[發明專利]云模型模糊層次分析法在鐵路信號系統風險分析中的應用

在審

• 申請號: 201410179324.6
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN104102762A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 張友鵬;徐征捷;蘇宏升;趙斌;董海燕
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于鐵路信號系統風險分析技術領域，涉及云模型模糊層次分析法在鐵路信號系統風險分析中的應用。?

背景技術

云模型(Cloud?Model)：由中國工程院院士李德毅提出的，處理定性概念與定量描述的不確定轉換模型。模糊層次分析法(Fuzzy?Analytic?Hierarchy?Process,FAHP):綜合運用層次分析法和模糊綜合評判法來解決多因素，多指標評價問題的一種方法。模糊層次分析法是眾多風險評估方法中的一種，其基本思想是利用模糊線性變換原理和最大隸屬度原則，考慮與被評價事物相關的各個因素，對其做出合理的綜合評價。由于有些風險因子無法用定量的方式來給出比較結果，因此在風險評價中必須借鑒專家個人經驗給出風險因子權重，總體風險評價結果是否科學準確在一定程度上依賴于專家做出的判斷。在模糊層次分析法中，層次分析法采用整數數值和其倒數來表示風險因子的重要性大小；模糊方法需要專家根據自身知識和經驗判斷，用確定的數值來評價風險因子的風險值，這兩種方法雖然表達了主觀判斷的模糊性，但沒有刻畫出風險因子的隨機性。在實際評價中，從評價論域的選擇到權重系數的計算，以及綜合評價矩陣的產生都存在模糊以及不確定性，而且具有一定的隨機性，模糊層次分析法所得?到的簡單評價結果無法反映這些問題。?

高速鐵路速度的提高和行車間距的縮短，意味著對系統安全性的考驗更為顯著。鐵道部開展高鐵技術設備專業測試、第三方認證和風險評估工作，進一步研究高鐵建設項目系統性安全評價方法，完善評價體系，對工程項目進行全面系統的安全評價。鐵路信號系統設備對于保障列車在高速行駛下的安全起著至關重要的作用，對鐵路信號系統設備進行風險評估，對于我國鐵路信號設備的系統保障和安全認證工作將會有一定的促進作用。目前，已有的故障樹分析法、模糊層次分析法、灰色模糊理論法等評價方法，對鐵路信號系統的安全風險評估具有一定的參考借鑒作用，但這些方法大多忽略了評價過程中出現的各種不確定性，即模糊性和隨機性。評價過程過分依賴一種精確運算的數學模型,或是以一種閾值的方式對評價結果進行分類,對評價過程中的定性概念很難做出清楚的解釋。?

在鐵路信號系統設備風險評估系統中，各個風險因子在系統中的地位以及作用都不一樣，導致對最終的風險評價結果的貢獻都不相同，也就是說每個因子對應風險所占的權重不相同，如果只是簡單的綜合各個風險因子的風險評價結果給出最終的評價結果，結果有可能會和實際有較大出入，出現失真的情況。由于鐵路信號系統設備風險因子的模糊性和隨機性，而且各個風險因子相互作用相互關聯，有些風險因子無法用定量的方式來給出比較結果，因此在風險評價中借鑒專家個人經驗給出評判確定風險因子權重是必須的，總體風險評價結果是否科學準確在一定程度上依賴于專家做出的判斷。?

現有技術方案，運用常規模糊層次分析法對鐵路信號系統設備進行風險評估時，首先，總結出鐵路信號系統設備的失效模式，然后在專家對各失效模式進行打分的基礎上，運用模糊綜合評判法將由調查所得數據轉化為各失效模式模式相對應的模糊矩陣，并利用層次分析法獲得各失效模式的權重，最后完成對鐵路信號系統設備的模糊綜合評判，得到該信號設備的風險等級。運用常規模糊層次分析法對鐵路信號系統設備進行風險評估時會帶來如下問題:?

(1)在運用傳統層次分析法來確定權重時，構建兩兩比較的重要性的判斷矩陣的時候，主要是采用整數數值以及整數的倒數來表示出要素的兩兩比較重要性，但是在實際情況中，兩兩因素比較重要性的大小應當是一個穩定的傾向性的隨機數，只用1～9這樣的確定的整數來表示兩兩要素的比較重要性不能完全客觀的表現出其隨機性；?

(2)在運用傳統層次分析法來確定權重時，在利用整數和倒數來構造比較判斷矩陣的時候沒有投入充分考慮到判斷者本身的模糊性，在對風險因子兩兩比較重要性進行賦值的時候，只考慮到了判斷做出判斷的兩種可能的極端情況，當使用精確的數字來構建判斷矩陣，不能準確的反映出決策者的主觀偏好關系的。?

(3)在模糊數學中，只著重于研究事物不確定性和模糊性，而沒有考慮到不確定性事物會存在隨機誤差，因此采用一個精確的數值對事物的隸屬度進行描述是不客觀的，容易使最后的推理結果偏離實際情況。?

(4)模糊數學中利用精確數學的方法來定義概念并且證明定理，?這會導致模糊性的喪失，最終使模糊性完全消失。并且用一個精確的數值來客觀的表征對象的隸屬度也是非常困難的，最后為了解決問題，只能通過主觀取位來給出隸屬度，這樣會使結果不客觀不可靠。?

發明內容