主起落架系统的系统安全性分析方法研究

论文摘要

随着产品复杂程度的不断提高,安全性逐渐成为了系统研制、生产和使用过程中的重要问题。尤其对于航空领域,一旦发生事故通常将导致严重的人身伤亡及巨大的经济损失。系统安全性分析可以有效提高产品的安全性,贯穿整个研制和生产阶段。在系统安全性评估过程中,采用各种安全性分析方法进行定性和定量分析,以确保产品满足设计、安全性等需求。然而,传统的分析方法在动态系统安全性建模及分析方面存在某些困难。本文针对系统安全性分析中的动态失效问题,从动态故障树分析和Petri网模型两个方面进行研究,并以飞机主起落架系统作为实例进行分析。论文研究了安全性评估过程和系统安全性分析方法及其应用。根据动态故障树的基本理论,分析它在某些方面的具体应用,尝试用一种新的逻辑门来简化双重工作部件特定失效模式的表达与分析,并且从模型和算法两方面讨论了如何将共因分析(Common Cause Analysis, CCA)结果引入动态故障树当中。另外,本文针对马尔可夫模型建模不直观、易于出错的问题,研究如何应用Petri网模型代替马尔可夫模型进行系统安全性建模,并分析其危险状态,着重讨论了Petri网模型与故障树之间的关系。为证明新方法的适用性,将这两种方法应用于飞机主起落架系统的系统安全性分析中,证明了该飞机主起落架系统的某些故障状态满足安全性要求。通过对刹车系统应用新方法得出的结果与传统故障树所得的结果进行对比,证明了动态故障树和Petri网模型对飞机主起落架系统的系统安全性分析的适用性,并且从模型的描述能力、直观程度和分析结果等方面分析了它们对比传统方法的改进和不足。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究思路及结构安排
• 第二章 系统安全性分析
• 2.1 系统安全性的有关概念及规定
• 2.1.1 系统安全性的有关概念
• 2.1.2 系统安全性的有关规定
• 2.2 系统安全性设计与评估过程
• 2.3 系统安全性分析方法及其应用
• 第三章 动态故障树的基本理论与应用
• 3.1 动态逻辑门的引入
• 3.1.1 优先与门
• 3.1.2 功能触发门
• 3.1.3 储备门
• 3.1.4 顺序门
• 3.2 动态故障树的定性和定量分析
• 3.2.1 定性分析
• 3.2.2 定量分析
• 3.3 算法
• 3.3.1 模块化
• 3.3.2 静态部分——二元决策图（BDD）
• 3.3.3 动态部分
• 3.4 特殊冗余逻辑门
• 3.5 在动态故障树中引入共因分析的结果
• 第四章 Petri 网建模与分析
• 4.1 Petri 网的基本理论
• 4.1.1 Petri 网的概念
• 4.1.2 Petri 网的图形表示
• 4.1.3 Petri 网的基本性质
• 4.2 随机Petri 网
• 4.2.1 高级Petri 网
• 4.2.2 随机Petri 网分析
• 4.3 Petri 网模型在系统安全性分析中的应用
• 4.3.1 Petri 网的建模
• 4.3.2 Petri 网模型中的危险状态
• 4.4 Petri 网与其它方法的联系
• 4.4.1 Petri 网与FMEA
• 4.4.2 Petri 网与故障树
• 4.4.3 Petri 网与马尔可夫模型
• 第五章 主起落架系统的系统安全性分析
• 5.1 起落架系统工作原理说明
• 5.1.1 起落架收放系统工作原理
• 5.1.2 主起落架机轮刹车系统工作原理
• 5.2 确定危险的失效状态
• 5.3 动态故障树
• 5.3.1 主起落架收放系统的动态故障树分析
• 5.3.2 主起落架机轮刹车系统的动态故障树分析
• 5.4 Petri 网
• 5.4.1 主起落架收放系统的Petri 网模型
• 5.4.2 主起落架机轮刹车系统的Petri 网模型
• 5.5 与传统方法的比较分析
• 5.5.1 危险失效状态发生概率的比较
• 5.5.2 各底事件重要度的比较分析
• 第六章 结论
• 6.1 论文主要成果
• 6.2 今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 机轮刹车系统的故障树模型
• 作者简介