2025年大学《系统科学与工程》专业题库- 轨道交通系统安全设计

2025年大学《系统科学与工程》专业题库——轨道交通系统安全设计考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填在括号内。）1.在系统安全分析的早期阶段，常用的定性分析方法之一是（）。A.马尔可夫分析B.敏感性分析C.事件树分析D.故障树分析2.轨道交通系统中，信号系统、车辆运行控制系统、通信系统等子系统之间的高度依赖性，体现了系统科学的哪个基本观点？（）A.系统的整体性B.系统的静态性C.系统的开放性D.系统的层次性3.“失效安全”（Fail-Safe）安全设计原则的核心思想是，当系统发生故障时，应自动进入（）状态。A.任意状态B.安全状态C.维护状态D.待机状态4.对于由多个相互独立的子系统组成的复杂系统，其整体可靠度通常接近于各子系统可靠度的（）。A.积和B.乘积C.平均值D.最大值5.在进行轨道交通系统安全风险评估时，“风险”通常被定义为（）。A.事故发生的可能性B.事故发生的后果严重性C.可能性和后果的联合函数D.系统的平均运行时间6.将系统分解为不同层次，从最高层目标逐级向下分解为具体任务或子系统的分析方法，通常称为（）。A.系统动力学建模B.层次分析法C.系统功能分解D.马尔可夫链分析7.轨道交通系统中，车站、区间、车辆等构成的基本运行单元，可以看作是（）。A.系统的边界B.系统的要素C.系统的环境D.系统的接口8.某轨道交通安全措施旨在降低系统发生故障的概率，这主要体现了安全设计的（）策略。A.减少故障影响B.消除故障源C.提高系统韧性D.加强人员培训9.“人因失误”是导致轨道交通事故的重要原因之一，系统安全设计应考虑如何通过优化系统（）来减少人因失误。A.可靠性B.几余度C.人机交互界面D.维护性10.在运用故障树分析（FTA）进行轨道交通安全分析时，顶事件通常表示（）。A.导致系统失效的某个基本原因B.系统发生的非期望安全事件C.系统正常运行的状态D.系统的最终目标二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填写在横线上。）1.系统工程的核心思想是______，强调从整体最优的角度进行系统规划、设计、管理和控制。2.轨道交通系统作为一个复杂巨系统，其主要特性包括______、______和______。3.事故树分析（FTA）是一种自上而下、演绎推理的安全分析技术，其基本结构包括事件符号、______和______。4.在系统设计中，______是指系统在发生故障或失效时，仍能维持其基本功能或安全运行的能力。5.轨道交通安全设计的基本原则包括______、______、______和失效安全原则。6.系统动力学（SD）方法特别适用于分析具有______特性的复杂社会经济系统或大型工程系统。7.可靠性、可用性、可维护性和安全性是衡量复杂系统______的重要指标。8.基于系统思维，轨道交通安全管理不仅仅是技术问题，也涉及______、______和______等多个维度。9.风险评估通常包括风险识别、风险分析和______三个主要阶段。10.冗余设计是提高系统______的一种重要技术手段，通过增加重复的子系统或元件来实现。三、简答题（每小题5分，共20分。）1.简述系统科学与工程理论为解决轨道交通安全问题提供了哪些独特的视角和方法。2.简述轨道交通系统安全设计中的“冗余设计”和“容错设计”有何区别与联系。3.什么是系统边界？在分析轨道交通系统安全问题时，如何合理划定系统边界？4.简述故障树分析（FTA）在轨道交通安全设计中的应用价值。四、论述题（每小题10分，共30分。）1.论述信息通信技术在现代轨道交通系统安全设计中的作用及其面临的挑战。2.结合系统安全理论，论述如何构建一个有效的轨道交通系统安全监测与预警体系。3.试述在进行轨道交通新系统或新技术的安全设计时，应遵循哪些关键步骤和原则，并说明其重要性。五、设计题（15分。）假设你正在参与设计一个城市轨道交通线路的信号安全系统。请根据系统安全设计的基本原则，阐述该信号系统设计应考虑的关键安全要素，并提出至少三种具体的安全设计措施，以降低系统失效导致列车冲突或脱轨的风险。试卷答案一、选择题1.D2.A3.B4.B5.C6.C7.B8.B9.C10.B二、填空题1.整体优化2.高速度、高密度、高密闭性3.逻辑门、基本事件4.韧性/韧性5.几余、容错、故障安全6.强耦合、动态性、反馈性7.综合性能/综合质量8.技术、管理、人因9.风险评价/风险控制10.可靠性/安全性与可靠性三、简答题1.解析思路：从系统思维的角度，强调整体性、关联性、动态性；从系统工程方法论的角度，强调需求分析、建模仿真、风险评估、设计验证等；结合轨道交通安全特点，提及人因工程、组织因素、环境因素等。2.解析思路：区分冗余是增加重复要素以提高系统在部分失效时仍能运行的能力（提高可用性/可靠性），容错是系统在发生故障时能够检测、隔离或切换到安全状态运行的能力（提高安全性）；联系在于两者都是为了提高系统整体性能，特别是安全性，常结合使用。3.解析思路：系统边界是界定系统与其所处环境相互作用的分界线；划定原则：根据分析目的确定，包含所有直接影响安全的关键要素和交互，排除无关因素；对于轨道交通安全，通常包括核心设备、关键线路、相关人员、必要的环境条件等。4.解析思路：FTA能图形化展示事故原因的逻辑关系，帮助识别潜在风险源；定性与定量分析相结合，可计算事故发生概率；支持安全决策，如改进设计、制定预防措施；便于沟通，使安全分析结果更直观。四、论述题1.解析思路：作用：提升监控预警能力、实现智能联锁与自动驾驶、优化应急响应、实现信息共享与协同等；挑战：数据传输的实时性与可靠性、信息过载与智能分析能力、网络安全风险、高昂的技术成本、标准统一性等。2.解析思路：构建步骤：确定监测对象与指标、选择合适的监测技术与传感器、建立数据采集与传输系统、开发数据处理与智能分析模型（如异常检测、趋势预测）、设计预警信息发布与响应机制；原则：覆盖关键环节、实时性、准确性、可扩展性、智能化、协同性；重要性：实现从被动响应到主动预防的转变，提升系统安全冗余度。3.解析思路：步骤：需求分析（明确安全目标与功能）、概念设计（提出初步安全方案）、详细设计（细化安全措施与技术细节）、安全分析（运用FTA、ETA等方法进行评估）、原型验证/测试（检验设计有效性）、持续改进；原则：安全性优先、系统性思维、预防为主、人机工效、经济合理性、法规符合性；重要性：确保设计方案本身具备足够的安全裕度，有效防范潜在风险，符合法规要求，保障乘客和员工生命财产安全。五、设计题解析思路：关键要素分析：明确系统功能（安全防护）、分析潜在失效模式（设备故障、逻辑错误、人误等）、考虑环境因素（电磁干扰、恶劣天气）、关注人机交互界面（操作便捷性、信息清晰度）、建立冗余与备份机制、设计故障诊断与告警功能、制定应急预案接口；安全设计措施：*措施1：采用