基于网络拓扑理论的高速列车可靠性分析系统的研究与实现

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1、学校代码：密级：公开；交乂孳硕士学位论文基于网络拓扑理论的高速列车可靠性分析系统的研究与实现作者姓名何鑫学科专业计算机科学与技术指导教师荆涛教授培养院系计算机与信息技术学院二零一五年三月硕士学位论文基于网络拓扑理论的高速列车可靠性分析系统的研宄与实现作者：何鑫导师：荆涛北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以

2、为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：一工签字曰期：年月作日签字日期年；月淡日中图分类号：学校代码：：密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于网络拓扑理论的高速列车可靠性分析系统的研宄与实现作者姓名：何鑫学号：导师姓名：荆涛职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：计算机科学与技术研究方向：网络管理与通信软件北京交通大学年月致谢本论文的工作是在我的导师荆涛教授和高勃老师的悉心指导下完成的，两位老师严谨的治学态度和科学的工作方法给予了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两位老师多年来对

3、我在学习、研究、工作中的指导、鼓励和认可。荆涛教授、高勃老师悉心指导我完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我极大的关心和帮助，在我的论文撰写、课题研究期间提出了许多宝贵意见，在此表示衷心的谢意。同时，也感谢实验室的林帅博士对我的论文及科研工作提出的宝贵意见。在实验室工作及撰写论文期间，实验室的张锐、任印政、秦占明、乔宇寒、关世显及室友宏亮、罗干等同学对我论文的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。此外，也感谢在日常工作、学习中给予我关心的所有老师、朋友。最后，特别感谢我的家人，他们给予我一如既往的支持、鼓励和无私的爱，使我能够更加投入学习，目标

4、更加明确的前进。北京交通大学硕士学位论文摘要摘要近年来，我国的铁路事业得到了飞速发展，高速铁路的出现更是极大的压缩了时间和空间，改变着人们的生活方式。高速铁路在方便人们出行的同时，其可靠性也是人们关注的焦点。然而目前对于高速列车系统可靠性分析还停留在传统单一的研究方法上，这显然无法满足高速列车系统结构复杂、设备关联多样的特点。因此，如何对高速列车系统这种复杂结构做出整体性的可靠性分析自然是研宄的重点所在。本文针对高速列车系统的结构组成特点和系统单元的关联关系，以网络拓扑理论为基础，将高速列车系统抽象为一种新型的网络模型。该模型将系统单元抽象为节点，系统单元的故障率抽象为

5、节点属性，将单元间的关联关系抽象为边，关联强度抽象为边的权值，以此构建一种反映高速列车系统结构组成和特性的网络模型。对于节点较多、结构较复杂的网络模型，也可按照上述方式将其分割为多个子系统，再将子系统看作节点，子系统间的作用关系看作边构建网络模型。釆用这种方式构建出的模型具有结构化、模块化、网络化等特点。在该网络模型的基础上，结合蒙特卡罗算法对该模型做出可靠性分析，综合分析出一种基于网络理论的可靠性研究方法。该方法综合考虑节点间的相互关系及节点本身的属性，而不同于以往仅仅依赖节点故障率的研宂方法。通过蒙特卡罗模拟算法进行多次独立重复试验得出系统平均故障间隔时间来评估系统

6、可靠性，并结合系统组成结构得出系统关键节点，进而对整个高速列车系统的可靠性做出综合分析。经实验验证，该方法可以作为高速列车系统可靠性研究新的参考方法。基于上述理论及实验结果，本文针对高速列车系统基本结构和工作原理，采用语言和开发框架设计并实现高速列车可靠性分析系统。该系统通过结合高速列车故障数据及设备关联关系对其进行可靠性分析，分析结果对高速列车系统可靠性研宄有一定的借鉴意义。关键词：高速列车系统；网络拓扑理论；系统可靠性；可靠性模型；蒙特卡罗分类号：北京交通大学硕士学位论文，，，北京交通大学硕士学位论文：：北京交通大学硕士学位论文目录目录觀弓胃研究背景及意义国内外研究

7、现状传统的高速列车系统可靠性研宄现状基于网络拓扑理论的高速列车系统可靠性研究现状研究目标与内容研究目标研宄内容论文组织结构与技术路线论文组织结构论文技术路线网络拓扑理论网络拓扑及常用统计指标平均路径长度节点度和度分布聚集系数介数网络弹性常见网络拓扑模型规则网络随机网络本章小结系统可靠性理论系统可靠性概念系统可靠性分类可靠性分析常用指标可靠度函数北京交通大学硕士学位论文目录故障率平均故障前时间和平均故障间隔时间常用概率分布指数分布正态分布对数正态分布威布尔分布本章小结高速列车可靠性分析系统总体设计与详细设计系统总体设计系统背景及目标基本功能