高速铁路信号系统安全评估基础理论与方法研究

High-speed railway plays an irreplaceable role in the process of social development and economic construction.High-speed railway signal system is a complex system, which improves and ensures the effectiveness and credibility of independent safety evaluation of high-speed railway signal system, facing many problems such as “highly systemic”, “complex technical characteristics”, and “lack of standardized scientific method”. This project is going to construct the high-speed railway signal system accident analysis model, systematically reveal induction mechanisms, formation mechanisms and accident propagations which related to some aspects such as human-machine-environment in high-speed railway system; improve the safety risk analysis method of high-speed railway signal system, construct the top risk database of high-speed signal core system;build the high-speed signal evidence chain model, develop the evidence chain dynamic tracking and management technology suiting to the high-speed railway signal system safety assessment, and develop the corresponding supporting tools; study the general safety demonstration model of high-speed railway signal system, develop the evaluation technology of safety assessment credibility;build the safety testing requirements model of high-speed railway signal system, establish the third party safety validation testing technology demonstration platform.This project can improve the overall safety level of high-speed railway signal system, and ensure the efficient and safety operation of the high-speed train.

高速铁路信号系统是复杂的社会技术系统，提高和保证高速铁路信号系统独立安全评估有效性和可信性，面临着“系统技术复杂”、“安全特征复杂”、“缺乏高质量客观证据有效评估方法”等难题。本项目拟通过建立高速铁路信号系统事故致因模型，系统地揭示高速铁路信号系统中人-机-环等方面事故诱导机制、成因链及危险演化传播规律，提出适合我国高速铁路信号系统特点的安全风险分析方法。研究各类安全证据的属性和分类，建立高速铁路信号证据链模型，形成适用于高速铁路信号系统安全评估的证据链维护与管理技术。研究高速铁路信号系统通用安全论证模式，提出安全论证可信性的评价技术。建立高速铁路信号系统安全测试需求模型，提出适合于高速铁路信号系统第三方安全测试方法及测试案例生成技术，构建一个第三方安全测试技术验证的示范平台。本项目研究对于提高我国高速铁路信号系统整体安全水平，保证高速列车安全高效运行具有重要的基础性和战略性意义。

高速铁路信号系统是复杂的社会技术系统，随着我国高速铁路系统安全评估实施的不断深入，面临着“系统技术复杂”、“安全特征复杂”、“缺乏高质量客观证据有效评估方法”等难题。本项目围绕“提高和保证高速铁路信号系统独立安全评估有效性和可信性”这一科学问题，设置了事故致因机理、安全论证方法、第三方安全测试方法等三个研究内容。项目主要研究成果体现为：.1.完成了高速铁路信号系统事故致因要素及其耦合关系，提出了基于系统论的高速铁路信号系统定性危险辨识与分析方法。运用神经网络、机器学习等分析方法，分析了高铁信号事故的致因要素和不同要素的趋势特征。 .2. 提出了基于复杂网络理论的高速铁路系统信号系统安全风险状态的分析方法。针对信号系统“主动安全防护”特征，实现对高速铁路信号危险的时序特征、概率特征的辨识和计算。针对信号系统“定制化开发”特征，提出了场景驱动的信号危险分析架构，并形成高速铁路信号系统危险分析工具，生成高速铁路信号系统危险数据库。.3. 提出了基于安全证据链建模方法与可信性评价方法，建立信号系统高速铁路信号系统安全证据链的基本结构。提出了将轨道交通所应用的信号系统安全标准的参考概念框架模型，提出了统一的证据链构建思想，并提出了证据链的可信性评价机制，成果应用在高速铁路信号工程安全评估示范案例中。.4.提出了基于危险驱动的高速铁路信号系统第三方安全测试危险场景构建与自动案例生成技术。引入变异测试技术，研究了高速铁路信号系统测试案例自动生成、评价和优化方法，建立了符合高速铁路信号系统第三方安全测试的危险驱动机制，提出了时间自动机模型的混合在线一致性测试方法，搭建了安全测试平台环境。.本项目对高速铁路信号系统安全评估所涉及关键技术环节提出了可实施的解决方案，对于提升我国高速铁路信号系统安全评估实施质量，提高我国高速铁路信号系统整体安全水平，保证高速列车安全高效运行具有重要的基础性和战略性意义。