高速铁路车载地震紧急处置装置硬件可靠性建模及评估方法研究
发布时间：2021-09-29 19:15
高速铁路作为国民经济的大动脉,在人民的日常生活中扮演着至关重要的角色。我国处于环太平洋地震带与欧亚地震带这两个世界上最大的地震集中发生地带,是一个地震灾害严重的国家。对高速铁路而言,即使是较小震级的地震,也可能会给正在行驶中的高速列车带来脱轨、倾覆等列车运行安全事故,造成人员伤亡和经济损失。在地震发生后,高铁地震预警系统可以在破坏性的地震波到来之前的数秒至数十秒之间发出预警,使高速行驶的列车尽快减速或者停车,这样可以防止或减轻地震灾害为铁路运输安全带来的危害,避免重大的人员伤亡和财产损失,具有相当可观的减灾效益。车载地震紧急处置装置作为高铁地震预警系统的重要组成部分之一,一旦可靠性达不到要求从而发生故障,将会导致高铁地震预警系统误报或漏报地震预警信息,这不仅会造成旅客的恐慌,而且会给行车带来不便,以及导致一些不必要的损失,产生不良后果。因此,合理正确的对车载地震紧急处置装置进行建模及评估,是亟需解决的重要问题。车载地震紧急处置装置包括车载地震紧急处置装置主机和车载地震紧急处置装置操作终端。对于车载地震紧急处置装置这种复杂的系统来说,由于其具有极高的可靠性,并且可用于试验的样本很少,在试...
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国地震带分布[6]
高速铁路车载地震紧急处置装置硬件可靠性建模及评估方法研究中国铁道科学研究院3图1-32016年版《中长期高速铁路网规划图》Figure1-3MediumandLong-TermHigh-speedRailNetworkPlanningChart,2016Edition对比图1-2和图1-3，不难发现，由于我国地震分布广，高速铁路的选线设计并不能完全避开地震带，而且对于长大线路来说，可能要同时穿越两个或者数个地震带，并且随着我国高速铁路的大规模建设和开通运营，地震危害的潜在风险也越来越凸显。由此可见，我国的高速铁路面临着严重的地震威胁。但是，以现在的科技手段，还不能对地震做出准确的预测以及精确的预报。在地震发生以后，如果地震预警系统可以在破坏性的地震波尚未来袭的数秒至数十秒之前发出预警，同时列车控制系统立即向运行中的列车发出停车指令或立即停止向列车供电的措施，使高速行驶的列车立即减速或停车，就可以防止或减轻地震灾害为铁路运输安全带来的危害，避免重大的人员伤亡和经济损失。夏玉胜、杨丽萍于2000年从理论上预测了地震预警系统对减少人员伤亡的影响，结果如表1-1所示[7,8]。日本一个非营利组织的测试结果表明：如果主震区提前2s获得了警报，区域内的死亡人数将能减少25%；如果能提前5s获得警报，死亡人数将能减少80%[9]。由此可见，地震预警系统可以大大减少地震灾害发生带来的损失，具有相当可观的减灾效益。高速铁路地震预警系统正是地震预警的原理在高速铁路上实际应用的体现，可以有效的提高高速铁路运输的安全性，并且具有很高的经济性，是既省钱
高速铁路车载地震紧急处置装置硬件可靠性建模及评估方法研究中国铁道科学研究院9图1-4地震预警原理[34]Figure1-4Principlesofearthquakeearly-warning[34]（2）高铁地震预警系统及架构地震预警系统是实现地震预警的配套设施，主要有两种不同的预警方式，分别为地震参数预警和地震动值预警。地震参数预警所需的决策时间长，但是其有效性高，因为它是利用台站监测到的P波或S波确定出地震相关参数，从而确定预警的范围和级别。地震动值预警既不区分P波与S波震相，也不确定地震的有关参数，而是直接利用地震动值是否超过给定的阈值来判断预警，因此其有效性较低[9,10,32]。地震预警根据震中与预警目标的距离，可以分为用于异地预警的异地震前预警和用于本地预警的本地P波预警两类，异地震前预警是利用电磁波比地震波传播速度快的原理，在布设于震中附近的地震监测装置监测到地震发生后，向离震源几十千米之外的目标区域进行预警。这种预警方式利用S波确定震级，虽然比较准确，但是由于S波的传播速度较慢，因此发布警报需要的时间较长，有一定的局限性。本地P波预警是指地震监测装置监测到地震发生后，利用P波比S波传播速度快的原理，向震源附近的目标区域进行预警。这种预警方式利用P波的初期振动确定震源参数，虽然预警速度较快，但漏报率和误报率也较高[8,10]。根据地震预警的原理，将地震预警系统应用于铁路系统中，就形成了高铁地震预警系统。如前文所述，我国高速铁路地震预警系统是由两个不同的部分组成的，其中一部分为高速铁路地震预警监测系统，另一部分为车载地震紧急处置装置。1）高速铁路地震预警监测系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于HAZOP方法的车载地震紧急处置装置安全风险分析研究[J]. 施泳,习年生,王澜. 中国铁路. 2019(05)
[2]基于网闸技术的高速铁路地震预警监测系统安全性研究[J]. 李京生,张湜,赵林. 铁道运输与经济. 2018(07)
[3]高速铁路地震预警系统紧急处置信息快速生成算法[J]. 杨林. 中国铁道科学. 2018(03)
[4]单台件设备可靠性评估方法[J]. 杨立健,赵敏,李强. 水下无人系统学报. 2017(04)
[5]OpenBUGS软件介绍及应用[J]. 张继巍,高文龙,秦天燕,刘建正,李学朝,拉扎提木拉提,李娟生. 中国卫生统计. 2017(01)
[6]高速铁路地震紧急处置系统的研究[J]. 闫璐. 铁道通信信号. 2017(01)
[7]n个同型部件和k个修理设备的并联可修系统的可靠度探究[J]. 梁丽丹. 四川理工学院学报(自然科学版). 2016(04)
[8]动车组车载地震紧急处置装置概述[J]. 于鹏超,李和平,曹宏发,周军. 铁道机车车辆. 2016(03)
[9]贝叶斯统计分析的有力工具——OpenBUGS软件[J]. 杨维维,刘沛,巢健茜,杨靓. 中国卫生统计. 2016(03)
[10]高速铁路地震监测预警信号接口单元的研发[J]. 郭奇园. 中国铁道科学. 2016(03)
博士论文
[1]基于贝叶斯更新与Copula理论的性能退化可靠性建模与评估方法研究[D]. 郝会兵.东南大学 2016
[2]面向地震预警的强震动数据处理技术研究[D]. 江汶乡.中国地震局工程力学研究所 2015
[3]基于无失效数据的船舶可靠性分析[D]. 王晓莺.哈尔滨工程大学 2013
[4]基于贝叶斯理论的供水管道风险评价研究[D]. 王晨婉.天津大学 2010
[5]基于MCMC的贝叶斯生存分析理论及其在可靠性评估中的应用[D]. 林静.南京理工大学 2008
[6]产品可靠性评估中的多源信息融合技术研究[D]. 方艮海.合肥工业大学 2006
硕士论文
[1]基于比例风险模型的铁路货车车轮可靠性建模与镟修时间预测[D]. 沈杰人.北京交通大学 2019
[2]综合化航电系统动态重构策略与可靠性模型分析[D]. 邢培培.中国民航大学 2019
[3]新型水洗设备下航空发动机水洗可靠性研究[D]. 蔡峻青.中国民航大学 2019
[4]基于LTE-R的车地安全认证机制研究[D]. 吴文丰.西南交通大学 2019
[5]京沪高速铁路跨线列车开行及换乘运输研究[D]. 黄辉林.西南交通大学 2019
[6]飞机FCV故障数据分析与维修间隔优化研究[D]. 蔺瑞管.沈阳航空航天大学 2019
[7]车载地震紧急处置装置出入库检测系统的研究与开发[D]. 李秋芬.中国铁道科学研究院 2018
[8]基于MTBF的光电感烟探测报警系统的可靠性分析[D]. 郑莹莹.中国科学技术大学 2018
[9]部件修复非新的温贮备可修系统可靠性分析[D]. 连爱玲.兰州理工大学 2017
[10]高速铁路地震监测预警系统信号接口单元设计与应用[D]. 胡兆冰.中国铁道科学研究院 2016
本文编号：3414309
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国地震带分布[6]
高速铁路车载地震紧急处置装置硬件可靠性建模及评估方法研究中国铁道科学研究院3图1-32016年版《中长期高速铁路网规划图》Figure1-3MediumandLong-TermHigh-speedRailNetworkPlanningChart,2016Edition对比图1-2和图1-3，不难发现，由于我国地震分布广，高速铁路的选线设计并不能完全避开地震带，而且对于长大线路来说，可能要同时穿越两个或者数个地震带，并且随着我国高速铁路的大规模建设和开通运营，地震危害的潜在风险也越来越凸显。由此可见，我国的高速铁路面临着严重的地震威胁。但是，以现在的科技手段，还不能对地震做出准确的预测以及精确的预报。在地震发生以后，如果地震预警系统可以在破坏性的地震波尚未来袭的数秒至数十秒之前发出预警，同时列车控制系统立即向运行中的列车发出停车指令或立即停止向列车供电的措施，使高速行驶的列车立即减速或停车，就可以防止或减轻地震灾害为铁路运输安全带来的危害，避免重大的人员伤亡和经济损失。夏玉胜、杨丽萍于2000年从理论上预测了地震预警系统对减少人员伤亡的影响，结果如表1-1所示[7,8]。日本一个非营利组织的测试结果表明：如果主震区提前2s获得了警报，区域内的死亡人数将能减少25%；如果能提前5s获得警报，死亡人数将能减少80%[9]。由此可见，地震预警系统可以大大减少地震灾害发生带来的损失，具有相当可观的减灾效益。高速铁路地震预警系统正是地震预警的原理在高速铁路上实际应用的体现，可以有效的提高高速铁路运输的安全性，并且具有很高的经济性，是既省钱
高速铁路车载地震紧急处置装置硬件可靠性建模及评估方法研究中国铁道科学研究院9图1-4地震预警原理[34]Figure1-4Principlesofearthquakeearly-warning[34]（2）高铁地震预警系统及架构地震预警系统是实现地震预警的配套设施，主要有两种不同的预警方式，分别为地震参数预警和地震动值预警。地震参数预警所需的决策时间长，但是其有效性高，因为它是利用台站监测到的P波或S波确定出地震相关参数，从而确定预警的范围和级别。地震动值预警既不区分P波与S波震相，也不确定地震的有关参数，而是直接利用地震动值是否超过给定的阈值来判断预警，因此其有效性较低[9,10,32]。地震预警根据震中与预警目标的距离，可以分为用于异地预警的异地震前预警和用于本地预警的本地P波预警两类，异地震前预警是利用电磁波比地震波传播速度快的原理，在布设于震中附近的地震监测装置监测到地震发生后，向离震源几十千米之外的目标区域进行预警。这种预警方式利用S波确定震级，虽然比较准确，但是由于S波的传播速度较慢，因此发布警报需要的时间较长，有一定的局限性。本地P波预警是指地震监测装置监测到地震发生后，利用P波比S波传播速度快的原理，向震源附近的目标区域进行预警。这种预警方式利用P波的初期振动确定震源参数，虽然预警速度较快，但漏报率和误报率也较高[8,10]。根据地震预警的原理，将地震预警系统应用于铁路系统中，就形成了高铁地震预警系统。如前文所述，我国高速铁路地震预警系统是由两个不同的部分组成的，其中一部分为高速铁路地震预警监测系统，另一部分为车载地震紧急处置装置。1）高速铁路地震预警监测系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于HAZOP方法的车载地震紧急处置装置安全风险分析研究[J]. 施泳,习年生,王澜. 中国铁路. 2019(05)
[2]基于网闸技术的高速铁路地震预警监测系统安全性研究[J]. 李京生,张湜,赵林. 铁道运输与经济. 2018(07)
[3]高速铁路地震预警系统紧急处置信息快速生成算法[J]. 杨林. 中国铁道科学. 2018(03)
[4]单台件设备可靠性评估方法[J]. 杨立健,赵敏,李强. 水下无人系统学报. 2017(04)
[5]OpenBUGS软件介绍及应用[J]. 张继巍,高文龙,秦天燕,刘建正,李学朝,拉扎提木拉提,李娟生. 中国卫生统计. 2017(01)
[6]高速铁路地震紧急处置系统的研究[J]. 闫璐. 铁道通信信号. 2017(01)
[7]n个同型部件和k个修理设备的并联可修系统的可靠度探究[J]. 梁丽丹. 四川理工学院学报(自然科学版). 2016(04)
[8]动车组车载地震紧急处置装置概述[J]. 于鹏超,李和平,曹宏发,周军. 铁道机车车辆. 2016(03)
[9]贝叶斯统计分析的有力工具——OpenBUGS软件[J]. 杨维维,刘沛,巢健茜,杨靓. 中国卫生统计. 2016(03)
[10]高速铁路地震监测预警信号接口单元的研发[J]. 郭奇园. 中国铁道科学. 2016(03)
博士论文
[1]基于贝叶斯更新与Copula理论的性能退化可靠性建模与评估方法研究[D]. 郝会兵.东南大学 2016
[2]面向地震预警的强震动数据处理技术研究[D]. 江汶乡.中国地震局工程力学研究所 2015
[3]基于无失效数据的船舶可靠性分析[D]. 王晓莺.哈尔滨工程大学 2013
[4]基于贝叶斯理论的供水管道风险评价研究[D]. 王晨婉.天津大学 2010
[5]基于MCMC的贝叶斯生存分析理论及其在可靠性评估中的应用[D]. 林静.南京理工大学 2008
[6]产品可靠性评估中的多源信息融合技术研究[D]. 方艮海.合肥工业大学 2006
硕士论文
[1]基于比例风险模型的铁路货车车轮可靠性建模与镟修时间预测[D]. 沈杰人.北京交通大学 2019
[2]综合化航电系统动态重构策略与可靠性模型分析[D]. 邢培培.中国民航大学 2019
[3]新型水洗设备下航空发动机水洗可靠性研究[D]. 蔡峻青.中国民航大学 2019
[4]基于LTE-R的车地安全认证机制研究[D]. 吴文丰.西南交通大学 2019
[5]京沪高速铁路跨线列车开行及换乘运输研究[D]. 黄辉林.西南交通大学 2019
[6]飞机FCV故障数据分析与维修间隔优化研究[D]. 蔺瑞管.沈阳航空航天大学 2019
[7]车载地震紧急处置装置出入库检测系统的研究与开发[D]. 李秋芬.中国铁道科学研究院 2018
[8]基于MTBF的光电感烟探测报警系统的可靠性分析[D]. 郑莹莹.中国科学技术大学 2018
[9]部件修复非新的温贮备可修系统可靠性分析[D]. 连爱玲.兰州理工大学 2017
[10]高速铁路地震监测预警系统信号接口单元设计与应用[D]. 胡兆冰.中国铁道科学研究院 2016
本文编号：3414309
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