[發明專利]一種基于可靠性GERT模型的高速列車可靠性分析方法

在審

• 申請號: 201610046387.3
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105740606A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 秦勇;賈利民;鄭津楚;林帥;王艷輝;李宛曈;龔明;馬云雙;梁建英;張志龍;李鵬
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于高速列車系統可靠性技術領域，具體涉及一種基于可靠性GERT隨機網絡模型的高速列車系統可靠性分析方法。

背景技術

高速列車以其高速度、低污染、快捷、舒適、安全和準時等優勢，已成為最具可持續性的大型運輸方式之一。高速列車作為一個復雜的、機電一體化的高技術系統，其譜系化的可靠性研究工作是十分必要的。目前的關于高速列車系統可靠性的研究方法存在缺陷，例如部件相互對立、忽視部件之間的關聯關系等，可能導致系統可靠性研究結果出現偏差，進而導致基于系統可靠性研究系統也可能出現不準確性。現有的可靠度計算模型與方法，尚存在一些不足和局限性：1)大多數的研究方法是基于靜態可靠度數值的，未能描述系統可靠性的動態特性；2)在求解系統可靠度時，算法多基于部件相互之間完全獨立這一假設前提，因此求解過程多是部件可靠度的簡單相加或者相乘。但在實際系統中，由于機械作用或者電子干擾，部件之間以及部件與系統可靠性之間的關系十分復雜，單純的相加或相乘并不能準確的分析系統的可靠性。鑒于上述研究的局限性，考慮到高速列車系統可靠性的動態特性、部件可靠性的隨機性和相互影響關系，提出可用結合復雜網絡可靠性測度的GERT可靠性隨機網絡模型對高速列車系統可靠度進行分析和描述并且對系統進行靈敏度分析。此方法對高速列車的可靠性性分析具有重大的實用價值和推廣意義。

發明內容

為了解決上述問題，本發明采取的技術方案為如下：

一種基于可靠性GERT模型的高速列車可靠性分析方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

步驟1分析高速列車復雜系統的內部部件組成以及各部件可靠性之間的相互影響關系,收集部件可靠性的相關可靠性參數信息，構建高速列車系統的可靠性隨機網絡模型；

步驟2對高速列車故障數據進行深入處理分析，計算部件失效率，通過擬合方法得出可靠度函數，根據構建的可靠性隨機網絡模型計算出失效度、聚類系數以及失效介數這三者的加權平均值，得出各部件可靠性之間的影響關系強度；

步驟3計算矩母函數，根據隨機網絡模型性質及可靠性網絡圖分析計算傳遞參數，進而計算系統可靠度；

步驟4進行高速列車系統靈敏度分析，通過靈敏度分析評估薄弱部件對系統的影響。

所述步驟1的具體過程為對高速列車系統的功能結構特點進行分析，根據部件提取原則提取高速列車部件；將高速列車的部件視為節點，將部件間的相互作用關系視為連接邊；收集部件的故障率和平均故障間隔時間，構建高速列車系統的可靠性隨機網絡模型；

所述部件提取原則為：具有機械或電氣或信息作用的獨立整體；部件的參數是能計算的；部件的選取參考其維修章程或維修說明。

所述步驟2的具體過程為所述高速列車系統的可靠性隨機網絡模型中的節點與連接邊分別對應于系統組成部件以及部件可靠性之間的相互影響關系，每條連接邊包含兩個參數：部件可靠性之間的影響關系強度p_ij即第i個節點對第j個節點的可靠性影響程度和經自然對數變換的起始節點的可靠度函數ln(R_i)，f(t)為部件的失效概率密度函數，部件的可靠度函數通過構建的可靠性網絡模型計算出失效度、聚類系數和失效介數的加權平均值，得出各部件可靠性之間的影響關系強度，p_ij滿足∑p_ij＝p_i1+p_i2+…p_in＝1。

所述步驟3的具體過程為所述矩母函數x是變量，通過對x積分得出的是關于變量S的矩母函數，其中t是時間，節點i、j之間的傳遞函數W_ij(S_i)＝p_ij·M_ij(S_i)，

設節點V_i，V_j分別為可靠性網絡模型的始末節點，依據模型構建以及模型結構性質，在部件可靠度基礎上求得系統可靠的等價傳遞系數，則依據矩母函數的數學特性，根據上述計算得出的傳遞參數，求得系統可靠度的分布特征求s＝0時的導數，在此基礎上進行指數變換，進而計算出系統的可靠度。

所述步驟4的具體過程為：