基于特征量的轨道交通枢纽自动扶梯动态风险分析方法技术

本发明专利技术涉及一种基于特征量的轨道交通枢纽自动扶梯动态风险分析方法，包括：S1.构建故障传播链步骤：S2.构建风险传播链步骤：S3.计算风险传播链的故障概率步骤：S4.计算故障后果值步骤：S5.计算风险后果值步骤。本发明专利技术的有益效果在于，针对区域轨道交通枢纽内自动扶梯的动态风险传播问题，基于特征量的分析方法，选择电压不平衡度作为特征量，通过对自动扶梯电气故障风险源以及某一故障风险链条风险传播过程的信息采集和计算处理，构建了自动扶梯的故障率随风险源特征量变化的关系模型，通过对交通枢纽内客流指标如安全性、高效性的计算，得到自动扶梯故障的后果风险值。

【技术实现步骤摘要】
基于特征量的轨道交通枢纽自动扶梯动态风险分析方法
本专利技术属于轨道交通领域，特别涉及一种基于特征量的轨道交通枢纽自动扶梯动态风险分析方法。
技术介绍
目前国内对于自动扶梯的风险分析和评价主要依据标准GB/T20900-2007《电梯、自动扶梯和自动人行道风险评价和降低的方法》。该标准对自动扶梯风险评价的方法和程序做了原则性的规定，为电梯和自动扶梯的风险评价、分析及相关的研究提供了重要参考，但由于缺乏统计数据分析，在实际应用该标准进行风险分析和评价时，确定风险的严重程度和发生概率这两个最关键环节还是主要依赖评价组专家的主观判断和评定。自动扶梯的风险后果在区域轨道交通内主要体现在客流风险方面，客流发生风险的位置主要位于枢纽内的服务设施处，现有对轨道交通枢纽服务设施的建模研究主要集中在两个方面：一是基于服务设施的具体物理形态和乘客个体参数进行微观层面的仿真建模研究，如社会力模型、元胞自动机模型等；二是基于服务设施的设计参数和乘客群体的统计规律进行中观层面的解析建模。针对自动扶梯的风险分析，前人更多的是对已经发生的事故案例的统计分析，以及采用特征量的方法对自动扶梯的动态可靠性进行分析，尚没有特征量与故障风险链相结合的分析方法报道，也没有关于自动扶梯故障对轨道交通枢纽内客流的动态影响结果模型的构建的报道，自动扶梯电气故障的风险控制缺乏技术支撑。
技术实现思路
为了解决本专利技术所提出的各项技术问题，本专利技术提供一种基于特征量的轨道交通枢纽自动扶梯动态风险分析方法，其中制动扶梯结构主要包括驱动装置、梯路、扶手装置与安全保护装置等，包括因电压不平衡导致的自动扶梯故障风险链的建模步骤：S1.构建故障传播链步骤：选择牵引电机作为对象，建立自动扶梯的故障传播链；故障传播链依次包括：定子电压不平衡、牵引电机振动异常、电子转子转动异常或电机对桁架的冲击力增大、子转子转动异常导致的电机因故障停运或电机对桁架的冲击力增大导致的自动扶梯机械结构故障、自动扶梯故障停运；S2.构建风险传播链步骤：以电压不平衡度作为风险传播链的风险源，计算电压不平衡度对自动扶梯故障率的影响，建立自动扶梯的风险传播链；风险传播链依次包括：电压不平衡度表征的定子电压不平衡、振动速度表征的电子转子转动异常或振动加速度表征的电机对桁架的冲击力增大、牵引电机故障率P1表征的电机因故障停运或桁架故障率P2表征的自动扶梯机械结构故障、自动扶梯故障率表征的自动扶梯故障停运；S3.计算风险传播链的故障概率步骤：按照公式I计算风险传播链的故障概率P，P＝1-(1-P1)*(1-P2)IS4.计算故障后果值步骤：以安全性SA、高效性EF作为客流风险的指标，进行交通枢纽自动扶梯风险后果分析，按照公式II计算，得到故障后果值C；C＝ρ1*(1-SA)+ρ2*(1-EF)II其中，ρ1表示安全性SA的权重、ρ2表示高效性EF的权重。本专利技术提供一种基于特征量的轨道交通枢纽自动扶梯动态风险分析方法还包括因电压不平衡导致的自动扶梯风险后果的处理步骤：S5.计算风险后果值步骤：风险后果值R用于计算风险等级，按照公式III计算风险后果值R，R＝P*CIII式中，R表示风险后果值，P表示风险传播链的故障概率，C表示故障后果值。本专利技术提供一种基于特征量的轨道交通枢纽自动扶梯动态风险分析方法还包括：S6.风险预警步骤：根据电压不平衡度与牵引电机故障率P1的关系，建立特征量值与风险后果值R及风险等级的关系，根据预警目的不同设定电压不平衡度阈值后，监测电压不平衡度的大小，系统输出风险预警信号。本专利技术提供一种基于特征量的轨道交通枢纽自动扶梯动态风险分析方法还包括：S7.风险等级设定步骤：依据风险后果值R将风险等级划分为5级，当R>0.4，则判断为“风险很高”；当0.3<R≤0.4，则判断为“风险较高”；当0.2<R≤0.3，则判断为“风险中等”；当0.1<R≤0.2，则判断为“风险较低”；当R≤0.1，则判断为“风险很低”。本专利技术的安全性信息SA优选按照公式IV计算，高效性信息EF按照公式V计算，其中Sm为节点发生拥堵时的人均面积，用ES(单位m2/ped；ρp：客流密度)表示人均面积，SA表示安全性信息；EF＝e-ET/MTV其中MT为乘客在节点的最大容忍耗费时间，ET表示乘客的平均耗费时间。本专利技术的电压不平衡度信息优选按照公式VI计算；式中VUF表示电压不平衡度；分别代表正序电压和负序电压的复数或相量形式，其中分别为绕组三相相电压复数形式；算子b相量乘以a就表示将b相量逆时针旋转120°，同理a2代表逆时针旋转240°，且有1+a+a2＝0。本专利技术的S2步骤的风险传播链中，牵引电机故障率P1表征的电机因故障停运的风险分析方法包括如下步骤：S2.1计算电压不平衡度与电机振动值的正比关系；S2.2计算电机故障率随电机振动值的正比关系；S2.3计算电压不平衡度与电机故障率的正比关系。本专利技术的S2步骤的风险传播链中，桁架故障率P2表征的自动扶梯机械结构故障的风险分析方法包括如下步骤：S2.1计算点安全系数与电机垂向加速度的变化关系；S2.2计算安全系数与桁架故障率变化关系；S2.3计算垂向加速度与桁架故障率的变化关系。本专利技术的有益效果在于，针对区域轨道交通枢纽内自动扶梯的动态风险传播问题，提供了一种基于特征量的轨道交通枢纽自动扶梯动态风险分析方法，基于特征量的分析方法，选择电压不平衡度作为特征量，通过对自动扶梯电气故障风险源以及某一故障风险链条风险传播过程的信息采集和计算处理，构建了自动扶梯的故障率随风险源特征量变化的关系模型，通过对交通枢纽内客流指标如安全性、高效性的计算，得到自动扶梯故障的后果风险值。通过实施例表明，自动扶梯电气故障是导致客流风险增加的一个重要因素，并且不同位置的扶梯故障导致的风险后果有较大区别，因此可通过监测风险源特征量的大小，基于阈值给出预警信号，为交通枢纽内自动扶梯电气故障的风险控制提供有效的技术支撑。附图说明图1:自动扶梯结构组成示意图；图2:自动扶梯工作原理示意图；图3:自动扶梯驱动装置故障风险传播链示意图；图4:电压不平衡度与振动值的关系示意图；图5:电机故障率随电机振动值变化的曲线示意图；图6:电压不平衡度与电机故障率的关系曲线示意图；图7:考察点安全系数与电机垂向加速度的关系示意图；图8:安全系数与桁架故障率关系曲线图示意图；图9:垂向加速度与桁架故障率的关系示意图；图10:重庆北站平面仿真图；图11:重庆北站三维仿真图；图12:候车流线扶梯和楼梯(A和A1)示意图；图13:上车流线扶梯和楼梯(B和B1)示意图；图14:A扶梯故障A1楼梯客流密度变化曲线图；图15:B扶梯故障B1楼梯客流密度变化曲线图；图16:ISO2372机器振动分级表和电机设备分类示意图。具体实施方式下文实施例中，涉及的表格和附图是为了解释本专利技术的原理的，有助于理解各个实施例提供的技术方案解决技术问题的原理，某些情况下不能理解为解释技术问题的技术手段本身。另外，以下实施例不打算具体描述本领域普通技术人员如何根据本专利技术的技术方案来进行利用包括计算机技术在内自然规律来解决本专利技术所提出的技术问题的每个细节。本专利技术的涉及的自动扶梯包括但不限于GB16899-2011新国标中定义的自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于特征量的轨道交通枢纽自动扶梯动态风险分析方法，所述自动扶梯包括固定在一起的牵引电机与机械桁架，其特征在于，包括如下因电压不平衡导致的自动扶梯故障风险链的建模步骤：S1.构建故障传播链步骤：选择牵引电机作为对象，建立所述自动扶梯的故障传播链；所述故障传播链依次包括：定子电压不平衡、牵引电机振动异常、电子转子转动异常或电机对桁架的冲击力增大、子转子转动异常导致的电机因故障停运或电机对桁架的冲击力增大导致的自动扶梯机械结构故障、自动扶梯故障停运；S2.构建风险传播链步骤：以电压不平衡度作为风险传播链的风险源，计算所述电压不平衡度对自动扶梯故障率的影响，建立所述自动扶梯的风险传播链；所述风险传播链依次包括：电压不平衡度表征的定子电压不平衡、振动速度表征的电子转子转动异常或振动加速度表征的电机对桁架的冲击力增大、牵引电机故障率P1表征的电机因故障停运或桁架故障率P2表征的自动扶梯机械结构故障、自动扶梯故障率表征的自动扶梯故障停运；S3.计算风险传播链的故障概率步骤：按照公式I计算所述风险传播链的故障概率P，P＝1‑(1‑P1)*(1‑P2)          IP1表示牵引电机故障率、P2表示桁架故障率。...

【技术特征摘要】
1.一种基于特征量的轨道交通枢纽自动扶梯动态风险分析方法，所述自动扶梯包括固定在一起的牵引电机与机械桁架，其特征在于，包括如下因电压不平衡导致的自动扶梯故障风险链的建模步骤：S1.构建故障传播链步骤：选择牵引电机作为对象，建立所述自动扶梯的故障传播链；所述故障传播链依次包括：定子电压不平衡、牵引电机振动异常、电子转子转动异常或电机对桁架的冲击力增大、子转子转动异常导致的电机因故障停运或电机对桁架的冲击力增大导致的自动扶梯机械结构故障、自动扶梯故障停运；S2.构建风险传播链步骤：以电压不平衡度作为风险传播链的风险源，计算所述电压不平衡度对自动扶梯故障率的影响，建立所述自动扶梯的风险传播链；所述风险传播链依次包括：电压不平衡度表征的定子电压不平衡、振动速度表征的电子转子转动异常或振动加速度表征的电机对桁架的冲击力增大、牵引电机故障率P1表征的电机因故障停运或桁架故障率P2表征的自动扶梯机械结构故障、自动扶梯故障率表征的自动扶梯故障停运；S3.计算风险传播链的故障概率步骤：按照公式I计算所述风险传播链的故障概率P，P＝1-(1-P1)*(1-P2)IP1表示牵引电机故障率、P2表示桁架故障率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：因电压不平衡导致的自动扶梯风险后果的处理步骤：S4.计算故障后果值步骤：以安全性SA、高效性EF作为客流风险的指标，进行交通枢纽自动扶梯风险后果分析，按照公式II计算，得到故障后果值C；C＝ρ1*(1-SA)+ρ2*(1-EF)II其中，ρ1表示安全性SA的权重、ρ2表示高效性EF的权重S5.计算风险后果值步骤：所述所述风险后果值R用于计算风险等级，按照公式III计算所述风险后果值R，R＝P*CIII式中，R表示风险后果值，P表示风险传播链的故障概率，C表示故障后果值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：S6.风险预警步骤：根据所述电压不平衡度与牵引电机故障率P1的关...

【专利技术属性】
技术研发人员：董炜，丁世革，孙新亚，吉吟东，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11