电磁干扰与铁路信号安全的相关性研究

发布时间：2017-10-15 00:17

  本文关键词：电磁干扰与铁路信号安全的相关性研究

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【摘要】：目前,我国铁路系统发展迅速,诸如牵引电流等强电磁干扰的幅度不断增大,其对铁路信号设备性能造成的影响也随之加深。电磁干扰成为导致铁路信号设备故障的主要原因之一,而铁路信号系统对电磁干扰的安全防护也愈加复杂和困难。在铁路运行现场,铁路信号设备经常由于受到强电磁干扰而导致故障,这些故障影响行车效率,甚至危及行车安全。特别是2011年“甬温线7.23动车事故”之后,铁路信号系统对电磁干扰安全保障的研究成为一个非常受关注的问题。因此,亟需探究电磁干扰与铁路信号安全相关性的分析方法,以保障铁路安全高效运行。 本文从电磁干扰与铁路信号安全关系的角度,以电磁干扰符合抗扰度试验规范为前提,提出定量评估电磁干扰与铁路信号安全相关性的分析方法。首先,在传统的故障树和故障模式及影响可靠性分析方法的基础上,将铁路信号设备划分为若干子系统,建立其故障树,并分析子系统受到电磁干扰后的故障模式、故障影响及最终影响,建立故障模式及影响分析表；然后,参照《电子设备可靠性预计手册》的元器件计数可靠性预计法,计算子系统受到电磁干扰后的故障概率；进而,根据专家打分法和层次分析法,确定每种故障模式的风险发生度等级并计算其权重,将每种故障模式按照其最终影响划分为安全侧和危险侧,得到子系统受到电磁干扰后的危险侧故障概率；最后,依据贝叶斯网络,推导铁路信号设备受到电磁干扰后的危险侧故障概率,对比其技术条件规定的安全完整性等级,从而初步研究电磁干扰与铁路信号安全的相关性。 在此基础上,以ZPW-2000A轨道电路为案例分析对象,在发送器、接收器受到电磁干扰且符合抗扰度试验规范的条件下,研究电磁干扰与ZPW-2000A轨道电路安全的相关性,得到ZPW-2000A轨道电路的危险侧故障概率,对比《ZPW-2000A轨道电路技术条件》规定的安全完整性等级,从而初步验证该定量评估电磁干扰与铁路信号安全相关性的分析方法具有一定的可行性。 此外,根据贝叶斯网络的特性,可以得到根节点的概率重要度及后验概率等信息,从而找到铁路信号设备的薄弱环节,在一定程度上为铁路信号安全评估及对电磁干扰的安全防护提供了理论依据。
【关键词】：铁路信号 电磁干扰 安全性 专家打分法 层次分析法 贝叶斯网络 ZPW-2000A轨道电路
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN972;U284.93
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 缩略词表9-12
• 1 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 电磁干扰与铁路信号安全的相关性13-16
• 1.2.2 功能安全评估16
• 1.3 论文主要内容16-18
• 1.4 论文基本结构18-19
• 2 电磁干扰与安全性理论基础19-29
• 2.1 铁路系统强电磁干扰19-20
• 2.1.1 牵引电流传导性干扰19
• 2.1.2 雷电电磁干扰19-20
• 2.1.3 小结20
• 2.2 抗扰度试验及性能判据20-22
• 2.3 铁路信号系统可靠性与安全性22-28
• 2.3.1 铁路信号系统可靠性22-23
• 2.3.2 铁路信号系统安全性23-24
• 2.3.3 传统功能安全评估方法24-28
• 2.3.4 小结28
• 2.4 本章总结28-29
• 3 电磁干扰与铁路信号安全相关性的定量评估方法29-39
• 3.1 信号设备可靠性分析29-31
• 3.1.1 故障树分析法29-30
• 3.1.2 故障模式及影响分析法30
• 3.1.3 子系统故障概率计算30-31
• 3.2 子系统危险侧故障概率推导31-36
• 3.2.1 风险发生度等级划分32
• 3.2.2 风险发生度权重计算32-36
• 3.2.3 子系统危险侧故障概率计算36
• 3.3 信号设备危险侧故障概率推导36-38
• 3.3.1 贝叶斯网络36-37
• 3.3.2 信号设备危险侧故障概率计算37-38
• 3.4 本章总结38-39
• 4 典型信号设备安全相关性案例分析39-56
• 4.1 ZPW-2000A轨道电路39-44
• 4.1.1 ZPW-2000A轨道电路简介39-40
• 4.1.2 ZPW-2000A轨道电路基本结构40-41
• 4.1.3 ZPW-2000A轨道电路可靠性框图41
• 4.1.4 ZPW-2000A轨道电路故障树41-42
• 4.1.5 ZPW-2000A轨道电路子系统功能42-44
• 4.1.6 ZPW-2000A轨道电路安全相关要求44
• 4.2 发送器、接收器可靠性分析44-49
• 4.2.1 发送器、接收器故障树建立44
• 4.2.2 发送器、接收器故障模式及影响分析44-45
• 4.2.3 发送器、接收器主机故障概率计算45-49
• 4.3 发送器、接收器主机危险侧故障概率推导49-53
• 4.3.1 发送器、接收器风险发生度等级划分49
• 4.3.2 发送器风险发生度权重计算49-51
• 4.3.3 接收器风险发生度权重计算51-52
• 4.3.4 发送器、接收器主机危险侧故障概率计算52-53
• 4.4 ZPW-2000A轨道电路危险侧故障概率推导53-55
• 4.5 本章总结55-56
• 5 总结与展望56-58
• 5.1 总结56
• 5.2 展望56-58
• 参考文献58-61
• 图索引61-62
• 表索引62-63
• 作者简历63-65
• 学位论文数据集6

【参考文献】

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本文编号：1033997