障树分析的难点,通过一个多态雷达系统的实例给出了一种基于贝叶斯网络的多态故障树分析方法.首先根据多态故障树的结构建立贝叶斯网络的拓扑结构,然后根据多态逻辑算子对其进行定量化,进而利用贝叶斯网络分析多态故障树顶事件概率、部件重要度及其它结果.最后通过对实例的分析说明了基于贝叶斯网络的多态故障树分析方法有更强的建模分析能力.     

事件故障状态量子博弈过程的参与者收益研究

为了解事件故障状态量子博弈过程中参与者收益随各影响因素的变化情况,提出在空间故障树(Space Fault Tree, SFT)框架内,以事件故障状态为对象,对参与者收益进行研究。事件故障状态使用量子态表示,管理者和操作者的不同行为对事件故障状态的作用使用博弈表示。考虑因素包括安全产出价值、安全收益分配系数、安全措施成本。研究了事件故障状态与量子博弈的关系;纠缠与非纠缠态下的参与者收益;参与者收益受到各因素影响的特征等。研究得到了管理者和操作者考虑纠缠和非纠缠态的收益函数。结合SFT理论方法,提出了针对收益的因素重要度、因素联合重要度、收益风险区和安全区、因素区域重要度。理论上SFT可用于量子博弈参与者收益的分析。也论述了使用因素空间理论解决该问题的可能性。     

系统多故障状态模糊决策的研究

复杂系统发生故障时，往往出现两个或两个以上故障现象，并且故障原因与故障现象之间常存在交叉关系，传统的故障树分析法无法对系统多故障进行诊断。本将模糊决策的基本原理和故障树定量分析中常用的重要度分析法相结合，提出了一种对多故障状态的分析方法，并对液化气储配站烃泵灌装系统多故障状态进行了分析，取得了良好的应用结果。     

故障树计算的一种新方法

本文提出的顶事件发生概率的算法不借助割集，直接采用自顶向下的技术对故障树进行分割求解。该算法的时间和内存耗用与故障树的节点数目没有必然联系，而仅仅取决于故障树中不同的重复事件的个数。     

改进广义灰色关联故障树的矿车坠落故障模式分析

为了了解煤矿生产过程中,导致矿车坠落的故障模式,并分析这些故障模式导致矿车坠落的可能性,提出了一种改进广义灰色关联故障树来分析该问题.首先建立矿车坠落事故的故障树,并得到最小割集.用最小割集代表故障模式构建典型故障的特征矩阵.用各底事件的重要度确定待检模式向量.使用改进广义灰色关联法计算关联度,改进包括通过分配系数将绝对灰色关联度和相对灰色关联度结合,及求初值像时首项为0时的处理方法.对矿车坠落的分析表明:故障模式一共18种,得到了故障模式与事故的相关性数值及排序.关联值在[0.7618,0.5968]之间,最大的C_(14)比最小的C_1大0.17,C_7~C18均超过0.730应特别注意.     

基于故障树和混沌粒子群算法的锻压机床故障诊断方法

锻压机床由于生产效率高和材料利用率高的特点,被广泛应用于各领域.然而,锻压机床发生故障时,其故障种类繁多、故障数据量大,所以对锻压机床故障源的快速、准确诊断较困难.针对该问题,文章提出一种将故障树分析法和混沌粒子群算法相融合的方法,对锻压机床的故障源进行故障诊断.该方法是先通过故障树分析法对锻压机床的故障进行分析从而得到故障模式及其故障概率,然后由得到的故障模式和已知的故障维修经验分析归纳出故障模式的学习样本,再根据得到的故障概率运用混沌粒子群算法的遍历性快速、准确地诊断出锻压机床发生故障的精确位置.文章提出的方法以锻压机床的伺服系统为例进行了故障诊断实验,将该实验结果与遗传算法、粒子群算法进行对比.实验结果表明,文章的算法在锻压机床伺服系统的故障诊断中准确度更高、速度更快.     

离散型空间故障树构建及其性质研究

为了充分利用已有的长期监测得到的元件故障记录数据,根据其数据稀疏且离散的特点,在作者提出的连续型空间故障树(CSFT)基础上,提出适合于处理这些数据的离散型空间故障树(DSFT).首先对元件故障记录数据分别按照元件的工作时间t和工作温度c进行统计,然后分别在t和c方向投影且归一化数据,最后对故障概率分布点进行拟合得到特征函数,进而得到元件故障概率空间分布.研究表明:DSFT是由表及里地研究元件的故障概率空间分布.将CSFT与DSFT结合分析得到,除t和c外仍有其它环境因素影响着元件故障概率空间分布,并得到了影响范围和特征.     

模糊重要度分析方法的研究

阐述故障树分析中从精确到模糊的重要分析法,提出了模糊重要度分析的新方法－中值法,它是用模糊故障树分析技术对结构复杂的新型系统进行可靠性、贮存可靠性研究的重要组成部分。同时,本文用两种模糊重度分析方法对一故障树作了重要度分析。     

基于故障树分析的堰塞湖溃坝概率估计方法

堰塞湖排险的一个关键问题是如何针对实施不同应对措施情况下的堰塞湖溃坝概率进行估计,这是一个值得关注的重要研究课题。本文提出了一种基于故障树分析(FTA)的堰塞湖溃坝概率估计方法。首先,通过堰塞湖排险问题的实际背景分析,基于FTA构建了堰塞湖溃坝故障树的基本架构;然后,通过相关领域知识、历史案例分析、专家主观判断和多位专家主观判断信息的融合,可以确定实施某一应对措施情形下故障树中各基本事件在不同时段内发生的概率;进一步地,依据构建的故障树和基本事件发生的概率,给出了在不同时段内堰塞湖溃坝事件发生的概率的估计方法。最后,通过一个实例分析说明了本文所提出方法的可行性与有效性。     

地震灾害下通信基础设施损毁的故障树模型研究

从功能划分的角度,将移动通信系统分为基站子系统、传输子系统与供电子系统三部分,对其关联结构、运行功能进行系统分析;结合汶川、鲁甸等历史地震中通信系统典型破坏案例,对移动通信基础设施系统的典型震害破坏形式与机理进行了总结分析;基于故障树模型,分析地震灾害下移动通信基站退服的多层级、多类型的故障原因,提出了地震破坏造成通信基站退服故障的系统分析模式.     

商业建筑人员疏散系统模型的构建与决策

针对我国商业建筑火灾事故频发、群死群伤事故严重的现状,对全国商业建筑特大火灾案例进行统计调查,建立人员疏散系统模型数据采用贝叶斯统计分析方法进行分析,克服了火灾数据缺乏、且难以进行大量重复实验的困难,得到各基本事件发生概率的条件期望估计与方差.通过误差传播对系统进行敏感性分析.通过对系统故障树的分析,得到在火灾发生情况下商业建筑人员疏散失败的概率及方差,并进行系统决策.     

基于半马尔科夫过程的逻辑门可靠性分析

动态故障树分析方法是在静态故障树的基础上拓展而来的自上而下的图形化演绎技术,可以很好地对具有复杂失效行为和交互作用的系统进行建模,进而分析系统的可靠性。本文从动态故障树逻辑门的可靠性建模与分析入手,结合半马尔科夫过程原理,将动态逻辑门转化为半马尔科夫链。其次给出在半马尔科夫链中动态逻辑门输出事件的发生概率和系统可靠性的计算公式。提出各种逻辑门到半马尔科夫链的通用转化模型,通过更改通用模型中的相关参数,将逻辑门转化为半马尔科夫链。最后,基于半马尔科夫过程求解动态逻辑门输出事件的发生概率,以动态优先与门、顺序相关门和备件门为例,并给出系统可靠性的计算公式。     

基于空间故障树理论的系统故障定位方法研究

为了系统发生不同类型故障后快速定位可能引起该故障的系统元件,通过分析系统结构和元件故障概率分布,以及系统在不同工作环境中发生各类型故障的统计数量,提出基于空间故障树(Space Fault Tree,SFT)理论的系统故障定位方法.该方法使用SFT概念得到系统内部结构及元件的故障概率矩阵P(X_i),分析元件X_i故障对于所在割集S_j及系统T故障的贡献度,结合系统故障次数统计矩阵Γ(m_q),最终得到元件X_(1~I)与故障m_(1~Q)的相关度矩阵.这个矩阵可反映出对于任意系统故障m_q与故障元件X_(1~I)的相关性排序、对应的割集、及保证结论正确的可能性,还可优化系统故障分类.实例研究表明:方法可确定各故障的至因故障元件,并根据可能性进行排序,排序靠前的元件组合正是系统的割集,这从侧面也说明了方法正确性.     

产品质量危机事件原因挖掘模型研究

为有效解决因产品质量危机事件发生原因揭示不准确而导致应对措施选择与实施不当问题,根据产品质量危机影响因素发掘结果,提取出了产品质量危机事件可能原因,采用故障树法构建了质量危机事件潜在原因关系模型;将故障树法和贝叶斯网络相结合,基于专家调查与模糊集理论,推理出底层原因先验概率算法,并将其先验概率输入贝叶斯网络模型,获得底层原因后验概率及关键重要度,将后验概率及关键重要度共同作为质量危机事件关键原因诊断依据,构建了质量危机事件原因挖掘模型;通过实际案例验证了关键原因挖掘结果的准确性,为企业挖掘质量危机事件发生原因提供了理论依据。     

系统可靠性影响因素重要性分析

为了解多个工作环境条件因素同时变化对元件或系统故障概率影响程度及特征,在已有的连续型空间故障树的理论框架下提出因素联合重要度分布概念.其源于已经给定的因素重要度分布概念,目的在于分析元件或系统在多因素变化情况下的满足系统可靠性的工作环境区域.定义了元件或系统的因素联合重要度概念、公式及推导过程.对给定元件和系统进行了分析,得到了对于使用时间t和使用温度c的因素联合重要度分布,及其分布特点.最终得到了保持系统可靠性稳定且易于运行要满足的两个条件.从而可应用于指导实际的系统运行.     

基于综合重要度的动车组多部件系统机会维修策略研究

针对我国动车组列车现行维修方式,提出基于综合重要度序列的动车组多部件系统机会维修策略,对提高系统可靠度贡献大的关键部件进行准时优先维修。建立部件综合重要度指数计算模型,并依据其对部件维修优先级进行排序。以维修总成本最低为目标计算单部件最优维修周期及时刻,以系统维修总成本最低为目标,以关键部件的维修时刻为系统停机时刻建立考虑重要度的多部件系统机会维修模型。算例选取某型动车组四级修时更换的四部件系统为研究对象,讨论机会维修里程窗的大小及其偏移量对维修效果的影响,对比结果表明,考虑综合重要度的机会维修策略能够在维修费用基本持平的条件下,保证对系统可靠性贡献大的关键部件的可靠性,进而保证系统的整体可靠性。     

考虑共因失效的系统安全性评估

随着工业产品复杂程度的提高,安全性已成为系统设计的重要指标.考虑共因失效因素,根据同时发生故障的单元数目对故障率进行区分,首先,针对串联、并联、n取k等典型系统结构,分别建立故障树,推导平均要求时失效概率(PFD_(avg))及安全失效概率(PFS)的通用计算公式;其次,与IEC61508基于简单β因子模型提出的n取k系统的PFD_(avg)计算公式比较,证实该方法的通用性及精确性;最后,通过实例验证,对DCS系统紧急跳闸按钮的不同设计方案进行安全性分析,证实方法的有效性.