[發明專利]高速列車運行控制系統的運行安全風險動態分析方法

有效

• 申請號: 201711448051.0
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108196525B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 陳俊;周欣;曹德寧;王陽鵬;楊文;師瑞音;楊奉偉;孫殿舉
• 申請（專利權）人: 卡斯柯信號有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

本發明涉及一種高速列車運行控制系統的運行安全風險動態分析方法，包括以下步驟：步驟1：基于尖點流形曲面構建系統運行狀態判別模型；步驟2：判別系統運行狀態；步驟3：基于橢圓臍流形曲面構建安全風險計算模型；步驟4：輸出運行安全指標和運行風險指標的變化情況。與現有技術相比，本發明能夠支持車載計算機實現列車運行安全風險的精確計算等優點。

技術領域

本發明涉及軌道交通系統安全技術，尤其是涉及一種基于組合流形的高速列車運行控制系統的運行安全風險動態分析方法。

背景技術

對于軌道交通系統而言，在追求超高速的同時，安全是另一個需要保障的目標。列車在高速行駛時，許多因素相互作用實時地影響著整個控制系統的安全性。實際情況中，基于CTCS-2級列控系統與ATO(列車自動駕駛)子系統相結合的系統構架，通過在ATO中設置列車運行安全風險動態分析功能模塊對ATP(列車超速防護)子系統進行控制，可以直接實現高速運行階段下列車的安全防護。如果能夠構建一種模型來動態地描述列車高速運行階段的控制系統安全性，實現控制系統安全風險的變化過程的實時計算，那么高速列車運行安全風險的動態監控技術和事故在線預警技術將得到支持。而這種模型的基本屬性應該是有能力動態化描述系統高速運行階段安全風險的變化過程，并能夠預測事故的發生。

現有的能夠分析系統安全狀態變化的基本模型中，FMEA,HAZOP,Bow tie等能夠輸出離散的安全狀態指標。然而，如果系統安全狀態的改變被認為是一種動態過程，使用的分析模型的輸出就應該是相對于某個或多個因素連續的反映系統安全狀態的函數。一些基本的動態過程分析模型，例如Markov鏈，Petri網，動態故障樹等，能夠動態描述系統安全狀態的變化過程。這些模型描述的均是系統的狀態轉移過程。然而，對于復雜動態系統而言，由于系統狀態集合的急速膨脹問題，描述系統安全狀態的完整轉移過程會使得動態模型的規模異常龐大。因此，如果想要借助這些狀態轉移模型在高速運行期間實時輸出系統安全風險的變化情況，需要消耗十分巨大的在線計算資源。

另一方面，系統安全動態分析的重要性還在于要為一線決策者提供實時有效的安全狀態信息。在列車高速運行階段，如果調度員和列車司機能夠隨時得到直觀有效的反映系統安全狀態變化的信息以及對可能要發生的事故的預警，那么他們就更有機會做出合適的決策并執行正確的操作。

綜上所述，迫切需要構建新的模型來動態化分析高速列控系統運行階段安全風險的變化情況。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高速列車運行控制系統的運行安全風險動態分析方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種高速列車運行控制系統的運行安全風險動態分析方法，包括以下步驟：

步驟1：基于尖點流形曲面構建系統運行狀態判別模型；

步驟2：判別系統運行狀態；

步驟3：基于橢圓臍流形曲面構建安全風險計算模型；

步驟4：輸出運行安全指標和運行風險指標的變化情況。

優選地，所述的步驟1具體為：

在時間段[0,τ]內運行的控制過程，如果系統正常運行，則Φ₀為可接受的系統目標的損失；運行的系統在τ時刻完成的目標包含的損失在Φ₀以下，屬于正常的可接受的系統運行狀態；而如果在τ時刻不可接受的損失產生，即事故發生，則其中DE表示累積的錯誤的危險程度，DB表示累積的柵的防護程度；