本文關鍵詞：礦井機車無人駕駛系統(tǒng)混成建模與風險分析研究

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【摘要】：礦井機車無人駕駛系統(tǒng)的研發(fā)與使用,能夠有效提升礦井生產(chǎn)效率及自動化水平,并減少井下作業(yè)人員數(shù)量,從而降低因其它礦井事故引發(fā)的人員傷亡,具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。目前國內(nèi)外針對礦井機車無人駕駛系統(tǒng)缺乏深入研究,而面向其運行狀態(tài)建模及安全性分析的工作更為鮮見。本文以基于移動寬帶流媒體網(wǎng)絡的遠程遙控礦井機車無人駕駛系統(tǒng)為對象,在剖析其組織結(jié)構、執(zhí)行功能和運行過程的基礎上,基于混成自動機理論對機車運行動態(tài)演化過程進行建模,并采用故障樹方法對系統(tǒng)安全性重要指標即風險性進行分析,從而能夠有效評估驗證系統(tǒng)初期設計階段方案的可行性,進而降低系統(tǒng)運營階段的事故率及危害性。論文的主要工作包括：(1)提出了基于移動寬帶流媒體網(wǎng)絡的系統(tǒng)總體架構。主要由自控機車、移動寬帶流媒體網(wǎng)絡、機車運行服務器、遙控操作臺、遙控操作盒、遙控料斗和定標器等設備組成。該系統(tǒng)在運輸調(diào)度系統(tǒng)的支撐下,以遠程遙控駕駛方式實現(xiàn)井下大巷軌道礦井機車的安全高效運行。(2)介紹了相關重要理論及方法。主要包括混成自動機理論、安全及風險性基本概念、故障樹分析方法。(3)建立了基于混成自動機的機車運行狀態(tài)演化模型。無人駕駛礦井機車的運行顯著表現(xiàn)出連續(xù)和離散并存的混成特征,混成自動機能夠精確刻畫其狀態(tài)變化過程。首先設定遵循安全高效駕駛原則的時間演化行駛過程模型；其次定義影響機車狀態(tài)演化的各道岔信號燈狀態(tài)事件,并給出不同類型事件下的機車運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時刻遞推算法,從而得到機車運行狀態(tài)混成自動機模型；最后以多種場景下的數(shù)值結(jié)果驗證了模型的正確性與完備性。(4)建立了基于故障樹方法的系統(tǒng)風險分析模型。首先針對遙控操作臺、移動寬帶流媒體網(wǎng)絡和礦井機車三個主要風險來源,建立了各自的元、部件故障模式后果分析表；其次建立了“礦井機車失控”頂事件的系統(tǒng)故障樹模型并求出最小割集：最后給出基本事件的結(jié)構重要度分析結(jié)果,表明關鍵信息傳輸部件故障是引起系統(tǒng)風險事故發(fā)生的主要原因。
【關鍵詞】：礦井機車 無人駕駛 混成自動機 風險分析 故障樹
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD634;TD771
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-22
• 1.1 課題研究背景與意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 國內(nèi)外無人駕駛車輛的研究現(xiàn)狀16
• 1.2.2 礦井機車控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀16
• 1.2.3 混成自動機研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4 系統(tǒng)風險分析研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 礦井機車無人駕駛系統(tǒng)結(jié)構及功能18-20
• 1.4 論文課題來源以及主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構20-22
• 1.4.1 論文課題來源20
• 1.4.2 論文主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構20-22
• 第二章 相關理論與方法的研究22-32
• 2.1 混成自動機22-24
• 2.1.1 混成自動機的定義22-23
• 2.1.2 混成自動機典型應用實例：溫度自動控制系統(tǒng)23-24
• 2.2 安全性基本概念24
• 2.3 風險的定義及其特征24-25
• 2.4 故障樹基本理論25-30
• 2.4.1 故障樹理論基礎25-28
• 2.4.2 布爾代數(shù)運算規(guī)則28
• 2.4.3 故障樹分析方法28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 第三章 基于混成自動機的礦井無人駕駛機車狀態(tài)建模32-43
• 3.1 模型設定與分析32-36
• 3.1.1 模型設定32-33
• 3.1.2 模型分析與算法33-36
• 3.2 系統(tǒng)混成自動機建模36-39
• 3.3 數(shù)值分析39-42
• 3.3.1 參數(shù)設定39-40
• 3.3.2 實驗結(jié)果和分析40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 基于故障樹的礦井機車無人駕駛系統(tǒng)風險分析43-56
• 4.1 系統(tǒng)風險分析的步驟43
• 4.2 系統(tǒng)各主要風險部件及其元件分析43-50
• 4.2.1 遙控操作臺元部件分析44-46
• 4.2.2 移動寬帶流媒體網(wǎng)絡元部件分析46-48
• 4.2.3 礦井機車元部件分析48-50
• 4.3 礦井機車無人駕駛系統(tǒng)故障樹分析50-55
• 4.3.1 系統(tǒng)故障樹的構建50-53
• 4.3.2 故障樹最小割集分析53-54
• 4.3.3 故障樹重要度分析54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 總結(jié)與展望56-58
• 5.1 總結(jié)56-57
• 5.2 展望57-58
• 參考文獻58-61
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況61-62

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本文編號：672289