基于贝叶斯网络的机载氧气系统可靠性评估

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1、第34卷第2期2016年4月中国民航大学学报JoURNALOFCIVILAVIATIONUNIVERSrrYOFCHINAV01．34No．2April2016基于贝叶斯网络的机载氧气系统可靠性评估王鹏8，陈曦6，阎芳8，赵长啸8(中国民航大学a．天津市民用航空器适航与维修重点实验室；b．中欧航空工程师学院，天津300300)摘要：通过分析机载氧气系统架构，构建基于贝叶斯网络的系统可靠性评估模型。通过前向和后向推理得到叶节点失效率及根节点后验失效概率，结合重要度及联合重要度的大小，找出影响系统可靠性的关键因素，求解最大可能解释(MPE)。

2、通过与故障树分析(FrA)法对比，说明该方法的优势。综合各定量分析结果，说明贝叶斯网络方法进行可靠性评估的有效性，评估结果还可对系统结构设计和故障诊断提供相关参考信息。关键词：贝叶斯网络：机栽氧气系统：定量评估中图分类号：V240．2文献标志码：A文章编号：1674—5590(2016)02—000l一05ReliabilityassessmentofairborneoxygensystembasedonBayesiannetworkWANGPenga，CHENXib,YANFan98,ZHA0Changxiao8(a．CivilAirc

3、raftAirworthinessandMaintenanceKeyLabofTi嘶in；b．Sino-EuropeanInstituteofAviationEngineering,CAUC,Tianjin300300，China)Abstract：Byanalyzingairborneoxygensystemarchitecture，thesystemreliabilityassessmentmodelisbuiltbasedonBayesiannetwork．Thefailurerateofleafnodeandposteriorif

4、ailureprobabilityofrootnodesareobtainedbytheforwardandbackwardinferences，thekeyfactorsofsystemreliabilityareidentifiedbasedonimportancesequenceandjointimportance，themostprobableexplanation(MPE)isgiven．Theadvantagesofthemethodareexplainedbycomparingwithm．Quantitativeanalys

5、isprovestheeffectivenessofreliabilityassessmentbyusingBayesiannetwork，andassessmentresultscanalsoproviderefereneialinformationforthesystemstructuredesignandfaultdiagnosis．Keywords：Bayesiannetwork；airborneoxygensystem；quantitativeassessment飞机系统安全

6、生分析常采用故障树分析法(丌A)，对于设定的顶事件，

7、该方法采用自上而下的方法，逐步找出引发故障的底事件。通过对顶事件失效率以及相关的定性和定量结果，考虑设计是否满足安全j生要求。利用故障树中的逻辑符号可清晰地表示出各事件间的逻辑关系。在进行定性和定量评估前，还需求出故障树最小割集，当所研究系统高度复杂时，会存在很多基本事件，生成大量最小割集，为解决组合爆炸问题，还需采取近似和截断方法。现有的近似和截断方法都仅适用于二态单调系统，对多态、非单调系统无能为力[1】。此外文献指出FTA在应用上的限制：当系统存在多个失效状态，那么对于其中的每—个可要求构建单独的故障树，这会增加评估工作量2】。贝叶

8、斯网络是基于概率理论和图论的一种方法，最早由Pearl于1986年提出。通过利用概率推算，贝叶斯网络可进行正向和反向的推理，处理系统多状态以及不确定性问题[31，这些是用故障树方法无法完成的。在高效的推理算法和成熟软件支持下，在可靠性和安全性评估领域得到越来越多的关注及应用。贝叶斯网络已成功用于多领域，如电网可靠性评估、医学诊断、数据挖掘和智能决策等。应用贝叶斯网络进行系统评估和分析，可避免求解系统的最小割集，使分析更加直观并减少计算量。在已建立故障树情况下，可直接将其映射转化成贝叶斯网络[41。1评估模型构建1．1氧气系统架构分析飞机的

9、氧气系统由3个子系统组成：空勤氧气系统、旅客氧气系统和便携式氧气设备。通过介绍旅客收稿日期：2015—03一01；修回日期：2015—03—29基金项目：国家自然科学基金项目(u1333120