铁路事故致因建模分析研究

发布时间：2017-05-02 04:10

  本文关键词：铁路事故致因建模分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的不断发展和技术的不断进步,铁路尤其是高速铁路进入了快速发展时期。2014年,我国铁路新线投产规模创历史最高纪录,铁路营业里程突破11.2万公里。高速铁路营业里程超过1.6万公里,相当于世界其他国家的总量之和。铁路运输的高速时代极大地推动了社会经济发展,却也不可避免地带来了更多安全问题。在这种背景下,有必要从“预防为主”的角度出发,在以往事故数据中寻找铁路事故致因的一般规律,为铁路安全监管工作提供可靠依据。本文以复杂网络相关理论为基础,以实际铁路事故数据为依据,建立铁路事故致因模型,分析并研究了铁路事故致因因素之间相互影响的关系,具体研究成果如下：(1)根据铁路事故数据建立铁路事故致因模型。以FRA2009-2013年的铁路事故数据为数据源,建立了铁路事故致因网络。随后以社团划分FN算法对铁路事故致因网络进行划分,得到7个有效社团。通过对划分前后各社团基本拓扑性质的对比,总体上证明了社团划分对进一步挖掘铁路事故致因因素之间的联系是有效的,为成因链的寻找奠定了基础。(2)建立了基于相继故障的铁路事故致因模型。在铁路事故致因模型的基础上,为了进一步挖掘和简化事故致因因素之间的关系,找出可能成因链,本文对铁路事故致因网中的因素进行相关性分析,构建铁路事故致因关联网络,并以复杂网络中的相继故障容量负载模型为基础,分析了网络中危险度的传播过程,得到到各个社团中的成因链。对各有效社团成因链构成因素进行统计分析后,找出重要度相对较高的节点,其出现频率的走势与基于事故数量的曲线走势大体相同。(3)分析了动态权重下铁路致因关联网络的涌现性。在成因链分析的基础上,本文建立了动态权重模型,研究了在度优先的偏好策略下权重变动所引发的网络涌现特性。所得结果以成因链长度、网络效率以及最短路分布的变化表示。仿真结果证实,加强对度值大的节点的防控能够有效切断事故成因链的传播,提高整个网络的安全程度。
【关键词】：铁路事故 复杂网络 社团划分 相继故障 涌现
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U298;O157.5
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-23
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-20
• 1.2.1 铁路事故分析研究现状13-15
• 1.2.2 复杂网络研究现状15-20
• 1.3 研究目的与内容20-21
• 1.3.1 研究目的20
• 1.3.2 研究内容20-21
• 1.4 技术路线21-23
• 2 复杂网络社团划分与相继故障相关理论23-31
• 2.1 复杂网络基本拓扑性质23-26
• 2.1.1 度与度分布23
• 2.1.2 网络直径与平均路径长度23-24
• 2.1.3 网络聚类系数24-25
• 2.1.4 节点紧密度25
• 2.1.5 介数25-26
• 2.2 社团划分FN算法26-28
• 2.2.1 模块度定义26-27
• 2.2.2 算法具体步骤27-28
• 2.3 相继故障相关理论28-29
• 2.3.1 初始负载28-29
• 2.3.2 节点容量29
• 2.3.3 网络效率29
• 2.4 本章小结29-31
• 3 基于社团划分的铁路事故致因模型分析31-55
• 3.1 铁路事故致因网络构建31-33
• 3.1.1 基本假设31-32
• 3.1.2 模型构建32-33
• 3.2 FRA事故数据概述33-37
• 3.2.1 轨道、路床与结构因素34
• 3.2.2 信号与通讯因素34-35
• 3.2.3 机电故障因素35-36
• 3.2.4 列车运行人因因素36-37
• 3.2.5 其他混杂因素37
• 3.3 铁路事故致因网络社团结构分析37-54
• 3.3.1 铁路事故致因网络社团划分结果分析38-46
• 3.3.2 度及度分布分析46-49
• 3.3.3 网络直径及平均路径长度分析49-51
• 3.3.4 聚类系数分析51-53
• 3.3.5 节点紧密度分析53-54
• 3.4 本章小结54-55
• 4 铁路事故致因网络相继故障关联分析55-75
• 4.1 铁路事故致因关联网络构建55-58
• 4.1.1 铁路事故致因因素相关性分析55-56
• 4.1.2 边权与节点状态定义56-58
• 4.2 基于相继故障的铁路事故致因模型58-63
• 4.2.1 初始危险度59
• 4.2.2 安全阈值59-60
• 4.2.3 危险度分配动力学过程60
• 4.2.4 成因链形成过程60-63
• 4.2.5 网络效率评价63
• 4.3 事故致因关联网络相继故障分析63-74
• 4.3.1 有效社团成因链形成过程63-69
• 4.3.2 有效社团成因链分析69-74
• 4.4 本章小结74-75
• 5 动态权重下铁路事故致因网路涌现性分析75-84
• 5.1 复杂网络的涌现75-76
• 5.2 动态权重模型76-77
• 5.2.1 权重变动策略76-77
• 5.2.2 变动步骤77
• 5.3 仿真结果分析77-83
• 5.3.1 成因链与网络效率分析77-80
• 5.3.2 最短路分布分析80-83
• 5.4 本章小结83-84
• 6 总结与展望84-86
• 6.1 研究总结84-85
• 6.2 研究展望85-86
• 参考文献86-90
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果90-92
• 学位论文数据集92

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