考虑共因失效的列控系统定量安全分析研究

列车运行控制系统(简称“列控系统”)作为保障列车安全运营的安全相关系统,因采用多通道冗余设计而较易引发共因失效,因此对列控系统进行共因失效分析和防护是很有必要的。文章根据系统安全理论,结合β因子和独立性分析方法对系统可能出现的共因失效情况进行分析评估,通过共因失效检查表识别分析系统设计过程中的薄弱环节,并提出相应的安全防御措施;同时结合β因子模型对共因失效进行定量评估,判定系统危险侧失效率是否在可接受的范围并达到规定的安全目标。文章以计算机联锁系统作为研究对象,定量计算结果表明,β因子越小,共因失效影响越小。因此为了最大限度地减少共因失效发生的概率,在系统设计中应采用适当的安全防御措施,减小在估算因为共因失效而引发系统失效时使用的β因子数值,进而提升系统的安全性。

基于数理统计和文本挖掘的埋地钢制燃气管道失效分析

近年来燃气管道事故频发,严重威胁周边人民群众生命财产安全。为准确认识埋地钢制燃气管道失效特征及致因,针对性开展风险管控,以某管道燃气公司2018—2021年共计1338条埋地钢制燃气管道失效记录为分析蓝本,采用数理统计方法分析失效总体趋势及管道敷设位置、压力等级、外防腐层类型、失效原因、管龄对应的失效特征;采用文本挖掘技术共计提取26项埋地钢制燃气管道潜在失效致因,通过词云可视化方式分析高频失效致因;构建失效致因共现网络探索不同致因之间的耦合关系,并根据特征向量中心性辨识主要失效致因。结果表明:中压庭院管道是风险管理的重点;腐蚀失效频次与管龄总体呈正相关,且从第4 a开始失效频次快速增长,在第19 a左右达到峰值;土壤腐蚀、防腐层破损、杂散电流、未安装阴极保护系统、管道服役年限较长、管体缺陷、防腐层老化和敷设环境发生变化是埋地钢制燃气管道失效主要致因,是风险管控的关键点。

基于随机共振-反向传播算法的压电选针器渐变失效检测

针对压电式选针器在提花过程中故障特征难以判断的问题,提出了一种基于随机共振-反向传播(SR-BP)算法的压电选针器渐变失效检测方案。研究压电选针器提花过程中驱动件的运动状态及其双向压电效应产生的电信号,对渐变失效状态下的压电陶瓷驱动件内部电信号进行随机共振(SR)故障诊断。提取振动序列的时域及频域参数与SR参数生成训练样本,通过算法使特征参数匹配出最优SR参数,将压电选针器振动信号与噪声信号混入SR参数形成的非线性系统中,观察该系统输出量的时域和频域变化达到快速检测故障的目的。研究结果表明:选针器失效后时域特征在30~350 Hz将发生明显差异,全参数的SR-BP故障检测方法的精确度可达到97.5%,信噪比达到7.36 dB,可有效地对压电选针器进行故障检测。

PA66热变形温度失效分析

该文主要计对PA66材料的热变形温度失效原因进行探讨。通过红外光谱、裂解图谱、DSC曲线等分析方法,得到了材料的成分信息。同时检测了材料的热变形温度、拉伸强度、冲击强度等物理性能,在偏光显微镜下观察了材料的结晶形貌。研究表明,失效样品是PA66和PA6共混的玻纤增强材料,共混下PA66原有的结晶形貌遭到破坏,两者共混比例不合适,从而导致材料在使用过程过早出现失效情况。

软件共因失效在车门紧急逃生功能中的应用

在轨道交通车门系统中,安全性问题始终作为设计考虑的第一要素,在安全性分析中,有时候会因为缺少共因失效分析,尤其是软件共因失效分析,导致分析结果不全面,带来安全隐患。鉴于此,通过对车门控制系统特定工况进行安全性分析,针对安全性问题提供解决方案。

基于贝叶斯网络融合共因失效的接触网系统可靠性分析

为分析电气化铁路接触网的可靠性,基于系统的二态性特征,提出选取β因子模型作为共因失效(CCF)模型。通过运用马尔科夫理论对一般系统进行分析和建模,推导出考虑共因失效后一般系统各可靠性指标的具体计算公式;结合某段电气化铁路接触网的特性,运用Matlab对基于接触网系统构建的考虑了共因失效的贝叶斯网络进行编程,绘出相应的可靠度变化曲线,完成接触网系统的定量及定性分析,并找出其薄弱环节。结果表明:考虑共因失效后,接触网系统各可靠性指标变得更加接近实际。

轨道交通列控系统共因失效分析

针对目前列控系统设计和开发过程中共因失效不易识别和评估问题,在分析列控系统失效特征基础上,通过建模和计算证明共因失效对于系统安全具有重要影响.采用系统安全理论,分析列控系统的共因失效影响因素,讨论共因失效的识别和筛选过程;基于列控系统3取2安全架构,计算包含共因失效的系统失效概率,指出由于缺乏历史统计数据造成共因失效定量计算的困难,最后提出控制列控系统共因失效的一般控制措施和方法.

基于差异化设计技术的安全仪表系统共因失效分析方法研究

差异化设计技术是减小安全仪表系统(SIS)共因失效(CCF)发生概率的有效手段,它对系统可靠性评估技术提出挑战。为此,提出基于组件降级值(CDV)定量评估系统可靠性的新方法。先定义对组件失效行为有显著影响的4类影响因子(IFs),并针对每类影响因子的具体特点提出相应的差异映射方法;而后,基于权值影响向量和Alpha因子模型进行CCF分析,找出差异与系统CCF发生概率之间的数学关系。最后,以一个化学反应腔安全保护系统为例阐明所提出的方法。研究结果表明,系统CCF发生概率与差异存在相关性,用差异化设计技术能有效提高系统的可靠性。

航天器共因失效分析与预防初探

简要介绍了共因失效相关概念及分析方法,通过共因失效案例分析,对航天器如何开展共因失效分析以及如何预防共因失效进行了初步探讨,提出了航天器开展共因失效分析的定性和定量方法以及预防共因失效的措施。

基于GO法的反应堆补水系统共因失效分析

对反应堆补水系统进行可靠性分析时,按照其不同的工作状态分2个阶段来完成。第1阶段,分析共因部件组2对补水上充部分的影响;第2阶段,综合分析共因部件组1和2对整个补水系统的影响。本文采用GO法分别对补水系统的2个阶段进行系统可靠性分析。首先构造系统模型,通过系统分析建立GO图,并根据GO法关于共因失效的算法计算2个阶段的系统不可用度及共因失效对不可用度的贡献。分析结果表明,共因失效对系统可靠性产生很大影响,而GO法算法是进行系统共因失效分析的有效而实用的方法。

考虑概率型共因失效的多阶段任务系统可靠性分析模型

针对多阶段任务系统(phased-mission system,PMS)任务可靠性受概率型共因失效(probabilistic common cause failure,PCCF)影响的问题,提出一种基于贝叶斯网络(Bayesian network,BN)的PCCF-PMS分析模型。首先,研究基于BN的PMS表征方法,建立不考虑共因失效的PMS基础BN模型,即PMS-BN。其次,构建共因空间节点,并研究在共因空间节点影响下系统模型参数的修正方法。最后,引入共因节点对PMS-BN模型进行扩展,实现考虑共因失效影响的PMS可靠性量化分析。以地球同步轨道卫星的首次变轨任务为例说明所提模型的正确性,分析结果表明,共因失效问题对于PMS的可靠性存在显著影响。PCCF-PMS模型能够综合处理受概率型与确定型共因失效影响的PMS可靠性分析问题。所提模型适用于共因事件间呈独立、互斥、统计相关等统计关系的情况,且网络模型规模可控。

反应堆冗余泵组的共因失效分析

应用共因失效的相关方法,根据设备的事件分类和影响向量评估,并结合Bayes估计,定量求出共因模型的相关参数;同时考虑止回阀的特殊作用,并应用GO法求出系统启动和运行期间的故障概率。结果表明,共因失效在冗余系统的可靠性分析中起着重要作用。

基于故障树理论的共因失效系统重要度分析

故障树分析法(Fault Tree Analysis,FTA),是一种将系统失效形成的原因由总体至部分按树枝状逐级细化的分析方法,可以简化系统结构,降低可靠性及重要度的计算复杂程度。文中以共因失效系统(Common Cause Failure System,CCF)作为研究对象,基于FTA方法,给出了系统结构通过各种不同的逻辑门(与门、或门、非门等)转化为故障树的表示方法,并提出了基于故障树的系统可靠性和Birnbaum重要度的隐式替代算法,最后针对串联和并联案例分别进行了系统可靠性及Birnbaum重要度的计算,结果验证了基于故障树方法计算系统可靠性和重要度的可行性。

UPM共因失效分析方法在概率安全评价中的适用性

对整合部分法(UPM)这个共因失效(CCF)分析方法作了简要介绍,结合30万千瓦核电厂高压安注系统故障树分析,对UPM和另一常用的CCF分析方法作了比较分析,确定了在概率安全评价及系统故障树分析中采用UPM进行CCF分析的有效性、适用性。

发生共因失效的状态评估系统运行可靠性分析

引入贝叶斯网络,对发生共因失效的状态评估系统的子系统或组件与失效事件建立逻辑关系故障树和最小割集。对原始故障树进行多重阶段任务简化,从底层事件到顶层事件,逐层向上进行二进制运行状态赋值,生成系统共因失效贝叶斯网络和二进制运行状态关系表格。通过β因子模型对共因失效进行定量分析,并在β因子模型基础上进一步讨论了β的近似取值方法。以变压器在线监测装置油色谱和绝缘单元的共因失效分析为例对该方法进行验证,结果表明该方法可对复杂系统的共因失效问题进行适当简化,根据子系统或组件串联或并联的关系进行系统运行可靠性分析。

反应堆冗余系统共因失效参数的映射及不确定性分析

根据两种主要的共因失效机理,对缺乏数据的目标系统进行了共因失效率和α因子的映射分析,推导出了其上下映射的公式,并引入映射比率θ,对共因失效率和α因子的映射表达式进一步修正。采用概率发生函数,根据权值得到系统共因失效率的均值和方差,并结合映射得出各阶共因失效参数的均值和方差之间的关系表达式。结果表明,应用映射法和概率发生函数对共因失效参数进行不确定性分析,是依据源系统的经验数据来估计共因失效参数的一种有效方法。

卫星控制系统共因失效分析研究

研究了卫星控制系统的共因失效分析方法,采用马尔可夫模型分别分析了控制系统中的电源组件、控制线路与计算机组件的共因失效,最终得到控制系统考虑共因失效的可靠度。与传统不考虑共因失效的分析方法相对比,考虑共因失效的可靠性分析方法由于分析了不同失效模式间的关联性,因此得到更为保守和合理的系统可靠性值,适用于复杂系统考虑共因失效下的可靠性分析。

考虑人因差异因素的共因失效分析方法研究

共因失效将引起冗余系统中多个组件同时失效,已有统计数据表明人的因素是导致共因失效的最主要原因,因此考虑人因差异是避免共因失效发生的有效方法。现有的人因可靠性分析(HRA)方法均没有考虑到人因差异对系统可靠性的影响。本文提出一种新的考虑人因差异因素的共因失效分析方法,该方法从组件降级水平的角度来定量描述人因差异对系统可靠性的影响,其基本思想是基于第二代人因可靠性方法(CREAM)来建立一个模糊逻辑模型,推导出人误概率,并将人误概率映射为组件降级水平值(CDV),而共因失效率与人因差异化之间的关系可以由CDV值求出的影响向量来表示,进而找到人因差异与系统共因失效率之间的数学关系。最后,通过实例验证了该方法的有效性。

若干共因失效基本模型的分析

在给出了β因子法、BFR模型、BP模型和MGL模型参数的极大似然估计后，利用蒙特卡罗方法模拟失效数据对共因失效分析中的几个基本模型进行分析比较．卢因子法严重高估失效率，可用于失效率的预估；而BFR模型、BP模型、MGL模型则给出比较精确的估计．

考虑共因失效的某发控系统可靠性分析

系统可靠性分析是一项系统性的研究和分析工作,传统的可靠性分析常常忽视共因引起的系统失效.针对传统方法的不足,建立了考虑共因失效的可靠性分析模型:首先不考虑共因失效的影响,求出系统的可靠度表达式,然后将该表达式转化成包含共因信息的可靠度表达式.以该模型对某发控系统可靠性进行了分析,结果表明共因失效对系统的可靠性有很大的影响.