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        R公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價研究

        日期:2021-04-02 作者: 碩博論文網 編輯:vicky 點擊次數:97
        論文價格: 150元 論文編號: sb2021031208552634914 論文字數:32633 所屬欄目:工程碩士
        論文地區:中國 論文語種:中文 論文用途:碩士畢業論文 Master Thesis
        本研究結果如下:(1) 通過對脆弱性相關文獻資料的學習,結合 R 公司鐵路橋健康監測系統的特點,根據研究范圍的界定,給出 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性的概念,認為脆弱性是抵抗干擾的能力,可以通過系統脆弱性的暴露度,敏感度,適應度來衡量。(2) 通過扎根理論分析 R 公司鐵路橋健康監測系統的公司日志和相關文獻,得出了 R 公司鐵路橋健康監測系統的脆弱性因素,利用層次分析法和多級可拓評價算法結合專家打分法建立了科學有效的 R 公司鐵路橋健康監測系統評價體系。

        1 引言

        1.1 研究的背景和意義
        到 2018 年底我國鐵路總里程數達到了 13.1 萬公里以上,位居世界第一,其中鐵路橋占據了 40%以上,鐵路橋健康監測的目的是對鐵路橋結構進行監測,保證鐵路橋結構足夠可靠和安全,鐵路橋健康監測系統脆弱性評價研究具有重大社會、經濟、政治乃至軍事意義。通常情況下鐵路橋所處的環境惡劣,受力較大并且復雜,為保障其正常運營和服務,防止因鐵路橋健康監測系統質量問題導致災害發生,有必要對鐵路橋健康監測系統進行脆弱性評價研究。隨著國內外學者對鐵路橋健康監測系統的深入研究,目前對鐵路橋健康監測系統的研究手段已經比較可靠成熟,然而可靠性分析、系統集成和安全性是鐵路橋健康監測系統研究的主流,但在他的脆弱性分析與評價方面研究的人卻比較少。脆弱性是伴隨著系統一直存在的,是導致系統發生故障或事故的核心要素,研究鐵路橋健康監測系統能夠從本質出發分析脆弱性因素幫助企業更全面更深入的提高產品效用減少成本、防止錯誤和事故。R 公司是一家從事鐵路橋監測近十年的科技公司,主要從事鐵路橋健康監測系統的研究和建設,其鐵路橋健康監測系統應用到的項目涉及到國內大大小小近百個重要的鐵路橋,R 公司除了擁有豐富資源和項目經驗為基礎支撐外,還應不斷降低其鐵路橋健康監測系統脆弱性等級,使其在未來能夠持續發展,因此進行 R 公司鐵路橋健康監測系統的脆弱性評價研究是很有意義的。
        十幾年的發展過程中 R 公司鐵路橋健康監測系統由于脆弱性的存在導致在商務、技術和成本部分存在著以下問題:1) 商務上管理手段落后,資源配置不當,2) 技術上測量不準,誤差范圍較大,使用不便捷,3) 成本上浪費嚴重成本高效用低。由于這些問題的存在導致了R公司鐵路橋健康監測系統存在著高度的脆弱性,距離該行業一流產品還有很大的差距具有很大的提升空間,該項研究能夠幫助其減少差距,因此進行 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價研究是很有必要的。本文通過扎根理論從公司日志和相關文獻中提取 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價指標,利用層次分析法建立R公司鐵路橋健康監測系統的脆弱性評價體系,通過多級可拓算法計算得出脆弱性數值及等級,根據脆弱性評價的結果提出科學的改善建議,從而幫助 R 公司產品不斷提高質量,通過提高該產品質量引起該行
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        1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 國內研究現狀
        國內相對于國外對脆弱性的研究起步比較晚,但由于中國研究人員眾多,在很短的時間內就進行了如自然災害學、金融學、生態學等比較系統的研究,研究的內容主要包括:脆弱性定性或定量評估以及脆弱性成因及對策分析等。
        (1) 路橋結構監測和脆弱性概念
        國內鐵路橋健康監測系統作用方式主要有壓力式、光纖光柵式、磁通量式和振弦式,光纖光柵式因其穩定可靠抗干擾能力強頗受歡迎。王浩(2014)展示了鐵路橋健康監測系統索力檢測技術的原理,通過 DSP+ARM 驗證了鐵路橋結構受力監測的可行性[1];黃俊(2013)進行了光纖光柵壓力傳感器的研制和應用研究在文中介紹了光纖光柵在受到外力作用時其內部傳遞光的波長會發生變化的原理,其在文中比較了光纖光柵、磁通量和振弦三種鐵路橋纜索索力測量設備的優缺點,介紹了光纖光柵傳感器的研制過程證明了光纖光柵式鐵路橋健康監測系統的可行性[2]。李月霞(2018)提出橋梁所處環境惡劣在時間、環境以及超載的長期作用下,其承重結構件會受到損傷,性能會下降,因此需要對其進行實時監測,光柵光纖傳感器因抗干擾,精度高,穩定性好適合作為監測橋梁健康監測系統的傳感器有著廣闊的前景[3];目前針對鐵路橋健康監測系統的脆弱性評價研究是缺乏的,但在各行業對脆弱性的研究卻是豐富成熟的。曹丁濤等(2015)提出結構脆弱性概念并介紹了結構安全的重要性,他認為脆弱性的研究要結合實際情況來進行[4]。何劍峰等(2017)提出脆弱性起源于醫學他們認為通過建立模型和實驗的方式可以科學的進行脆弱性研究[5];李霞等(2015)提出了評價指標的概念并且認為用評價指標來計算脆弱性是比較科學的一種方法[6];栗明(2014)認為脆弱性是可以通過人為活動改變的,他通過指標評價生態環境脆弱性狀況并進行了水環境生態系統脆弱性的研究[7];盧文剛等(2017)進行了公共安全管理脆弱性的研究,他們認為可以通過完善的管理措施減少甚至消除脆弱性引發的事故[8];賈寧(2016)進行了社會脆弱性的研究,他構建了社會脆弱性評價模型,并進行了實證研究[9];孫靜月等(2017)提出系統的可靠性分析不能全面反映系統的缺陷,需要通過脆弱性評價來找出系統的脆弱性因素[10]。紀沿光(2016)指出脆弱性和威脅的耦合就是指的風險,他認為通過問卷調查得到的脆弱性評價相關數據科學可靠,能夠正確計算出脆弱性程度[11]。這些文章介紹了脆弱性起源于醫學其后在多個領域應用的演變過程,近幾年眾多專家學者在鐵路設備中進行了深入廣泛的研究,啟發了本文進行 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性研究要深入一線結合實際提取指標構建模型來對 R 公司鐵路橋健康監測系統進行脆弱性評價研究。
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        2 基本概念和理論基礎

        2.1 脆弱性
        2.1.1 脆弱性概念及基本特征
        本文認為脆弱性是系統的一種能力,指的是系統抵抗不利干擾的能力。在干擾因素的作用下,由于系統存在著脆弱性因子,從而產生了或長或短的程度不一的不正常現象,它是系統客觀存在的一種能力,可以通過系統脆弱性的暴露度,敏感度,適應度來衡量。脆弱性是一種指標可以很好的衡量出系統的可靠性,能夠更好的對系統進行質量的管理通過不斷降低系統的脆弱性使其不斷完善,一個良好的系統脆弱性水平應該在可接受范圍內。系統的脆弱性狀態隨時間變化如圖 2-1 所示:
        圖 2-1 脆弱性狀態時間關系曲線
        脆弱性源于醫學早期的研究集中在自然科學領域,緊接著脆弱性的研究擴展到各個領域。如今脆弱性的研究已經從自然環境的脆弱性逐漸擴展到所有領域脆弱性,科學工作者關注的自然生態系統、工程面臨的問題及工程對人文和環境造成的脆弱性等等,脆弱性的研究對象已經不僅僅限于傳統的領域,隨著技術的發展科學的進步,越來越多的領域將會被引入脆弱性研究;另一方面脆弱性的研究也不再是粗放的定性的研究,他的研究將會變得細致的定性和定量綜合評價。
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        2.2 鐵路橋健康監測系統脆弱性
        今天的社會,脆弱性廣泛存在于各行各業中。首先環境生態學中的生態的穩定和機械工程學中系統的可靠性屬于脆弱性問題,其次人們意識到一個系統做成以后還遠遠不夠,還需要具備抵御干擾的能力,因此,我國的學者通過多種方法對脆弱性進行了系統的研究,認為對鐵路橋健康監測系統脆弱性的評價應包含以下三方面。
        2.2.1 脆弱性特征
        (1) 暴露度
        暴露度是指脆弱性因子在健康監測系統中暴露的位置,暴露的時間,傳遞的介質等,它反映的是脆弱性存不存在的問題,他代表脆弱性因子的個數。有脆弱性存在必然有暴露度可以量化,通過量化脆弱性因子的暴露度可以對鐵路橋健康監測系統的脆弱性因子進行管理從而提高其精準性降低項目成本等。通過對鐵路橋健康監測系統暴露度的研究從根源上對公司鐵路橋健康監測系統進行管理,將脆弱性消滅在萌芽狀態。一個良好的鐵路橋健康監測系統他脆弱性的暴露度應該為零,項目相關方應該盡可能減少暴露度。
        (2) 敏感度
        系統對脆弱性因子所產生的反應時間反應幅度和反應限度是敏感度的評價指標,它反映的是脆弱性因子對系統的影響程度的問題。有脆弱性因子的存在就有可能導致質量事故的發生,通過預測和量化鐵路橋健康監測系統的敏感度可以對鐵路橋健康監測系統脆弱性進行分類管理,從而使得 R 公司鐵路橋健康監測系統的應用范圍更廣,鐵路橋健康監測系統脆弱性的敏感度研究可以將脆弱性因子導致的質量事故損失降到最低,一個好的鐵路橋健康監測系統應該盡量減少敏感度,使得系統即使出現故障也能通過其他輔助手段進行彌補。
        (3) 適應度
        適應度是指系統在脆弱性因子作用后的恢復時間、恢復速度和恢復水平,它反映的是系統對脆弱性因子影響的調節能力。有脆弱性因子的存在就需要對其進行適應度量化,通過量化鐵路橋健康監測系統脆弱性的適應度可以實現對鐵路橋健康監測系統脆弱性因子引起的質量事故作出應急處理。鐵路橋健康監測系統脆弱性的適應度研究可以方便的將脆弱性因子導致的質量事故作出妥善的事后處理。鐵路橋健康監測系統的相關方需要積極的提高其適應度,使其在質量事故出現后能迅速的恢復從而減少損失。
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        3 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性影響因素分析....................18
        3.1 R 公司鐵路橋健康監測系統現狀.......................18
        3.2 基于扎根理論的 R 公司鐵路橋健康橋監測系統脆弱性因素識別.........19
        4R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價體系構建.......................24
        4.1 評價體系構建的思路和原則...........................24
        4.1.1 思路 ...........................24
        4.1.2 原則 ......................24
        5 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價...................34
        5.1 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價體系..........................34
        5.1.1 數據的采集及預處理 ....................34
        5.1.2 構造判斷矩陣 ...........................34

        5 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價

        5.1 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價體系
        5.1.1 數據的采集及預處理
        R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價是采用扎根理論提取評級指標,應用層次分析法計算指標權重和多級可拓算法計算脆弱性數值結果來研究的。將第三章得到的 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價指標做成表格,邀請專家共 7 位(科研院校,咨詢公司,政府,金融機構,承建單位,運營單位,社會資本方各一位),通過三輪打分得到一致的結果,將打分的結果取平均值得到這個指標的分數,部分打分結果如表 5-1 所示。
        表 5-1 目標層到屬性層專家打分數據表
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        6 結論及展望

        6.1 結論
        本文針對 R 公司進行了鐵路橋健康監測系統脆弱性評價研究,通過層次分析法和多級可拓算法構建評價體系,通過扎根理論從相關文獻和公司日志等資料中提取的脆弱性評價指標對 R 公司有很強的針對性。利用企業日志的數據以及相關參考文獻,通過與實踐調研結合的方式,對影響鐵路橋健康監測系統的脆弱性因素進行了系統的分析,在這個基礎上針對 R 公司建構了 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價指標體系,并將這個模型應用在 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性的實際評價中,研究結果如下:
        (1) 通過對脆弱性相關文獻資料的學習,結合 R 公司鐵路橋健康監測系統的特點,根據研究范圍的界定,給出 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性的概念,認為脆弱性是抵抗干擾的能力,可以通過系統脆弱性的暴露度,敏感度,適應度來衡量。
        (2) 通過扎根理論分析 R 公司鐵路橋健康監測系統的公司日志和相關文獻,得出了 R 公司鐵路橋健康監測系統的脆弱性因素,利用層次分析法和多級可拓評價算法結合專家打分法建立了科學有效的 R 公司鐵路橋健康監測系統評價體系。
        (3) 本文通過 R 公司鐵路橋健康監測系統脆弱性評價研究,得出 R 公司鐵路橋健康監測系統的人員條件,保障措施,工作區熟悉程度,已有基礎數據,工期,標定數據處理和解調儀傳感器制作這幾方面的脆弱性程度較高,需要加強改善,并給出科學的改善建議來完善 R 公司鐵路橋健康監測系統。
        參考文獻(略)

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