（安全技术及工程专业论文）基于模糊事故树的交通事故仿真与分析.pdf

北京交通大学硕士论文基于模糊事故树的交通事故仿真与分析 ab s t r a c t w it h a l l k i n d s o f l a r g e e q u i p m e n t s a n d i n d u s t r i a l p r o d u c t s b e i n g u s e d , fr e q u e n c y o f a c c i d e n t s i s r i s i n g , a n d t h e d e gr e e o f a c c i d e n t h a z a r d s is g e tt i n g m o r e s e r i o u s . i n t h e a s p e c t o f tr a ff i c , tr a f f i c a c c i d e n t s h a p p e n fr e q u e n t l y , b e c a u s e o f j o u rn e y i n c r e a s e a n d v e h i c l e s s p e e d g e tt i n g m o re r a p i d . t h e r e f o r e , it i s v e ry n e c e s s a ry t o d o s o m e r e s e a r c h w o r k a b o u t a c c i d e n t s . n o t l o n g a g o , t h e f i rs t c o m m e r c i a l l i n e o f ma g l e v tr a f f i c i n t h e w o r l d w a s p u t i n t o u s e b e t w e e n p u d o n g a n d l o n g y a n g i n s h a n g h a i . a s a n e w k i n d o f t r a ff i c v e h i c l e , t h e s a f e t y o f ma g l e v t r a i n n e e d s t o b e s t u d i e d d e t a i l e d l y . i n t h i s p a p e r p o s s i b l e a c c i d e n t s o f m 叱le v t r a ff i c s y s t e m a n d t h e i r s e v e r i ty a r e f o r e c a s t e d . t h e m i n i m a l b r a k i n g d i s t a n c e a n d c h a n g e o f c o l l i s i o n c o n f o r m a t i o n s o f m a g l e v t r a i n a r e g a in e d 妙m e a n s o f s i m u l a t i n g a n d a n a ly z i n g a c c id e n ta l c o n f o r m a t i o n s . a c c i d e n t r e s e a r c h i s u s u a l l y c a r r i e d o u t fr o m t w o s id e s o f q u a l i t a t i v e a n a ly s i s a n d q u a n t i t a t i v e a n a l y s i s . f a u l t t r e e a n a ly s is i s a k i n d o f m e t h o d u s e d w i d e l y i n s y s t e m a c c id e n t a n a ly s is , m a in ly u s e d t o a n a ly z e c a u s e s o f a c c id e n t s a n d e v a lu a t e a c c i d e n t r is k . s o m e f a c t o rs re s u l t i n g i n a c c i d e n t s c a n n o t b e d e f i n e d a c c u r a t e l y b e c a u s e o f u n p r e d ic t a b il it y o f a c c id e n t s , c o m p l e x ity an d v a r ia b il ity o f a c c id e n t c o n f o r m a t io n s . w i t h f u z z y m a t h e m a t i c s a s a n e ff e c t iv e t o o l o f d e c re a s i n g c o m p l e x i t y , f u z z y d i a g n o s t i c s a r e g e t t in g u s e d w id e ly . t h e m e t h o d h a s g o o d fl e x ib i l ity b y u s e o f t h e n e a r e s t p r in c ip le o r s u b j e c t io n p r in c ip le o f d i a g n o s t ic p a r a m e t e rs t o c a lc u la t e f a u lt s , w h i c h c an e ff e c t iv e ly e v a l u a t e t h e f o u n d a t i o n o f v a r i a b l e e v a lu a ti o n r u l e . t h e e s s e n t i a l i d e a o f f u z z y c o m p re h e n s i v e e v a l u a t i o n m e t h o d i s t h a t a l l f a c t o rs a ff e c t i n g e v a l u a t i o n re s u l t s a re c o n s i d e r e d c o m p re h e n s i v e l y , e v e ry f a c t o r i s g i v e n a w e i g h t v a l u e , and c o m p r e h e n s i v e r e s u l t s a r e g a i n e d b y m e an s o f f u z z y m a t r i x o p e r a t i o n . i n t h e p a p e r , m i n i m a l s e t s i m p r o v e d t h e o r e m i s p r e s e n t e d b a s e d o n f a u l t tr e e re s e a r c h , w h i c h m a k e s a n a l y s i s o f a c c i d e n t s c a u s e s a c c o r d w i t h a c t u a l i ty b e tt e r . m u l t i - h i e r a r c h y f u z z y f a u l ty t r e e a n a l y s i s m e t h o d and i t s a r it h m e t i c m o d e l a r e p u t f o r w a r d 妙m e a n s o f c o m b i n in g f a u l t t r e e a n a l y s i s w i t h f u z z y - b a s e d m u l t i - h ie r a r c h y c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n o r g a n i c a l l y . 一 1 1 北京交通大学硕士论文基于 模糊事敌 树的交通事故仿真与分析 p o s s i b l e a c c i d e n t s , a c c i d e n t s s e v e r i t y a n d a c c i d e n t s c o n f o r m a t i o n s c a n b e q u i c k ly e v a l u a t e d a n d a n a l y z e d b y t h e m e t h o d w h e n c o m p o n e n t s f a u l t s a r e c h e c k e d o u t , w h i c h p r o v i d e h e l p f o r a d o p t i n g m e a s u r e s in t i m e t o a v o i d a c c i d e n t s . o n t h e f o u n d a t i o n o f f a u l t t r e e , t w o m a i n a c c i d e n t s o f m a g l e v t r a i n a r e e v a l u a t e d b y t a k i n g m u lt i - h i e r a r c h y f u z z y f a u l t y t re e a n a l y s i s m e t h o d i n m a g l e v t r a in a c c i d e n t s . m o r e o v e r , p r o t o t y p e s y s t e m o f d r o p p i n g o n r a i l w a y a c c i d e n t i s m a d e a n d t h e w h o l e p r o c e s s o f t h e a c c i d e n t i s t o b e v i s u a liz e d b y s im u la t io n . a t l a s t , t h e m o d e l o f c o l l is io n a c c id e n t i s b u ilt a n d r u n q u a n t it a t i v e s i m u l a t i o n 衍u s e o f s o ft w a r e a d a m s . k e y w o r d s : a c c i d e n t ; f a u l t t re e ; f u z z; s i m u l a t i o n ; ma g l e v t r a i n 一 i i i - 北京交通大学硕士论文基于模枷事故树的交通事故仿真与分析 第一章绪论 1 . 1问题的提出 人类的交通史就是速度不断增加、 舒适度不断提高的过程。 从人拉车、 马车到 火车、 汽车、 飞 机， 每一种新型交通工具的出 现和重大技术的突破都使速度显著提 高。 火车也经过了很大的 发展， 从蒸汽牵引、 内 燃牵引， 现己 全面进入电 牵引时 代。 高速轮轨列车速度达到了3 0 0 多公里， 已 没有多大潜力， 而磁悬浮列车的 速度能达 到5 0 0 公 里以上。 磁悬浮列车是自 大约2 0 0 年前斯蒂芬森的 “ 火箭” 号蒸汽机车问世 以来铁路技术最根本的突破. 然而， 自 铁路诞生以 来， 安全运输就作为一个突出 重要的问 题摆在了 人们的面 前。 自1 8 3 0 年9 月1 5 日 ， 英国 利物浦至曼彻斯特铁路发生铁路第一起死亡事故开 始， 人们在发现火车高速的 优越性及其强大的生命力的同时， 也看到了使用一种新 的运输工具可能带来的危险性。 如今交通速度越来越快， 而事故发生的 频率和严 重程度也越来越高，因 此人们对安全性的 要求就更加严格。 磁悬 浮列 车是 一 种新型的 有轨 交 通系 统 川 . 它 主要 依靠电 磁力 实 现列 车的 支 承、 导向、 牵引和制动功能。 列车在运行过程中处于悬浮状态， 与磁轨间有 l o m m 左右的间 隙， 运行中 没 有摩 擦阻 力， 具有极大的 优越性， 具 体表 现为r l , ( 1 )电能主要用于产生磁力以浮起列车和克服列车前进中的空气阻力， 牵引能 耗少. 启动加速度快。 ( 2 )速度快。 可在 4 0 0 k m / h -5 0 0 k m / h 间正常运行， 最高速度可达6 0 0 k m / h , ( 3 )振动小， 安全可靠。由 于列车是“ 抱” 着轨道运行， 车身和轨道的钢构件 紧紧箍住， 翻车几乎是不可能的。 ( 4 )列车和路轨寿命长， 维修费 用少， 运行维修成本约是轮轨高速的四分之一 ( 5 )噪 声小 ( 相 对轮 轨列车消除了 轮轨 之间 运动产生的噪 声， 但高速时空 气噪 声还是比 较大的 ) ，乘坐平稳舒适。 但磁悬浮列车没有经过大规模的正式运行， 对其可能发生的事故及后果了 解地 北京交通大学硕士论文墓于模糊事故树的交通事故仿真与分析 还不是很透彻。 磁悬浮列车的 速度非常快， 如果发生意外， 后果不堪设想。 在其发 生异常时， 必须及时地发现并 诊断出 来。 磁悬浮列车是全自 动运行， 由 地面的控制 中心来控制。 因此， 远程在线监测与故障诊断 系统非常必要。 远程在线监测与故障 诊断系 统是由 远程在线监测系统、 传输系 统、 远程 故障诊断系统三大 部分组成3 远程在线监测系统主要完成工业现场实时信号的 采集、 处理、 显示、 存储和提供远 程状态监视的功能; 传输系统是系统所基于的网络; 远程故障诊断系统主要包括远 程故障诊断、信号分析和故障特征提取、知识库的生成和扩展模块。 目 前对于磁悬浮运输的安全问 题缺少深入研究，在磁悬浮列车可能发生的事 故、 事故分析及其救援方案方面基本是一片空白。 上海已 经开通了 浦东 龙阳的 磁悬浮线路， 开启了磁悬浮列车的 商业运营。 其他国 家和中国的许多 城市也正计划 新的磁悬浮线路， 未来磁悬浮运输的市场肯 定会逐步增大。 而磁悬浮列车因其速 度 比一 般的陆上交通工具都要快， 发生事故的 严重性及危害性也就更大， 因此对磁悬 浮运输安全的研究就非常有必要。 本课题正是要解决上述主要问 题， 磁悬浮列车可能发生什么样的事故， 会不会 发生出 轨、 两车相撞事故等。 对事故进行分析， 得出 其事故的大小、 等级、 发生原 因。 并 根据不同的原因、 严重程度采取必要的救援措施， 使人员、 磁悬浮系统损失 减到最小。 1 . 2国内外对该问题的研究现状 1 . 2 . 1磁悬浮交通系统的发展 磁悬浮列车实际上是依靠电 磁吸力或电 动斥力将列车悬浮于空中并进行导向， 实 现 列车与 地面轨道间的 无机械接 触， 再 利用 线性电 机驱 动列车 运行。 虽 然磁悬浮 列车仍然属于陆上有轨交通运输系统， 并保留了轨道、 道岔 和车辆转向 架及悬挂系 统等许多传统机车车辆的特点， 但由 于 列车 在牵引 运行时与轨道之间无机械接触， 因 此从根本上克服了传统列车轮轨粘着限 制、 机械噪声和磨损等问 题， 所以它也许 会成为人们梦寐以 求的理想陆上交通工具. 磁悬浮 列车按运行速度分为 高 速磁 悬 浮列车和中 低速磁悬浮列 车 。 按使用的 北京交通大学硕士论文基于 模期事故 树的交通事故仿真与分析 材料可分为常导磁悬浮列车和超导磁悬浮列车， 超导磁悬浮列车又有高 温超导和低 温超导之分。 常导 型也 称常导 磁吸型， 以 德国 高 速常导 磁浮列车tr a n s r a p id 为 代表， 它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为 l o m m左右。常导型高速磁悬浮列车的 速度可达每小时4 0 0 -5 0 0 1 c m ，适合于城市 间的长距离快速运输。 而超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型，以日 本m a g l e v为 代表。 它是利用超导磁体产生的强磁场， 列车运行时与布置在地面上的线圈相互作 用， 产生电动斥力将列车悬起， 悬浮气隙较大， 一般为1 0 0 m m左右， 速度可达每 小时5 0 0 1c m以 上。 这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的 经济技术指标， 德国 青 睐前者， 集中精力研制常导高速磁悬浮技术: 而日 本则看好后者， 全力投入高速超 导磁悬浮技术之中。 高 速 磁 悬 浮 列 车的 研 究 在 德国、 日 本 等国 起 步较 早 (5 1磁 悬 浮 技 术的 研 究 源于 德国， 早在1 9 2 2 年h e r m a n n k e m p e r 先生 就提出了电 磁悬 浮原理， 并于1 9 3 4 年申 请了 磁悬浮列车的专 利. 进入7 0 年代以 后，随 着世界工业化国家经济实力的不断 加强， 为提高 交通运输能力以 适应其经济发展的需要， 德国、 日 本、 美国、 加拿大、 法国、英国等发达国 家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发. 德国自1 9 6 2 年 开始即进行了 磁悬浮基础研究， 1 9 7 7 年决定集中 发展常导吸引式磁悬浮列车， 1 9 8 7 年建成了 总长3 1 . s k r n 的 埃姆斯兰特单线试验线， 对经长期发展已 大体定型的t r - 0 7 实用车进行了长期运行试验， 达到最高 4 5 0 k m l h 的速度， 已 有2 0 万人次 乘坐参观， 1 9 9 7 年乘 坐人数达4 8 万人次. 1 9 9 1 年1 2 月以 前， 在德国联邦铁路中 心局的 领导下， 用了 近两年时间由 联邦 铁 路 和 重 要高 校 研究 所 的 专 家 组 成的 一 个 工 作 组 对磁 浮高 速 铁 路t r a n s r a p id 系 统 进 行了 全面的 检验和评估， 专家组得出该系统在 “ 技术应用上已 完全成熟”的结论. 至此， t m n s r a p id成为 世界 上首次进入技术应用成熟阶 段的 磁浮高速铁路系统。 t r a n s p r a p id 磁 浮 铁路系 统是为 旅客运 愉和高 附 加值货 物运输 而开发 的， 最高 运行速 度达 5 0 0 k m / h 。 车辆的 驱动、制动、 悬浮、 导向 和供电以 无接触方式进行。 “ 技术 应用成熟” 的 评估包括: 磁浮车辆， 支承和导向 系统， 驱动和供电， 运营调度技术 和通信技术， 线路和道岔， 系统技术 ( 安全、 噪声发射、 空 气动力) 等。 所有的子 系统和部件都按以 下标准进行了检验和评估: 功能性、 可靠性、可用性、安全性、 可操作性、 机动性、 耐故障性、 可维护性、环境相容性、系统相容性。 “ 技术应用 北京交通大学硕士论文 基于模糊事故树的交通事故仿真与分析 成熟” 的 含义是指对于磁浮高速铁路， 必要的规划和审批程序可以 开始进行， 预先 考虑了 充分的安全投资， 以 及在系统方面、 安全方面以 及各子系统方面的风险。 德 国总长3 1 .5 k m的载人常导磁悬浮专线已应用的相当 成熟，计划中的柏林一汉堡磁 悬浮线路只是因为经济原因而非技术原因至今没有修建。 德国磁悬浮技术运营控制 系统、 牵引系统由西门子公司 研制提供。 蒂森克虏伯公司则负责车辆、 轨道道岔和 装在轨道上的长定子线性电动机的研制。 日 本一直致力于发展超导电动式磁悬浮列车， 认为悬浮气隙 l c m的常导吸引 式不能用于多地震的日 本。1 9 7 2 年研制成ml - 1 0 0 试验车，1 9 7 7 年建成了长7 k m 的宫崎单线试验线， 开始时为倒t 型轨道， 1 9 7 9 年m l - 5 0 0 试验车创造了5 1 7 k m / h 当时的高速纪录，1 9 8 0年做了重大的方案变化，将试验线改为u型轨道，先后进 行了m l u - 0 0 1 , m l u -0 0 2 与m l u -0 0 x1 的 试验车试验，1 9 9 1 年又部分改 造为侧 壁零磁通悬浮式，进行了m l u - 0 0 2 n试验车试验。8 0 年代后期，日 本拟定了建设 由东京至大阪、 长5 0 0 k m , 速度 5 0 0 k m / h 的磁悬浮列车运营线计划。 1 9 9 0 年决定 在所选线路中的一段上先建山 梨试验线， 全长1 8 . 4 1a n ， 为复线， 隧道占全长的8 0 %. 1 9 9 7 年4 月开始了试验， 无人行驶速度已 达5 5 0 k m / h ， 有人行驶达5 3 1 k m / h , 双线 对开相对速度达 1 0 0 3 k m / h ， 进展良 好。 目 前， 中国 对磁悬浮铁路技术的 研究还处于初级阶段。 经过中国铁道科学研究 院、 西南交大、 国防科大、 中 科院电 工所等单位对常导低速磁悬浮列车的悬浮、 导 向、 推进等关键技术的基础性研究，己 对低速常导磁悬浮技术有了一定认识， 初步 掌握了常导低速磁悬浮稳定悬浮的控制技术。继 1 9 9 4 年西南交大成功地进行了4 个座位、自 重4 吨、 悬浮高度为8 m m 、 时 速为3 0 k m的 磁悬浮列车试验之后， 由 铁 科院 主持、 长春客车厂、 中 科院电 工所、 国防 科技大学参加， 共同研制的长为6 . 5 m , 宽为3 m 、 自 重4 吨、 内 设1 5 个座位的6 吨单转向 架磁悬浮试验车在铁科院环行试 验线的轨距为2 m、 长3 6 m 、 设计时速为 l 0 0 k m的室内磁悬浮实验线路上成功地进 行了 试验， 并于1 9 9 8 年1 2 月 通过了 铁道部科技成果鉴定。 6 吨单转向 架磁悬浮试 验车的 研制成功， 为低速常导磁悬浮列车的研究提供了 技术基础， 填补了我国在磁 悬浮列车技术领域的空白。 北京交通大学硕士论文墓于模糊事故树的交通事故仿真与分析 1 . 2 . 2铁路事故的研究 轮轨列车有很长的商业运行史， 对它的事故分析己 经比较成熟。 我们可以借鉴 轮轨列车发生的事故及后果， 来预测磁悬浮列车可能发生什么事故并做出相应的救 援方案。 轮轨列 车发生的事故 种类 有许多 种， 根据 文献 (7 1 ， 可将其合并为四 种: 冲 突， 脱轨， 晚点和对生态环境的破坏。 后者取决于诸如货物的物理化学性能、 包装 的防护性能、 运输条件和由 行车安全准则所规定的总的运输系统的 状态等因素。 这 里所提到的 生态问题只考虑到总的运输系统及其安全状态。 列车冲突一般有4 种形 式: 对开列车冲突; 运行中的列车与前面行驶或停留的列车冲突; 列车与行车障碍 物 ( 汽车和超出限界的零件和结构) 冲突: 调车作业中的冲突。 对开列车的正面冲 突是最危险的。 列车中的机车车辆脱轨， 这类事故既能 在区间也能在车站发生。 类 似的事故发生在水平线路和直线线路、曲 线线路， 特别是道岔上。 脱轨包括列车中 机车车辆和调车时的 脱轨， 至于发生在复线上的脱轨， 有可能导致与邻线上运行的 列车发生冲突。 列车晚点 这类事故是由 于车辆、 线路、 接触网 等发生故障， 造成运 输工作混乱以 及其它一些原因引起的。 对 轮轨 列 车 事 故 研究的 范围 比 较 广 泛。 文 献 门 从 列 车 司 机的 生 理角 度 对事 故的 原 因 进 行阐 述; 火 车事 故 很大 一 部分 发 生 在 轨 道与 其 它 道 路的 交 叉 路口 ， 文 献$ .9 针对这种情况 研究可行的 保护措 施; 文献10 ,1 11则对 乘客 受到的 伤害进行了 研究。 列 车的 种类很多， 列车发生的事故也多 种多 样， 而对轮轨列车事故研究的角度也比 较 多. 磁悬浮 列车 与轮轨列车的 运行方 式差异 很大， 很多 事 故不具有可比 性， 只能 作 大概的 参考。 磁悬浮线路还没有正 式运行， 对可能发生的 事故也不能完全概括出来， 针 对具体的 事故 进行研究也就 不可能. 在 借鉴 轮 沙 j 车的 基 础上， 对磁 悬浮列车的 故障诊断已 有所 研究， 文献12 提出了 用模糊方 法进行 评价. 1 .2 .z . 1 铁路事故预测和分析方法的研究 对轮轨铁路事故进行预测和分析的方法比 较多样， 有可靠性理论的 应用、 灰色 预测方法、 非齐次泊松过程模型、 概率预测法、 事故树分析法。 运用不同的方法需 要根据具体不同的情况来确定， 如原始数据的多少、进行宏观还是微观的预测等。 文 献 1 3 1 就 用 灰 色 预 测 方 法 对 铁 路 行 车 事 故 进 行 研 究 ， 文 献 1 4 也 用 灰 色 关 眯 分 析 北京交通大学硕士论文基于模糊事故树的交通事故仿真与分析 法对铁路运输事故进行分析， 首先指定一个参考数据列x . ( k ) .然后计算比 较数据 列x ;( k ) 与x . ( k ) 的关 联系数。 关联系数只表示各时 刻 数据间的关联程 度， 由 于 它 过 于分散不便于比 较， 为此， 用其平均值作为集中化处理的 一种方法。 关联系数的平 均值就是关联度丫 。 。实质上，关联度是事物之间、因素之间关联性的“ 量度” 。 丫 ， 值越大， 表明x k ) 对 x a) 的依赖性 越强， 关系越紧密。 这样就可以算出影响 铁路运输事故的因素的轻重程度，并有所针对的采取预防措施。 1 .2 . 2 . 2针对铁路某一种事故的研究 轮轨铁路发生事故的种类多种多样， 引起的原因比较复杂， 对其研究也就需要 比 较具体并 有所 针对。 事 故树分析f t a ( f a u lt t re e a n a ly s is ) 又称逻辑分析， 是 一 种表示导致灾害事故各种因素之间的因果及逻辑关系图。 即 在设计过程中 或在现有 生产系统和作业中， 通过对可能造成系统事故或导致灾害后果的各种因素( 包括硬 件、 软件、 人、 环境等) 进行分析， 根据工艺流程、 先后顺序和因果关系绘出 逻辑 图， 从而确定系统故障原因的 各种可能组合方式及其发生概率， 进而计算系 统故障 率， 并据此采取相应的措施， 以 提高系统的安全性和稳定性， 它是安 全系统分析的 主要方法之一。 它将所有导致事故的基本原因通过逻辑推理的方法用逻辑门 连接起 来， 从而能 表示出哪些原因事件组合发展成为顶上事件( 即需分析的 对象事件 系统失效事件) 的动态过程。 它着重用系统的观点和一系列定性、 定量的科学分析， 深入探索 安全 规律， 以 预防为 主对系统的 各种危险性 进行辨识和评估( 特别 是及时 识别影响系统的主要因素并做出评估) ，使管理者能有效地制定对策、 控制危险因 素， 从而达到安全生产的目 的。 事故 树分析法在事故 分析方面 应用比 较普遍。 文 献( 1 5 1 用事故 树分析 法 对车辆 抱闸 事故进行定性分析， 找出了事故发生的原因。 由于调车作业的安全是铁路车站 安全生 产的 主体， 因 此， 对调车挤岔事故发生的原因 进行分析. 提出预防与 控制措 施 ，对保证铁路 运输安全畅 通具有十分 重要的 意义。 文献( 1 6 也 运用事故 树理 论对调 车挤岔事故进行分析，找出了引 起挤岔的 基本事件组合， 并提出了一些避免措施. 列车应根据进站信号机显示的绿色灯光才能进入车站， 否则， 应在进站信号机前安 全停车。 如受各种因素影响导致列车不能在进站信号机前停车而越过信号机， 则视 为列车冒进信号机事故。 而列车冒进信号机事故比 较危险， 容易造成列车冲突或对 北京交通大学硕士论文基于 模期事故 树的 交通事故仿真与分析 人员的 伤亡。 文献 1 7 1 应用事故树分析法 对列车冒 进 信号 机事故 作了 分析， 通 过分 析计算，对事故诱因的重要度做出排序。 从而为 制定预防事故的措施提供参考。 1 . 2 . 2 .3从主观及管理等方面对铁路安全进行分析 铁路事故很大一部分是由 人的因素引 起的， 在重大、 大事故中， 由于 铁路职工 的 责 任占6 4 .6 % ， 事 故 的 主 要 原 因 是 违 章 、 违 纪 18 1 。 文 献 1 9 通 过r e a s o n 的 广 义 错 误模型系统对火车事故进行分析， 显示了比 较普遍的 铁路事故类型是由 于技能 方面 的 错误。 而 所有的事故类型中， 持续的注意力是最突出的人的因素， 特别是对铁路 信号的忽视， 从主观方面着手， 加强管理就很有必要。 铁路安全是多方面的， 要了 解它， 首 先要 对铁路操作的 特点了 解， 文献 2 q 对铁路安 全 进行了 详细的分析， 把 铁路 操作分为a 个方面: 管理重于设计， 分布式重于集中式， 作为可分的系统而不 作为一个整体。 人的因素胜于 技术方面， 事故 后果内部外部都要考虑， 作为 适当的 简单而非复杂操作， 透明胜于不透明， 从属于外部详细检查而不要作为自 包含。 安 全是铁路操作的核心， 其中有两个最核心的准则: 第一个是需要进行综合， 把铁路 安全系统的不同方面进行综合; 第二个是需要 进行平衡， 这是根本的管理准则。 1 .2 .2 .4铁路安 全保护方面的 研究 尽管 对铁路与公 路交叉路口 不 断改 进设 计 和应 用先 进的 设备， 但此 类事故一直 是 铁路事故中的 主要关注点. 现 在不断 趋向 于安 全性的 提高， 但事故 频率 居高不下， 引 起的许多后果是致命的。 一半以 上的此类事故发生在公众交叉路口， 而这些地方 的 苦告设备 ( 如闸门、 信号 灯、 誉铃等) 都比 较完备且运行正常。 这种现象直接说 明有必要重新测试安全评估方法和交叉路口 的设计应用。 早期发展成熟的 事故预测 方 法 有p e a b o d y d im m i c k f o r m u la , n e w h a m p s h ir e i n d e x 和n a t i o n a l c o o p e r a t iv e h i g h w a y r e s e a r c h p ro g r a m h a z a r d i n d e x . 但由 于它 们说明 性的 变量数 量有限， 所以 他 们 都 缺 少 描 述 能 力 。 文 献 2 1 1 对 它 们 的 深 层 次 的 局 限 性 作 了 阐 述。 u s d e p a r tm e n t o f t r a n 印 o r ta t io n s a c c i d e n t p r e d i c t i o n f o r m u la 是 应 用 最 广的 一 个 公 式 ， 当 涉 及 到 三 阶段公式的 复杂 性也有局限 性， 并且 事 故 预测 精 度随时间 而下 降。 并 提出了 一种替 代性的 铁路公路交叉路口事故预测模型， 用负的二项式衰退来显示事故征兆。 在平 叉路口 设 置一个智能碰撞系统就非常必要。 文献( 2 2 1 对轻轨平叉路口 事故 进行分 北京交通大学硕士论文 基于模糊事故树的交通事故仿真与分析 析， 识别出 能引起碰撞事故的事件， 并对此智能 系统进行概述， 有三个功能:自 动 监测、灾害预测及根据灾害水平所采取的分等级的对应措施。 文献 2 3 对高速铁路事故的预防措施进行了研究， 分析了 可能引发铁路事故发 生的儿方面的主要原因: 速度控制问题、轨道故障、自 然灾害等，并对这些事故因 素提出了预防措施。这些措施的实施对减少铁路事故的发生有着重要作用。 1 . 2 . 3磁悬浮交通事故的研究 国内 外特别是德国、日 本等国家对磁悬浮列车进行了长 期、 深入的 研究， 但一 直不能 投入商业运营的一个很大的原因是其安 全性问 题。 磁悬浮列车缺乏氏 期运行 的考验， 特别是对其高速稳定性和可靠性， 还没有确切的结论。 对于磁悬浮系统的 技术及其社会经济问题的研究已经比 较成熟， 而对于磁悬浮列车可能发生的事故未 见有研究报道和论文。 1 . 3本文的主要工作 本文主要针对磁悬浮列车可能发生的 事故 进行 研究分析， 参考轮轨列车事故、 其它交通工具的事故以 及磁悬浮交通系统的本身特点， 总结出磁悬浮交通系统可能 发生的 事故。 运用事故树分析法， 建立磁悬浮列车的事故 树， 找出导致事故发生的 基本事件， 总结出最小割集改良 定理， 更准确地得出 各基本事件。 并在事故树分析 法和模糊分析法的基础上， 结合两者提出多 层次 模糊事故树分析法， 用该方法对磁 悬浮列车事故进行分析， 预测可能发生的事故及其严重程度， 并对可能发生地事故 进行可视化仿真。 最后， 在磁悬浮列车可能发生事 故的基础上， 建立事故模型， 并 针对两类事故进行动力学仿真。 北京交通大学硕士论文基于模糊事故树的交通事故仿真与分析 第二章事故的仿真与分析 2 . 1事故的定义及特点 安 全 ( s a f e ty )一 般是 指 没有危险。 国 外 有时 将安全称为无事 故， 没有遭 受或 引起创伤、 损伤或损失。 美国哈佛大学的劳伦斯教授将安全定义为安全就是被判断 位不超过允许极限的 危险性。 也就是指没有受到损害的危险或损害概率低的通用术 语。 事故 ( a c c i d e n t ) 意外的变故或灾祸。主要指工程建设、生产活动与交通运 输中发生的意外损害或破坏。 这些事故可造成物质上的 损失或人身伤害。 我国 将企 业职工在生产劳动过程中， 发生的 人身伤害 ( 简称伤害) 及急性中毒 ( 简称中毒) 称为伤亡事故。 美国将事故解释为: 使一项正常进行的活动中断， 并有时造成人身 伤亡的或设备损毁的意外事件。 危险 性 ( d a n g e r )通常指 造成损害的 倾向 性 或可能 性。 我国 将危险定义为 对 人的生命或健康可能造成的各种危险。 风险 ( r i s k ) 或称危险率。 指一项活动或一种情况中衡量各种危险的可能性 及其后果的度量方法。 事故原因 ( a c c i d e n t c a u s e ) 能引 起事故或具有这种可能性的各种因素。 这些 因 素是指与事故直接或间接有关的事 件或情况， 即 直接原因和间接原因。 它们可能 同时发生，也可能依次发生。 起因物 导致事故发生的物体、物质。 致害物 指直接引起伤害及中毒的物体或物质。 不安全状态 ( u n s a f e c o n d i t i o n ) 指能导致事故发生的 物质条件。 不安全行为 ( u n s a f e a c t ) 指能 造成事故的 人为 错误。 事 件 ( o c c u rr e n c e , e v e n t )不 寻 常 的 或意 外 的 事 情。 根据 其 后 果的 严重 程 度， 常可分为相对主要的或次要的两类。严重时可造成伤害。 事故隐 患( a c c id e n t p o t e n t i a l )指 一 种 或 一 些 行 为、 一 种 或 一 些 状 态以 及 二 者 北京交通大学硕士论文基于模糊事故树的交通事故仿真与分析 的结合，有可能引起事故，因而需要检查和采取控制危险的措施。 事故预防( a c c id e n t p r e v e n t io n )应用 经过设 计的 防范 措施， 以 减少一个系统、 一个组织机构或一项活动中的事故或事故隐患。目 标是避免发生事故。 事故概率( a c c i d e n t p r o b a b i l it y )一 个工 人或 一台 设备发生事故的 可能 性， 或 一项工艺或操作导致发生事故的可能性。 潜在危险 ( p o t e n t i a l h a z a r d )具有导 致发 生事故的 潜在特性的 人、 事 情、 物或 事件。 危险 ( h a z a r d ) 存在负伤、 致病或财产损失可能性的情况，或由于环境状态 的 变化。可能产生不良 或有害结果的活动、 状况 或环境的 潜在特性或固有特性。 危险分级 ( h a z a r d c l a s s i f i c a t i o n )根据发生事故的 概率， 表示事故相对可能性 的 一 种 方 法 12 4 气 2 . 2事故的研究方法及现状 近几十年来， 安全科学的发展十分迅速， 安全科学已在生产和日常生活中占 据 越来越重要的地位。 安全工作的首要目 标是人， 人在开发新产品、 制造产品以 及使 用产品中 对安全负有重要的责任， 在事故的预测、 预防中同 样起着重要作用。 “ 安全第一、 预防为 主” 是安 全工 作的指 导思 想。 安全科学必 然涉及到 各种组 织以 及 各个 组织中 具 有不 同 特点 的 人， 还要 涉 及 各 种 应 用 技 术。 正 是由 于 现 代科 学 技术的飞速发展和安全技术本身的发展， 使人们对事故规律的 认识， 预侧危险即发 生事故可能性的能力大大提高，事故预测及分析技术不断的发展。 安全技术作为一门新型科学正在逐步形成， 有关安全技术的许多基本概念还有 待于 进一步作深入的研究和讨论。虽然每一具体事故的发生和发展有其特殊的原 因， 但事故的发生有其共同的规律性。 如果能掌握事故本身的 特点， 事故发生的原 因 和发展规律， 对事故发生科学的 预测， 并且 采取切实可行的 措施， 就能有效地预 防事故的发生。 事故因为它形态的复杂性、 多元性、 后果的 不确定性增加了 对事故研究的难度， 很 难对事故 形态、 事故预测 及事 故分析 做一个 统一的 模型。 因 此， 虽然对事故的 研 究时间比 较长， 范围比 较广， 但是对实际的事故预防及救援还是不能起到很理想的 北京交通大学硕士论文墓于模糊事故树的交通事故仿真与分析 作用。 对事故的研究从事故的状态上可以 分为两类: 对事故的预测以及对事故的分 析。 前者主要针对事故 未发生前系 统的征兆进行研究， 预测出可能发生的事故， 改 变参数， 消除隐患，以 避免事故的发生; 而后者主要针对己 经发生的 事故形态。 对 其进行分析， 找出事故原因， 避免事故再次发生以 及根据事故的形态做出最合适的 救援方案。这两种分析在某种程度上是一种相逆的过程。 事故研究从研究的形态上可以分为: 对事故分析方法的研究以及对具体事故的 分析研究。 前者主要针对事故 研究的 理论方法， 如运用模糊理论、 灰色理论等。 后 者主要针对具体的己 经发生的 各类事故， 分析其发生的原因， 为避免再次发生此类 事故提供预防措施. 2 . 3事故仿真技术 仿真技术是以相似原理、 信息技术、 系统技术及其应用领域有关的专业技术为 基础， 以 计算机和各种物理效应设备为工 具， 利用系统模型对实际的或设想的系统 进行 试验研究的 一门 综合性技术。 仿真 技 术 集成了 当 代科学技术中 多 种现代化顶 尖 手段， 正 在极大地扩展着人类的 视野、 时限和能力， 在科学技术领域产生着日 益重 要的作 用。 近十年来， 我国 仿真技术 得到 迅速 发展。 从 应用的 广泛 程 度来看， 已 经 从早期的 航空、 航天、 火力 发电 和 核动力发电 部门 扩展到 今天的 军事、 电 子、 通讯、 交通、 舰船、 化工、 炼油、 石油工业、 冶金、 建筑、 气象、 地质、 矿 产、 水文、 机 械制造、 轻工、 企业管理、 环境、 文化教育、 技术训 练、 体育娱乐、 社会与发展等 多种行 业、 多种部门。 从应用的 深入程度看，己 经渗透到系统生命周期的全过程。 例 如新产品 或新系统的 研究、 试 验、 初步设 计、 施工设 计、 施工建设、 开工 可行 性、 运行 优化、 控制优化、 故障预测、 事故 分析、 管理 和市场策略 等各环节 2 5 3 0年代美国 生产了用于训练飞行员的 林克飞行训练器，它使飞 行员熟悉飞 机 的 操作 程序和驾驶技术， 着重在飞 机的 机械操纵 特性。 经过4 0 年的 发展， 到7 0 年 代， 飞行模拟器有了 很大改进， 仿真计算机由 数字计算机代替了 模拟计算机， 并着 重在飞 机的飞行性能、 航空电 子和武器系统的 仿真。 又经过2 0 年的发 展， 到9 0 年 代， 由单武器平台性能仿真发展到多 武器平台 在作战环境下的体系对抗仿真， 着重 北京交通大学硕士论文基于模糊事故树的交通事故仿真与分析 在仿真器联网的分布交叉仿真。 7 0年 代初， 世界上工 业发 达国 家如英国、 美国、日 本 研制生产了 火电 厂仿真 培训系统，用于火电厂火电机组操作人员的培训。8 0年代以 来，机车仿真培训系 统再世界各国铁路部门 得到了 广泛应用， 普遍认为 这是一种培训司机的先进工具口 仿真技术在化工过程、 生产制造、 汽车工 业、 船舶工业、 核工业等领域获得了 普遍 应用。 9 0 年代初美国国防科学局 ( d e f e n s e s c i e n c e b o a r d ) 对建模与仿真提出了 五个 层 次 的 使能 技 术( e n a b li n g t e c h n o lo g ie s ) - 第一层次 基础技术， 包括光纤通讯， 集成电路， 软件工程工具， 人的行为 模型， 环境模型。 第二层次 元、 部件技术， 包括内 存， 海量存储器， 显示， 局域网， 微处理 器， 数据库管理系统. 数/ 模 / 数转换器，建模与仿真构造工具， 测试设备。 第三层次 系统级技术. 包括微计算机系统， 远距离通讯矿一 域网， 人一 机界 面， 计算机图形生成系统，高性能计算机系统， 仪器装备系统，数据库，协议/ 标 ? j 加密。 第四 层次 一一 应用级技术， 包括制造过程仿真， 工程设计建模与仿真， 训练仿 真系统， 含人仿真系统， 武器仿真