本文關(guān)鍵詞： 系統(tǒng)安全性 尖點(diǎn)突變 系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn) 風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)　出處：《北京交通大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在運(yùn)行階段對(duì)系統(tǒng)的安全狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控能夠有效地避免事故的發(fā)生。通過對(duì)系統(tǒng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行時(shí)間尺度足夠小的觀測(cè)可以近似了解系統(tǒng)安全性的連續(xù)變化。針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行階段的安全性,本文分析了系統(tǒng)安全突變,并研究了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)曲線。本文應(yīng)用突變理論中的尖點(diǎn)突變,構(gòu)建了系統(tǒng)安全突變模型,用以描述系統(tǒng)安全性在運(yùn)行階段的連續(xù)變化過程,并強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)安全在臨近事故發(fā)生前或在事故發(fā)生瞬間所呈現(xiàn)出的突變。以列控系統(tǒng)為例,通過論述該系統(tǒng)安全性在運(yùn)行階段的連續(xù)變化過程具備尖點(diǎn)突變過程的五點(diǎn)內(nèi)在特性,即雙模態(tài)、突變、滯后、不可達(dá)和分歧,本文定性驗(yàn)證了系統(tǒng)安全突變模型。利用該模型所對(duì)應(yīng)流形的微分方程,以甬溫鐵路事故中系統(tǒng)安全的動(dòng)態(tài)過程作為研究對(duì)象,通過對(duì)該事故演化過程中系統(tǒng)安全性的連續(xù)變化進(jìn)行量化分析,本文又定量驗(yàn)證了系統(tǒng)安全突變模型。根據(jù)系統(tǒng)安全突變模型,本文在動(dòng)態(tài)層面擴(kuò)展了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)學(xué)定義,將系統(tǒng)安全的動(dòng)態(tài)特性以及突變特性融入其中。本文對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定義的微分方程具有風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)所應(yīng)涵蓋的五個(gè)因素,說明了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)層面數(shù)學(xué)定義具有理論正確性。根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)層面數(shù)學(xué)定義,本文推導(dǎo)出了影響系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)連續(xù)變化的內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)和外風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)的存在,以全新的概念論述了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生連續(xù)變化的原理。根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)層面數(shù)學(xué)定義和風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)的概念,本文推導(dǎo)了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)曲線。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:(1)構(gòu)建了系統(tǒng)安全突變模型,用以描述運(yùn)行階段系統(tǒng)安全性的連續(xù)變化過程,并突顯在臨近事故發(fā)生前或在事故發(fā)生瞬間系統(tǒng)安全的突變。以列控系統(tǒng)為例,通過論述系統(tǒng)安全性在運(yùn)行階段的連續(xù)變化過程具備五點(diǎn)突變特性,定性驗(yàn)證了系統(tǒng)安全突變模型。應(yīng)用該安全性分析模型所對(duì)應(yīng)的微分方程,對(duì)甬溫鐵路事故中列控系統(tǒng)整體安全性的連續(xù)變化過程進(jìn)行量化分析,又定量地驗(yàn)證了系統(tǒng)安全突變模型。(2)在動(dòng)態(tài)層面擴(kuò)展了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)學(xué)定義,利用微分流形理論將系統(tǒng)安全的動(dòng)態(tài)特性以及突變特性融入到系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)層面數(shù)學(xué)定義中。系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)層面數(shù)學(xué)定義對(duì)應(yīng)的微分方程涵蓋風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)的五個(gè)基本因素,說明了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)層面數(shù)學(xué)定義本身具有理論正確性。(3)推導(dǎo)出了風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)的存在,其包含內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)和外風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng),并以風(fēng)險(xiǎn)邊界劃分內(nèi)、外場(chǎng)。風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)的概念能夠以全新的視角來闡述系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)連續(xù)變化的原理。(4)推導(dǎo)了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)曲線�；谙到y(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)層面數(shù)學(xué)定義和風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)的概念,推導(dǎo)出了一種可以描述事故演化過程中系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)連續(xù)變化趨勢(shì)的曲線,在理論上直接推導(dǎo)了本文所提出的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)曲線。
[Abstract]:Dynamic monitoring of the safety state of the system during the operation phase can effectively avoid the occurrence of accidents. By observing the running state of each part of the system at a small enough time scale, the connection of system security can be approximately understood. Continuous changes. For system runtime security, In this paper, the system safety catastrophe is analyzed, and the system risk curve is studied. By using the cusp mutation in the catastrophe theory, the system safety catastrophe model is constructed to describe the continuous change process of the system security in the running phase. It also emphasizes the sudden change of the system safety before or at the moment of the accident. Taking the train control system as an example, it is discussed that the continuous variation process of the system safety in the operation stage has five inherent characteristics of the cusp mutation process. In this paper, the system safety catastrophe model is qualitatively verified. Using the differential equation of manifold corresponding to the model, the dynamic process of system safety in Yong-Wen railway accident is taken as the research object. Based on the quantitative analysis of the continuous changes in system security during the evolution of the accident, this paper quantitatively verifies the system safety catastrophe model. According to the system safety catastrophe model, this paper extends the mathematical definition of system risk at the dynamic level. In this paper, the differential equation which defines the system risk has five factors which should be covered by the risk function. The dynamic level mathematical definition of system risk is theoretically correct. According to the dynamic level mathematical definition of system risk, the existence of internal risk field and external risk field that influence the continuous variation of system risk is deduced in this paper. This paper discusses the principle of continuous change of system risk with a new concept, according to the mathematical definition of dynamic level of system risk and the concept of risk field, In this paper, the system risk curve is derived. The main innovation of this paper is as follows: 1) the system security catastrophe model is constructed to describe the continuous change process of the system security in the running phase. It also highlights the sudden change of system safety before or at the moment of the accident. Taking train control system as an example, it is discussed that the continuous variation process of system safety in operation stage has five point mutation characteristics. The system safety catastrophe model is verified qualitatively, and the continuous variation process of the whole safety of train control system in Yongwen railway accident is analyzed quantitatively by using the differential equation corresponding to the safety analysis model. It is also quantitatively verified that the system safety catastrophe model. 2) extends the mathematical definition of system risk at the dynamic level. By using the differential manifold theory, the dynamic characteristics of system security and the catastrophe characteristics are incorporated into the dynamic level mathematical definition of system risk. The differential equation corresponding to the dynamic level mathematical definition of system risk covers five basic factors of risk function. It is shown that the mathematical definition of dynamic level of system risk is theoretically correct. (3) the existence of risk field is deduced, which includes the internal risk field and the external risk field, and divides the risk field into the internal risk field and the outer risk field according to the risk boundary. The concept of outfield. The concept of risk field can explain the principle of continuous change of system risk from a new angle.) the curve of system risk is derived. Based on the mathematical definition of dynamic level of system risk and the concept of risk field, A kind of curve which can describe the continuous change trend of system risk in the course of accident evolution is derived, and the system risk curve proposed in this paper is derived directly theoretically.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U298

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