[发明专利]一种基于动态故障树的设备集成系统可靠性分析方法

摘要

本发明公开了属于设备集成系统的可靠性评估领域一种基于动态故障树的设备集成系统可靠性分析方法，该方包括如下步骤：(1)设备集成系统故障数据的处理；(2)基于本体模型的设备集成系统动态故障树建模；(3)根据动态故障树模型进行可靠性评估：A、动态故障树的模块划分；B、动态子树向马尔科夫链的转化；C、基于马尔科夫过程求解动态子树的故障率；D、根据整体结构函数进行系统可靠度的计算。本发明达到了识别设备集成系统关键部件、量化设备集成系统可靠程度的效果，并且能够适应设备集成系统的动态故障特征。

主权项

一种基于动态故障树的设备集成系统可靠性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)设备集成系统故障数据的处理：所述设备集成系统的故障发生是随机的，并且故障发生后及时进行更换或修复，故障率会保持相对稳定，根据列车运行时间内的统计数据，由下式计算部件故障率，$\mathrm{\λ}\left(t\right)=\frac{\mathrm{m\Δn}}{\mathrm{M\ΣL}}---\left(1\right)$式(1)中，Δn为一列或多列动车组在所统计的走行时间内发生的故障次数；ΣL为动车组累计走行公里数；m为统计时间内发生故障的列车数；M为统计时间内的列车总数；其中，所述公式(1)中，以统计时间内发生故障的列车数与为统计时间内的列车总数之比作为部件故障率的修正系数；对部件故障规律进行巴特利特Bartlett检验$B_r=\frac{12r^2[\ln \left(\frac{t_r}{r}\right)-\frac{1}{r}\left(\underset{i=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}\ln x_i\right)]}{7r+1}---\left(2\right)$式(2)中，$t_r=\underset{i=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i;$x_i为故障前公里数的随机变量；统计变量B_r是自由度为(r+1)的χ²分布；(2)基于本体的设备集成系统动态故障树建模：A、对设备集成系统系统按其组成结构逐层分解，形成树状图，零部件构成树上的节点；B、赋予每个节点特定的知识内容，包括定义动态故障树中组成元素的顶事件、底事件和中间事件，并设定各故障模式的属性；C、根据故障之间的相互关系建立规则库，下一层零部件的故障能够引发上一层零部件的故障，并且同层零部件的故障也能够相互影响；D、选择一个系统故障作为顶事件，以此为分析目标,根据指定的搜索层次，用规则的后件找前件，逐层搜索规则库，直到找出各自的基本事件为止，这样综合起来就形成了一棵故障树；(3)根据模型进行可靠性评估：A、动态故障树的模块划分；B、动态子树向马尔科夫链的转化；C、基于马尔科夫过程求解动态子树的故障率；D、基于整体结构函数和动态子树的故障率，进行基于蒙特卡洛方法的计算。