基于FRAM的铁路事故分析研究

发布时间：2020-09-15 15:27

　　 随着铁路在中国的迅速发展,无论是国内高速铁路网还是城市轨道交通在速度和运能上都有了大幅度的提升。但是铁路作为一个与公众生活联系日渐紧密的社会技术系统,就要应对复杂多变的运行环境和交互耦合的内部功能。如果不能处理好系统的这种复杂性就可能造成严重的交通事故,从而给社会和铁路行业带来沉重的影响。传统的事故分析方法很难系统全面地分析事故的致因,而基于系统理论的分析方法能够解决由于系统的复杂性所造成的事故致因的非线性,功能共振分析方法(Functional Resonance Analysis Method,FRAM)就是其中一个代表。对于铁路系统的事故分析,经典的FRAM分析方法在功能识别、变化描述以及共振分析上存在着一些不足。因此本文就这些问题为铁路系统事故的功能共振分析提出一套改进的FRAM分析方法并进行应用,论文主要内容如下:(1)从拉斯穆森的系统分层入手,利用功能在抽象层次模型中的含义构建出铁路系统功能中五个不同的功能层次:核心功能目的、组织抽象功能、人机广义功能、运行实际功能和物理实现形式,并提出借助事故相关Agent与所分析功能层次相对应,在不同层级进行事故相关功能的识别。(2)充分明确系统中不同类型功能产生变化的原因和表现及其对功能耦合的影响,除了在时机和精确度层面的传统语言定义之外,采用半定量化方法对系统功能中的本源变化、耦合影响以及场景效应进行表征,其中场景效应的半定量化描述通过不同程度的场景条件来表示。(3)提出结合图论完成对FRAM模型功能分布的初步分析,并利用失效逻辑建模理论来实现事故中功能变化聚合的建模,在深度优先原则的功能共振分析算法的指导下,分析功能共振中功能变化的聚合形式和结果,讨论功能变化聚合中事故相关功能的脆弱性并提出相应的屏障措施。(4)以西班牙圣地亚哥列车脱轨事故作为事故案例分析的对象,在组织抽象功能层对线路的监管和运营过程进行分析,在人机广义功能层上对事故中列车日常运行的相关功能进行识别,并构建其功能网络图。对于系统中不同类型功能的变化进行分析,同时完成其半定量化的描述,利用功能变化聚合模型分析事故中的功能共振现象并针对相关功能的脆弱性提出对应的屏障措施。将案例分析中的FRAM分析结果与官方事故报告中以及使用其他事故分析方法,包括故障树分析和Accimap,对该事故的致因分析进行比较,从而发现FRAM方法的优势与不足,为今后FRAM方法的应用和发展提出建议,不断完善功能共振分析方法。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U298.5
【部分图文】：

图１－２论文内容结构图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑１．５邋本章小结逡逑本章首先从铁路系统的运行特征分析出发，总结其运营风险和主要的危险源逡逑以识别铁路事故发生的特点；然后结合事故分析领域的主要方法分别针对铁路事逡逑故中人员、设备、环境和管理方面致因分析的有效性进行讨论，并初步论证利用逡逑ＦＲＡＭ对铁路事故进行分析的可行性；再对目前国内外的铁路事故分析方法和逡逑ＦＲＡＭ的研宄现状进行文献综述发现将ＦＲＡＭ方法应用于铁路事故的不足以及需逡逑要改进的地方；最后对论文章节安排和主要结构进行介绍，并通过流程框图的形逡逑式展示本文研宄内容的结构。逡逑１３逡逑

尔出错的基础。风险评估试图了解绩效变化难以或不可能监控和控制的情况。而逡逑安全管理原则是促进日常工作，预测事态发展和事件，并保持适应能力去有效应逡逑对不可避免的异常［４４］。对于安全－Ｉ和安全－ＩＩ思维模式的框图如图２－１所示。逡逑安全－Ｉ逡逑（按灥想运行）逦＾逦（没有不利事件）逦可接受的输出逡逑（不符！Ｓ错误）逦＾逦（事故，r2事件）＊可接受的输出逡逑安全－ＩＩ逦逦逦逦逡逑（掙栜）邋可焌的输出逡逑日常工作逦’逡逑（功能的变化）逡逑、ｒｒｒ＾ｚｒｎ不可接受的输出逡逑（事故，不利事件）逡逑图２－１安全－Ｉ与安全－ＩＩ的思维模式框图［９］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｔｈｉｎｋｉｎｇ邋ｍｏｄｅ邋ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋Ｓａｆｅｔｙ－Ｉ邋ａｎｄ邋Ｓａｆｅｔｙ－ＩＩ逡逑１８逡逑

物理学转向安全分析。按照设计意图的功能都是一个个系统产生的低幅度信号，逡逑噪声则视为正常范围内的功能变化，当某些的特定的功能变化在特定的条件下聚逡逑合到一起时，超出可检测门限的功能共振信号便产生了。其原理如图２－２所示。逡逑功能变化邋＾逦［＂可检测门限逡逑图２－２功能共振理论原理示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｆｌｉｎｃｔｉｏｎａｌ邋ｒｅｓｏｎａｎｃｅ逡逑在传统的定义中，功能代表技术系统运作，活动代表人力／组织运作，在ＦＲＡＭ逡逑中将这两个概念合并到“操作”的概念中。因为在社会技术系统内，运营单位可逡逑能是技术系统，人员或组织。技术系统的功能变化与设计和生产过程中产生的缺逡逑陷以及工作条件的突发性变化有关，例如环境和非预期输入产生的影响。人类和逡逑１９逡逑

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本文编号：2819143