CN114995101B - 一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法，包括以下步骤：获取最小路集S；判定各节点之间的边为有向边或无向边，当G中同时存在无向边和有向边时，路基桥接列控中心计算设备中具有桥路通路；获取两端均为无向边的节点作为路基桥接列控中心计算设备的关键桥路节点；分别在关键桥路节点在连通和断开的两种情况下，重构路基桥接列控中心计算设备中各节点之间的连接方式；根据重构后的连接方式，分别计算在关键桥路节点在连通和断开的两种情况下，路基桥接列控中心计算设备的端端确信可靠度；合并计算路基桥接列控中心计算设备的确信可靠度R_All。

Description

一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，更具体的说是涉及一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法。

背景技术

列控系统用来控制列车行驶，列控设备的可靠运行对于列车行驶的安全具有重要影响，车站列控中心计算设备作为列控系统的重要地面子系统，接收到调度系统发出的信息后，通过应答器给列车发送控制信息。列控中心通过逻辑运算组件进行解算，获得的解算信息通过串口通信组件发送给列车，实现对列车运行的控制。

车站列控中心计算设备由主用计算设备和备用计算设备构成，主用计算设备和备用计算设备通过高速数据交换设备连接，这时高速数据交换网络设备的链接通路就相当于一条桥路，将主用计算设备中的功能单元和备用计算设备中的功能单元连接起来。当主用计算设备出现故障后也可以通过高速数据交换网络设备传输给备用计算设备，这样既保持了列控中心计算设备的最大算力，同时也能最大限度保证列控系统的正常运行。串口通信设备将计算完成的结果传输给信宿设备，完成与列车等其它信宿设备信息交互。

在列控系统的研制阶段，需要对系统的可靠性进行设计评估，但研制阶段列控系统的故障信息通常较为缺乏，很难获取产品的故障时间分布。此时给出的系统故障时间分布与实际运行环境下的系统故障分布通常有较大差距。而在数据缺乏的情况下不确定理论作为描述事件中无序的、或然的、模糊的、近似属性的新理论具有较大技术优势，近年来在可靠性领域中发挥了重要的作用。不确定理论是从测度论观点出发，具有规范性、自对偶性、单调性、次可加性和乘积测度公理的数学系统。借助不确定理论对桥接列控设备进行建模，可以在系统研制阶段产品故障信息较为匮乏的情况下对系统的确信可靠度进行评估计算。而目前还没有针对桥接列控中心计算设备的的确信可靠度计算方法。

因此，针对桥接列控中心计算设备，提出一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法，包括以下步骤：

S1.根据路基桥接列控中心计算设备的内部组件连通图G(V，E)，获取所有从信源端至信宿端且不重复经过同一组件的连通路径，作为最小路集S；其中，各组件为节点V，节点与节点之间的连通关系为边E；

S2.根据最小路集S中的连通路径，判定各节点之间的边为有向边或无向边，当所述内部组件连通图G中同时存在无向边和有向边时，所述路基桥接列控中心计算设备中具有桥路通路，无向边为所述路基桥接列控中心计算设备的桥路；

S3.获取两端均为无向边的节点作为所述路基桥接列控中心计算设备的关键桥路节点；

S4.针对所述关键桥路节点，在桥路节点二元通断情况下枚举设备所有可能出现的故障逻辑；

S5.分别在所述关键桥路节点在连通和断开的两种情况下，重构所述路基桥接列控中心计算设备中各节点之间的连接方式；

S6.根据重构后的连接方式，分别计算在所述关键桥路节点在连通和断开的两种情况下，所述路基桥接列控中心计算设备的端端确信可靠度；

S7.根据S6所得到的两种端端确信可靠度，合并计算路基桥接列控中心计算设备的确信可靠度R_All，其中：

式中，R_bridge表示桥接设备正常工作的可靠度，表示桥接设备正常工作下的端端确信可靠度；/> 表示桥接设备故障下的端端确信可靠度。

优选的，还包括以下内容：

根据所述路基桥接列控中心计算设备的内部组件的连接关系，判定所述路基桥接列控中心计算设备内部组件的连接关系类型，所述连接关系类型包括串联、并联、混联和桥联；

判断所述连接关系类型的具体方法包括：

对于所述路基桥接列控中心计算设备内存在的组件，若其中任意一个组件发生故障时，所述路基桥接列控中心计算设备即不能完成原有功能，则判定所述路基桥接列控中心计算设备内的组件为串联关系；

对于所述路基桥接列控中心计算设备内存在的组件，若其中任意一个组件发生故障时，其余组件均保持正常工作，所述路基桥接列控中心计算设备仍可完成原有功能，则判定所述路基桥接列控中心计算设备内的组件为并联关系；

若所述路基桥接列控中心计算设备内只存在串联和并联两类连接关系时，则判定所述路基桥接列控中心计算设备内的组件为混联关系；

若所述路基桥接列控中心计算设备均不属于串联、并联或混联的关系，则进行S1的内容。

优选的，S2中，有向边或无向边的判定准则为：在最小路集S中，若任意两个节点同时以顺序和逆序的连接方式存在，则当前两个节点之间的边为无向边，若不存在则为有向边。

优选的，S5的具体内容包括：

在所述关键桥路节点在连通的情况下，在原有的所述内部组件连通图G(V，E)的基础上，去除所述关键桥路节点，保留因所述关键桥路节点而导通的其他路径，完成所述路基桥接列控中心计算设备中各节点之间连接方式的重构；

在所述关键桥路节点在断开的情况下，在原有的所述内部组件连通图G(V，E)的基础上，去除所述关键桥路节点以及因所述关键桥路节点而导通的其他路径，完成所述路基桥接列控中心计算设备中各节点之间连接方式的重构。

优选的，S6的具体内容包括：

在所述关键桥路节点在连通的情况下，根据S5中重构的连接关系计算所述路基桥接列控中心计算设备的端端确信可靠度；

在所述关键桥路节点在断开的情况下，根据S5中重构的连接关系计算所述路基桥接列控中心计算设备的端端确信可靠度；

其中，端端确信可靠度的计算过程中：如果设备与设备之间构成串联关系，则两者的可靠度计算用∧算符，表示两者取小；如果设备与设备之间构成并联关系，则用∨算符，表示两者取大。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法，本发明能够在给出列控中心计算设备各组件的确信可靠度的基础上，运用不确定理论对具有桥接可靠性结构的列控中心计算设备进行确信可靠度计算分析，能够有效辅助工程设计人员在无大量设备组件故障信息的条件下计算评估列控中心计算设备的可靠性指标。本发明具有很好的适用性，适用于具有桥接可靠性结构的其它类似列控设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法的流程图；

图2附图为本发明实施例提供的某种列控中心计算设备的拓扑图；

图3附图为本发明实施例提供的桥路性能完好时，重构后设备的联接图；

图4附图为本发明实施例提供的桥路性能故障时，重构后设备的联接图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1.根据路基桥接列控中心计算设备的内部组件连通图G(V，E)，获取所有从信源端至信宿端且不重复经过同一组件的连通路径，作为最小路集S；其中，各组件为节点V，节点与节点之间的连通关系为边E；

S2.根据最小路集S中的连通路径，判定各节点之间的边为有向边或无向边，当内部组件连通图G中同时存在无向边和有向边时，路基桥接列控中心计算设备中具有桥路通路，无向边为路基桥接列控中心计算设备的桥路；

S3.获取两端均为无向边的节点作为路基桥接列控中心计算设备的关键桥路节点；

S4.针对所述关键桥路节点，在桥路节点二元通断情况下枚举设备所有可能出现的故障逻辑；

S5.分别在关键桥路节点在连通和断开的两种情况下，重构路基桥接列控中心计算设备中各节点之间的连接方式；

S6.根据重构后的连接方式，分别计算在关键桥路节点在连通和断开的两种情况下，路基桥接列控中心计算设备的端端确信可靠度；

S7.根据S6所得到的两种端端确信可靠度，合并计算路基桥接列控中心计算设备的确信可靠度R_All，其中：

式中，R_V5表示对应V₅设备正常工作的可靠度，表示V₅设备正常工作时其余设备的端端确信可靠度；/> 表示V₅设备故障时其余设备的端端确信可靠度。

为了进一步实施上述技术方案，还包括以下内容：

根据路基桥接列控中心计算设备的内部组件的连接关系，判定路基桥接列控中心计算设备内部组件的连接关系类型，连接关系类型包括串联、并联、混联和桥联；

判断连接关系类型的具体方法包括：

对于路基桥接列控中心计算设备内存在的组件，若其中任意一个组件发生故障时，路基桥接列控中心计算设备即不能完成原有功能，则判定路基桥接列控中心计算设备内的组件为串联关系；

对于路基桥接列控中心计算设备内存在的组件，若其中任意一个组件发生故障时，其余组件均保持正常工作，路基桥接列控中心计算设备仍可完成原有功能，则判定路基桥接列控中心计算设备内的组件为并联关系；

若路基桥接列控中心计算设备内只存在串联和并联两类连接关系时，则判定路基桥接列控中心计算设备内的组件为混联关系；

若路基桥接列控中心计算设备均不属于串联、并联或混联的关系，则进行S1的内容。

为了进一步实施上述技术方案，S2中，有向边或无向边的判定准则为：在最小路集S中，若任意两个节点同时以顺序和逆序的连接方式存在，则当前两个节点之间的边为无向边，若不存在则为有向边。

为了进一步实施上述技术方案，S5的具体内容包括：

在关键桥路节点在连通的情况下，在原有的内部组件连通图G(V，E)基础上，去除关键桥路节点，保留因关键桥路节点而导通的其他路径，完成路基桥接列控中心计算设备中各节点之间连接方式的重构；

在关键桥路节点在断开的情况下，在原有的内部组件连通图G(V，E)基础上，去除关键桥路节点以及因关键桥路节点而导通的其他路径，完成路基桥接列控中心计算设备中各节点之间连接方式的重构。

为了进一步实施上述技术方案，S6的具体内容包括：

在关键桥路节点在连通的情况下，根据S5中重构的连接关系计算路基桥接列控中心计算设备的端端确信可靠度；

在关键桥路节点在断开的情况下，根据S5中重构的连接关系计算路基桥接列控中心计算设备的端端确信可靠度。

下面将结合实例来对上述方法进行进一步说明：

某种路基桥接列控中心计算设备的各组件及其连接如图2所示，图中各设备组件的功能如下表：

表1路基桥接列控中心计算设备组件及功能表

路基桥接列控中心计算设备中存在着串联，并联，混联，桥联等多种联接方式，需要给出路基桥接列控中心计算设备桥联的判定准则。在给出桥路判定方法前，首先应给出路基桥接列控中心计算设备串、并、混联的判定准则：

串联判定准则：对于系统内存在的这7个设备，如果当其中任意一个设备发生故障，系统即不能完成其原有功能，则判定这7个设备为串联关系。

并联判定准则：对于系统内存在的这7个设备，一次故障一个设备，当其中任意1个～6个设备发生故障，系统内其它6个到1个无故障设备保持正常工作时，系统仍可完成原有功能，则判定这7个设备为并联关系。

混联判定准则：系统内的所有设备只存在串联，并联两类关系时，则判定该系统为混联系统。

接下来给出路基桥接列控中心计算设备桥路判定准则：

如图2所示，在设备中，设备抽象为节点V＝(V₁，V₂，...，V₇)和边E＝(E₁，E₂，...，E₁₄)的有限集合。(V，E)组成了一个设备连通图G。E中的元素是G的边，且设备中信息传输时同时满足如下条件：

1)信息在传输时从信源端进入，从信宿端输出。

2)信息不能重复经过同一个组件。

满足条件的所有可能的连接方式称为这个设备从信源端到信宿端的最小路集S。若某两个节点同时以顺序及逆序连接的方式存在于S中，则称连接这两个节点的边为无向边，若不存在，则称连接两个节点的边为有向边。在图2中，信息从信源端输入，从信宿端输出，系统的最小路集为：

{(V₁，V₂，V₆)，(V₁，V₅，V₆)，(V₁，V₅，V₇)，(V₁，V₂，V₆，V₅，V₇)，(V₁，V₅，V₃，V₄，V₇)，(V₁，V₂，V₆，V₅，V₃，V₄，V₇)，(V₁，V₂，V₅，V₆)，(V₁，V₂，V₅，V₇)，(V₁，V₂，V₅，V₄，V₇)，(V₁，V₂，V₅，V₃，V₄，V₇)，(V₃，V₄，V₇)，(V₃，V₅，V₆)，(V₃，V₅，V₇)，(V₃，V₄，V₇，V₅，V₆)，(V₃，V₅，V₁，V₂，V₆)，(V₃，V₄，V₇，V₅，V₁，V₂，V₆)，(V₃，V₄，V₅，V₆)，(V₃，V₄，V₅，V₇)，(V₃，V₄，V₅，V₂，V₆)，(V₃，V₄，V₅，V₁，V₂，V₆)}

按照判定准则，E₅，E₆，E₈，E₉，E₁₃，E₁₄为无向边(以红色进行标注)。

若在G中同时存在无向边与有向边，则判定设备G中具有桥路通路，无向边为设备G的桥路。当节点的两端均是无向边时，该节点为设备的关键桥路节点。在图2中，按照性质，V₅为设备的关键桥路节点。

在不确定桥组件二元通断情况下，枚举列控中心计算设备所有可能的故障组合。

对于如图2所示的设备连通图来说，根据无向边和有向边的定义，E₁，E₂，E₃，E₄，E₇，E₁₀，E₁₁，E₁₂为有向边，E₅，E₆，E₈，E₉，E₁₃，E₁₄为无向边。V₅为关键桥路节点。

在确定了关键桥路节点后，在桥路节点二元通断情况下列出所有可能的故障组合，按照图2，仅有V₅为桥路节点，因此只需考虑V₅连通或断开两种情况。

当桥路性能完好时，即V₅连通时，联接方式如图3所示，其中，P₁，P₂，P₃，P₄，P₆，P₇均为不确定测度组件。

当桥路性能故障时，即V₅断开。重构后设备的联接方式如图4所示，其中，P₁，P₂，P₃，P₄，P₆，P₇均为不确定测度组件。

当桥路完好时，重构的设备联接方式如图3所示，各组件确信可靠度如下所示：

此时设备的端端确信靠度R计算方法为：

当桥路故障时，重构的设备联接方式如图4所示，此时设备的端端确信可靠度R计算方法为：

基于上述内容，合并计算路基桥接列控中心计算设备的确信可靠度。

路基桥接列控中心计算设备端端确信可靠度是每种逻辑情况下确信可靠度的总和，得到路基桥接列控中心计算设备确信可靠度R_All为：

R_V5表示对应V₅设备正常工作的可靠度，表示V₅设备正常工作时其余设备的端端确信可靠度。/> 表示V₅设备故障时其余设备的端端确信可靠度，则路基桥接列控中心计算设备确信可靠度R_All：

本实施例中给定各组件确信可靠度，各组件确信可靠度如下表所示：

表2组件确信可靠度表

此时设备的端端确信靠度R计算方法为：

[(0.995∨0.995)∧(0.99∨0.99)]∧(0.98∨0.98)＝0.9653

当桥路故障时，重构的设备联接方式如图4所示，此时设备的端端确信可靠度R计算方法为：

列控中心计算设备的确信可靠度R_All为：

R_All＝0.985*[(0.995∨0.995)∧(0.99∨0.88)]∧(0.98∨0.98)+0.015*(0.995∨0.99∨0.98)∧(0.995∨0.99∨0.98)＝0.98

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.根据路基桥接列控中心计算设备的内部组件连通图G(V，E)，获取所有从信源端至信宿端且不重复经过同一组件的连通路径，作为最小路集S；其中，各组件为节点V，节点与节点之间的连通关系为边E；

S2.根据最小路集S中的连通路径，判定各节点之间的边为有向边或无向边，当所述内部组件连通图G中同时存在无向边和有向边时，所述路基桥接列控中心计算设备中具有桥路通路，无向边为所述路基桥接列控中心计算设备的桥路；

S3.判定两端均为无向边的节点作为所述路基桥接列控中心计算设备的关键桥路节点；

S4.针对所述关键桥路节点，在桥路节点二元通断情况下枚举设备所有可能出现的故障逻辑；

S5.分别在所述关键桥路节点在连通和断开的两种情况下，重构所述路基桥接列控中心计算设备中各节点之间的连接方式；

S6.根据重构后的连接方式，分别计算在所述关键桥路节点在连通和断开的两种情况下，所述路基桥接列控中心计算设备的端端确信可靠度；

S7.根据S6所得到的两种端端确信可靠度，合并计算路基桥接列控中心计算设备的确信可靠度R_All，其中：

式中，R_bridge表示桥接设备正常工作的可靠度，表示桥接设备正常工作下的端端确信可靠度；/> 表示桥接设备故障下的端端确信可靠度。

2.根据权利要求1所述的一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法，其特征在于，还包括以下内容：

根据所述路基桥接列控中心计算设备的内部组件的连接关系，判定所述路基桥接列控中心计算设备内部组件的连接关系类型，所述连接关系类型包括串联、并联、混联和桥联；

判断所述连接关系类型的具体方法包括：

对于所述路基桥接列控中心计算设备内存在的组件，若其中任意一个组件发生故障时，所述路基桥接列控中心计算设备即不能完成原有功能，则判定所述路基桥接列控中心计算设备内的组件为串联关系；

对于所述路基桥接列控中心计算设备内存在的组件，若其中任意一个组件发生故障时，其余组件均保持正常工作，所述路基桥接列控中心计算设备仍可完成原有功能，则判定所述路基桥接列控中心计算设备内的组件为并联关系；

若所述路基桥接列控中心计算设备内只存在串联和并联两类连接关系时，则判定所述路基桥接列控中心计算设备内的组件为混联关系；

若所述路基桥接列控中心计算设备均不属于串联、并联或混联的关系，则进行S1的内容。

3.根据权利要求1所述的一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法，其特征在于，S2中，有向边或无向边的判定准则为：在最小路集S中，若任意两个节点同时以顺序和逆序的连接方式存在，则当前两个节点之间的边为无向边，若不存在则为有向边。

4.根据权利要求1所述的一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法，其特征在于，S5的具体内容包括：

在所述关键桥路节点在连通的情况下，在原有的所述内部组件连通图G(V，E)基础上，去除所述关键桥路节点，保留因所述关键桥路节点而导通的其他路径，完成所述路基桥接列控中心计算设备中各节点之间连接方式的重构；

在所述关键桥路节点在断开的情况下，在原有的所述内部组件连通图G(V，E)基础上，去除所述关键桥路节点以及因所述关键桥路节点而导通的其他路径，完成所述路基桥接列控中心计算设备中各节点之间连接方式的重构。

5.根据权利要求1所述的一种路基桥接列控中心计算设备确信可靠度计算方法，其特征在于，S6的具体内容包括：

在所述关键桥路节点在连通的情况下，根据S5中重构的连接关系计算所述路基桥接列控中心计算设备的端端确信可靠度；

在所述关键桥路节点在断开的情况下，根据S5中重构的连接关系计算所述路基桥接列控中心计算设备的端端确信可靠度；

其中，端端确信可靠度的计算过程为：如果设备与设备之间构成串联关系，则两者的可靠度计算用∧算符，表示两者取小；如果设备与设备之间构成并联关系，则用∨算符，表示两者取大。