知网论文查重摘 要

随着铁路的高速发展，结合中国国情，一种可以确保列车运行安全和提高运输效率的列车运行控制系统也应运而生。它就是在CTCS-2级系统的基础上，通过集成欧洲列车控制系统（ETCS)无线控车的关键技术构建的CTCS-3级列车控制系统。CTCS-3(Chinese Train Control System level 3，中国列车运行控制系统应用等级3)级列控系统应用了大量复杂的电子相关组件和计算机系统，规模庞大、配置冗余、结构复杂。CTCS-3级列控系统作为保证时速为300}350km/h列车高安全、高可靠、高效运行的核心信号技术装备，必须具备相当高的可靠性和安全性，但是经常发生难以避免的故障。被认为小概率事件的危险侧故障一旦发生，所造成的后果是灾难性的。因此，研究CTCS-3级列控系统的可靠性和安全性对保障高速列车运行安全具有极其重要的意义。

本论文主要以CTCS-3级列控系统为研究对象，通过剖析CTCS-3级列控系统的结构和功能，结合列控系统设备的故障数据，从系统工程的角度出发，采用FTA(Fault Tree Analysis，故障树分析)方法和层次分析法。系统的对CTCS-3级列控系统的可靠性进行分析和评估。首先，本文介绍CTCS-3级列控系统和关于可靠性的知识；其次，利用可靠性框图和对应的故障树模型，对列控系统进行建模分析，得出对应的可靠性分析报告以及对系统影响程度的论述。最后，为了更好地研究CTCS03级列控系统，本文还建立了导致CTCS-3级列控系统故障的因素的集合和各个因素的重要性排序。

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综合各方面的的研究以及本文对CTCS-3级列控系统的可靠性分析。不难得出，各个因素对CTCS-3级列控系统可靠性的影响程度是不一样的，且有些因素对整个系统的可靠性的影响起着举足轻重的作用。

第1章 绪 论

1.1本论文研究的背景和意义

1.1.1研究背景

近年来自从中国实施了高速铁路的国家战略。中国铁路的发展迈入一个新的征程[1]。运营里数已经超过了一万公里，而且预计到2020年，中国铁路包括城际铁路、客运专线、以及客货车混行的里程将翻五倍。覆盖全国绝大部分50万人口以上的城市。高速铁路在中国的发展非常迅速，这也标志着中国铁路技术有了大步的提高。高速铁路可以说是对速度的挑战，它在保持高速度的同时，还有运输效率高、安全性好、运载能力大、制动距离长等特点。因此，为了保证列车能够安全可靠的运行，提高铁路信号系统的可靠性显得尤为重要。

高速铁路技术国产化涉及很多技术问题，这是最重要的操作控制系统之一保证列车安全运行，高速铁路速度可达350公里，列车可靠性，安全性将更加重要，直接关系相关的人的生命和乘客的财产安全，任何故障可能导致不可估量的后果，因此需要进一步研究的列车控制系统的区域，提高了系统的可靠性，从而保证了列车的安全可以得到很高的系数稳定运行。

CTCS-3级列控系统引进国外高速列车运行控制技术、大量的电子元器件及相关的计算机系统，大型、复杂的应用程序上的定位，往往难以避免失败[2]。高速铁路对列车控制系统的需求主要体现在两个方面：一是，需要高可靠性和高可用性;二是要求高的安全性。在这两者之间的关系中，安全性是第一位的，不存在安全是没有效率。在另一方面，在高安全性低效率不符合公民社会的期望和铁路技术的发展铁路。因此，开发的列车控制系统技术在确保安全，最大限度的可靠性，以及如何确保列车控制系统的高可靠性的前提下，尤为关键和重要。

1.1.2研究意义

高速铁路的快速安全运行离不开铁路信号系统的高可靠性[3]。但由于中国的铁路网十分庞大，有时也会发生难以避免的故障。虽然可能发生故障的危险系数大多数是小型的，但是也有发生重大危险事故的。在此，为了使列车行车能够安全可靠，就有必要提高列控系统的可靠性。列控系统作为整个机器的核心，它的准确无误运行才是列车安全运行的关键，因此，提高列控系统的可靠性很重要。一是可以防止故障和事故的发生、可以使产品总的费用降低、可以提高产品的使用率。二是保障了乘客的安全、保障了国家的利益。

1.2国内外发展状况

自从日本新干线高速铁路投入以后，高速铁路显示出了独特的优势，其运载能力大、运行效率高、运营安全等优点都凸显出来。因此，在全世界都得以迅速发展。特别是以德国、法国为代表的一些欧洲国家，更是依据自己的国情，大力的发展自己的高速铁路。其他一些国家也纷纷效仿，在世界掀起了一股高速铁路建设的新高潮。各个国家对自己的列控运行系统研究也不尽相同。但是采用现代化的综合自动管理系统已经成为了整个铁路发展的趋势。这种综合技术采用了先进的控制技术、通信技术、计算机管理技术、铁路信号技术[4]。这种技术保障了铁路的行车安全。

我国研究和发展铁路虽然起步比较晚，而且研究列车运行控制系统也稍稍晚了日本、德国、法国等铁路事业发展迅速的国家一些。但是，我国在近10年内，铁路事业的发展还是非常可观的，可以说是取得了迅猛发展。

自从2000年以来，我国根据那些优先发展铁路事业并且发展迅速的国家的典型列车运行控制系统技术的研究，再结合自身实际。我国的铁路系统虽然发展的比较晚。但是它都是基于高可靠性、高安全性、高可用性的前提下发展的[5]。因此，我国的高速铁路的系统可以说是安全可靠性。因为高速铁路系统在开发的时候就是规范的，所以在检验高速铁路系统的各项功能和安全指标都是基于规范的，信号系统的设计都是符合轨道系统的高安全性、高可靠性、高可用性的相关条例。发展至今，我国的铁路系统与国外的先进发展国家基本是相当的。特别是CTCS-3级列控仿真系统的创立，更为系统的可靠性分析提供了数据。使中国在可靠性领域得到了迅速发展。

1.3本论文研究的主要内容及方法

1.3.1研究的主要内容

本论文主要的内容是通过所学的理论基础，以及相关的可靠性知识，首先构建CTCS-3级列控系统的故障树框图，研究其子事件可能引起的故障，并利用BLOCKSIM分析构建的故障树的可靠性，最后再根据层次分析法的相关知识，计算各个层次对系统的总排序权重，以及所导致故障的权重，并针对这些故障因素提出相应的解决方案。本文主要完成以下任务：

（1）研究CTCS-3级列控系统结构的构成和工作原理，理解有关可靠性理论的基础知识，掌握故障树方法和层次分析法相关理论及基础。

（2）CTCS-3级列控系统可靠性分析，利用故障树方法建立CTCS-3级列控系统的可靠性模型，并利用可靠性分析软件对其进行可靠性分析。

（3）明确影响CTCS-3级列控系统可靠性的因素及各因素的影响程度,并根据相应的影响程度大小构建影响表格。利用层次分析法对其每一种影响列控系统可靠性的因素做大小排序。

（4）总结得出加强CTCS-3级列控系统可靠性的方法。根据影响列控系统可靠性的因素，针对性的给出提高列控系统可靠性的方法。

1.3.2研究方法

1、故障树分析（即主要通过建立故障树模型以及可靠性框图，对其造成系统故障的因素进行逻辑推理，得出故障原因，来进行分析）

2、故障模式、影响分析（采用FMEA，根据可靠性的逻辑关系，用归纳的方法，分析各个故障模式对系统各功能级别造成的影响和后果）

3、层次分析法（通过对每一层元素的两两比较以及不同层次的相互分析来得到具体因素对整个系统故障的重要性排序）

1.4本论文的结构安排

本论文分为5个章节：

第1章：绪论包括论文的背景知识以及研究意义等。

第2章：有关可靠性的理论知识的详细介绍。了解可靠性的基本量，并掌握可靠性的分析方法。

第3章：对整个系统的详细介绍。了解各个系统的结构，掌握系统的故障模型，并懂得构建可靠性框图。

第4章：对CTCS-3级列控系统的整体以及各个子系统进行可靠性分析，通过故障树模型和可靠性框图，并据此建立可靠度计算数学模型以及相对应的数学公式。

第5章：运用层次分析法研究影响CTCS-3级列控系统可靠性的因素以及其解决方法。