[发明专利]高速列车运行控制系统的运行安全风险动态分析方法

说明书

本发明涉及一种高速列车运行控制系统的运行安全风险动态分析方法，包括以下步骤：步骤1：基于尖点流形曲面构建系统运行状态判别模型；步骤2：判别系统运行状态；步骤3：基于椭圆脐流形曲面构建安全风险计算模型；步骤4：输出运行安全指标和运行风险指标的变化情况。与现有技术相比，本发明能够支持车载计算机实现列车运行安全风险的精确计算等优点。

技术领域

本发明涉及轨道交通系统安全技术，尤其是涉及一种基于组合流形的高速列车运行控制系统的运行安全风险动态分析方法。

背景技术

对于轨道交通系统而言，在追求超高速的同时，安全是另一个需要保障的目标。列车在高速行驶时，许多因素相互作用实时地影响着整个控制系统的安全性。实际情况中，基于CTCS-2级列控系统与ATO(列车自动驾驶)子系统相结合的系统构架，通过在ATO中设置列车运行安全风险动态分析功能模块对ATP(列车超速防护)子系统进行控制，可以直接实现高速运行阶段下列车的安全防护。如果能够构建一种模型来动态地描述列车高速运行阶段的控制系统安全性，实现控制系统安全风险的变化过程的实时计算，那么高速列车运行安全风险的动态监控技术和事故在线预警技术将得到支持。而这种模型的基本属性应该是有能力动态化描述系统高速运行阶段安全风险的变化过程，并能够预测事故的发生。

现有的能够分析系统安全状态变化的基本模型中，FMEA,HAZOP,Bow tie等能够输出离散的安全状态指标。然而，如果系统安全状态的改变被认为是一种动态过程，使用的分析模型的输出就应该是相对于某个或多个因素连续的反映系统安全状态的函数。一些基本的动态过程分析模型，例如Markov链，Petri网，动态故障树等，能够动态描述系统安全状态的变化过程。这些模型描述的均是系统的状态转移过程。然而，对于复杂动态系统而言，由于系统状态集合的急速膨胀问题，描述系统安全状态的完整转移过程会使得动态模型的规模异常庞大。因此，如果想要借助这些状态转移模型在高速运行期间实时输出系统安全风险的变化情况，需要消耗十分巨大的在线计算资源。

另一方面，系统安全动态分析的重要性还在于要为一线决策者提供实时有效的安全状态信息。在列车高速运行阶段，如果调度员和列车司机能够随时得到直观有效的反映系统安全状态变化的信息以及对可能要发生的事故的预警，那么他们就更有机会做出合适的决策并执行正确的操作。

综上所述，迫切需要构建新的模型来动态化分析高速列控系统运行阶段安全风险的变化情况。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高速列车运行控制系统的运行安全风险动态分析方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高速列车运行控制系统的运行安全风险动态分析方法，包括以下步骤：

步骤1：基于尖点流形曲面构建系统运行状态判别模型；

步骤2：判别系统运行状态；

步骤3：基于椭圆脐流形曲面构建安全风险计算模型；

步骤4：输出运行安全指标和运行风险指标的变化情况。

优选地，所述的步骤1具体为：

在时间段[0,τ]内运行的控制过程，如果系统正常运行，则Φ₀为可接受的系统目标的损失；运行的系统在τ时刻完成的目标包含的损失在Φ₀以下，属于正常的可接受的系统运行状态；而如果在τ时刻不可接受的损失产生，即事故发生，则其中DE表示累积的错误的危险程度，DB表示累积的栅的防护程度；