轨道交通ATP系统安全完善度等级SIL的分析和研究

论述了安全完善度等级SIL在安全相关系统设计和评估中的重要作用,研究了轨道交通安全相关系统安全完善度等级SIL的定义、分级和确定方法,以轨道交通ATP系统为例,给出了确定ATP系统的安全完善度等级SIL的风险分析模型和方法.     

安全完善度等级SIL的概念与划分原则研究

安全完善度等级(Safety Integrity Level,SIL)是标识安全相关系统安全性要求的重要概念,它主要是根据系统安全功能一旦失效可能造成后果的严重程度及事故的发生频率进行划分.在轨道交通安全相关产品的设计开发过程中,需要根据SIL的高低确定设计开发团队的组成和所采用的设计方法,系统的安全防护措施等.目前,我国轨道交通行业在应用SIL概念时,存在一些误区,比如认为SIL越高越好,把某个产品或是系统描述为可以达到某个SIL等级要求.本文基于国际轨道交通安全标准对于SIL的定义,澄清了一些错误使用SIL的概念,总结了安全完善度等级的划分原则和方法,方法包括定量和定性两种,并通过实例加以说明.     

非嵌入式多项式混沌方法在电磁模型验证与确认中的应用

针对电磁模型验证与确认的量化分析方法进行研究.采用非嵌入式多项式混沌方法研究电磁模型仿真输入参数不确定引起的相关输出响应量的不确定度.在详细阐述了此方法的数学原理及实现步骤的基础上,数值结果验证了非嵌入式多项式混沌法可以为电磁模型输入参数的不确定性对响应量的影响建立一种有效的不确定度传播及量化方法.针对带孔缝结构的机箱模型,采用非嵌入式混沌多项式方法研究了电磁波入射角度的不确定性对机箱中心点电场幅值的影响,在此基础上结合特征选择评估方法（feature selective validation,FSV）依据实际测量值对此电磁模型进行度量评估,最终给出评估等级.结果表明,机箱模型的评估为优异.      

基于证据理论的汽车制动器系统稳定性分析

针对汽车制动器系统可能存在不完整信息或冲突信息的情形,提出了一种基于证据理论的盘式制动器稳定性研究方法.该方法将参数不确定性分析引入制动器系统的稳定性研究中,采用证据变量对系统不确定性参数的不完整信息或冲突信息进行整合,并对系统参数的大不确定区间信息进行处理;建立了基于证据理论的不确定汽车盘式制动器系统的稳定性分析模型,采用关于系统复特征值阻尼比的信任函数和似真函数对系统的稳定性进行不确定性度量和评估,并给出了方法的具体研究步骤;通过分析不确定性条件下系统稳定性达到设计要求的概率区间,研究了各不确定参数对系统稳定性的影响.研究方法对抑制汽车制动噪声具有一定的工程指导意义.     

综合多指标因素的钢闸门构件腐蚀评估

腐蚀是钢闸门在役安全运行的主要影响因素,准确评估钢闸门的腐蚀性状对确保其安全可靠运行具有重要意义.通过引入灾度模糊评估等级识别技术,使用降半梯形分布函数进行腐蚀性状识别,有效综合了各种复杂的确定或不确定影响因素,并按照最大隶属度原则对钢闸门腐蚀性状进行了等级量化评估.工程应用结果表明,等级量化识别方法可以较好地解决腐蚀评估过程的模糊性和不确定问题,确保钢闸门的安全可靠运行.     

石油化工装置SIL等级划分及相应仪表配置探讨

该文简要介绍了石油化工企业安全仪表系统（SIS）进行SIL等级划分的现状;介绍了定性分析法SIL等级划分的方法和参考依据;提出了石油化工企业典型工艺单元或设备的SIL等级划分建议和进行SIL等级划分应采取的步骤或程序.     

基于特征值分解计算平均要求时失效概率

安全仪表系统在一段时间内要求时失效概率的平均值PFDavg是评判其安全完整性水平SIL的主要依据.该文提出了一种采用离散Markov模型定量计算PFDavg的有效方法.该方法通过Markov模型状态转移矩阵的特征值分解,在不降低计算精度的条件下有效地减小了计算量;通过对该方法的分析,得到了系统各状态的转移概率与特征值之间的联系,揭示了PFD随时间的变化趋势及其变化的主要原因.     

在役舞台机械装备安全完整性等级评估技术研究

近年来,我国的演艺产业正处于快速发展时期,舞台机械装备的大量使用在丰富演出效果的同时,也带来了一系列安全隐患,增加了演出事故发生的可能性。演出安全要求的提高对在役舞台机械装备的使用和维护提出了更高的要求。本文以安全标准ISO 13849为基础,结合安全完整性评估理论,研究了面向在役舞台机械装备的安全完整性评估技术方法。论文采用风险图法对在役舞台升降台进行了风险评估,参照安全标准ISO 13849对某在役舞台升降台的安全回路进行了PL/SIL等级的计算,验证结果表明该在役舞台机械装备的安全回路满足功能安全要求,采用的评估方法可行、有效。     

灾害风险评估中原始数据模糊不确定性的处理方法

针对灾害风险评估中原始数据本身的模糊不确定性问题,提出了一种模糊信息粒化描述方法,它的特点是能够容忍不精确、不确定以及部分真实信息,不需要任何额外的假设和参数的统计分布, 不需提供问题所需处理的数据之外的任何先验信息,操作比较简单而且透明,为合理描述数据的模糊不确定性提供了重要的理论和方法,有助于提高对系统的认识能力.最后,从理论和应用两个方面与已有的不确定性方法进行了比较,从而验证了笔者提出方法的优越性.     

概率安全分析中不确定性的识别和评估

概率安全分析作为系统化的安全分析方法,在核电厂安全分析和风险管理中发挥着重要的作用。由于该分析方法中诸多因素的复杂性,使得概率安全分析的结果存在较大的不确定性,需要对这些不确定性进行识别和评估,以确信相关风险的可接受性。概率安全分析中的不定性分为三类:参数不确定性、建模不确定性和完备不确定性,本文对这些不确定性进行了研究,给出了三类不确定性的识别和评估方法,并结合实际的工作对特定模型进行了较为完整的不确定性分析。     

RC框架结构pushover方法顶点位移的敏感性分析

以8层钢筋混凝土平面框架结构为例,采用一次二阶矩法、Tornado图形法和数理统计方法研究了pushover分析顶点位移对地震烈度、场地特征、侧向荷载加载模式、结构重量、混凝土强度和弹性模量、钢筋强度和弹性模量等不确定性因素的敏感性.研究表明,pushover分析方法中顶点位移对地震需求曲线的敏感性远远强于对能力曲线的敏感性,因此,在研究概率pushover分析方法时,仅考虑需求曲线的不确定性,忽略能力曲线的不确定性,可大大简化分析复杂程度,并且仍然可以保证分析结果的精度.     

混合规划处理流水车间调度问题

针对不确定条件下流水车间调度问题(F low shop schedu ling),研究了含有随机参数和灰色参数的混合机会约束规划模型的建立及求解方法。提出了灰色模拟的概念和方法,为含有灰色参数的机会约束规划提供了求解途径。通过理论推导及仿真实例,结合遗传算法,验证了基于随机模拟和灰色模拟的混合机会约束规划的调度模型及求解方法的有效性。     

混凝土结构地震需求参数敏感性分析

对基本不确定因素通过结构体系进行传递,并对使结构的地震需求参数出现不确定性的过程进行分析,探讨将FOSM法、Tornado图形法和直接统计法应用于敏感性分析的优势和局限性。以1个典型混凝土框架结构为例,综合运用一次二阶矩方法、Tornado图表法和直接统计法,估计4种结构地震需求参数对于一系列基本不确定因素的敏感度,进而对基本不确定因素的重要性进行排序。研究结果表明:结构的地震需求对地震动的强度和特征最敏感,其次为结构阻尼、质量和混凝土抗压强度,而对其他不确定因素不太敏感,这为结构随机地震反应分析以及概率地震需求分析提供了依据。     

采用非线性干扰观测器的机械臂补偿型滑模控制

针对机械臂系统中存在的内外复合不确定性干扰问题,提出一种非线性干扰观测器补偿型滑模控制策略.在非线性干扰观测器设计过程中,引入辅助函数,避免加速度反馈测量项;同时实现对复合不确定性干扰的准确估计,用以补偿系统的控制输入,克服系统的"抖振"现象.在滑模控制策略方面,基于传统方法对惯性矩阵项进行调整的基础上,引入跟踪误差对模型离心力和哥氏力项进行调整,提高系统鲁棒性和稳定性.结果表明:两者结合能够最大限度地降低系统不确定性及外界干扰对机械臂控制性能的影响,在抑制抖振的同时增强系统的鲁棒性,提高轨迹跟踪精度.     

电子装备试验数据的不确定性分析方法

建立了一套电子装备试验数据的不确定性分析方法.首先根据数据信息的验前信息、内涵和外延表现等特点,提出了初步的电子装备试验数据不确定性类型的识别原理;然后把电子装备试验过程抽象为一个串联的数据处理系统,建立了基于串联、并联的数据不确定性积累与传播模型;继而提出了不确定性测度的概念,给出了基于随机性、模糊性、灰色性和未确知性的不确定性测度表达算法,以及不确定测度的合成和传播算法;随后总结了电子装备试验数据的不确定性分析步骤;最后针对电子装备的作战效能评估实例介绍了本文方法的应用,结果表明该方法合理可行.     

基于模糊贝叶斯理论更新概率可靠性模型

贝叶斯理论是基于无损检测结果对海洋工程结构可靠性进行更新研究的有力工具。针对传统贝叶斯理论无法有效地处理海洋结构无损检测中存在的大量模糊不确定性问题 ,根据模糊集合论的基本原理 ,在海洋结构可靠性概率模型更新研究中引入了模糊贝叶斯理论和模糊综合评判方法 ,对模型不确定性和检测结果中的模糊不确定性进行了定量评估。对基于检测结果的更新可靠性模型的参数分布和模型权值进行了探讨 ,并采用模糊综合评判方法确定了模型权值的先验概率。算例结果表明 ,此方法是可行的 ,检测结果的模糊性对可靠性概率模型更新具有重要影响 ,考虑模糊不确定性可以得到更为合理的结果。对于参数的概率密度函数而言 ,考虑多个模型和只考虑一个模型可得到相同的结果 ,但参数的不确定性对模型权值的更新有一定的影响。在工程实际应用中 ,对于有关海洋工程结构经检测和维修后的可靠性更新问题 ,应该考虑模糊不确定性的影响     

贝叶斯概率洪水预报系统

贝叶斯概率洪水预报系统考虑预见期内定量降水预报不确定性和水文模型及参数等水文不确定性,通过全概率公式将两者结合起来得到预报概率密度函数。通过实例研究,结果表明该法为防洪决策提供了可靠的理论依据,实现了预报与决策过程的有机耦合,可显著提高洪水预报精度。     

基于交通事故数据的自动紧急制动系统测试场景构建

为了探究面向汽车主动安全技术功能验证的测试场景的科学构建方法,构建符合真实交通状况的高保真测试场景。以自动紧急制动(autonomous emergency braking, AEB)系统为研究对象,以美国高速公路安全管理局事故数据库中筛选出的AEB系统功能适用的6 639起道路交通事故为研究样本,通过机器学习方法实现了由事故数据到测试场景的科学转换。针对传统聚类算法的缺陷,提出了基于层次聚类和K-means聚类相结合的融合聚类算法,并引入聚类曲线以开展事故数据样本的聚类分析。根据聚类获取的12类典型事故场景,构建了面向AEB系统功能验证的14种测试场景。结果表明：相比于传统的K-means聚类算法,融合聚类算法平均减少了8次迭代次数;聚类结果平均减少3%的波动;实现事故数据样本的科学准确聚类且提升数据聚类效率。所提出的测试场景在实现对现有AEB测试场景有效覆盖的同时,为标准测试场景的进一步扩充提供了有力支撑。     

Non-stationary channel characterization for high-speed railway under viaduct scenarios

Non-stationary properties based on Markov chains are provided to characterize the wireless propagation mechanism of high-speed railway （HSR） under viaduct sce- narios. This Markov modeling method reveals the temporal statistical behaviors of the persistence process corresponding to resolvable multipath components. Using the channel mea- surement data on Beijing-Tianjin HSR at 2.35 GHz, the steady-state probability matrices and the transition probability matrices of Markov chains are specified. The non-stationary channel parameters are informative for the link-level simu- lation and can be used for prototype verification for non-sta- tionary HSR channels. In addition, we propose and investigate the concepts of the medium-scale fading entropy and lifetime, which quantitatively describe the degrees of uncertainty and stability, respectively. Furthermore, our provided models are compared with the experimental results by means of the Ku- llback-Leibler （KL） distance. It shows that the simulated results match the measured data very well.