基于混合冲击模型的多层贝叶斯推断方法用于共同原因失效概率的计算

《RELIABILITY ENGINEERING & SYSTEM SAFETY》：Multi-layer Bayesian inference of common cause failure probability based on the mixed shock model

　　

尹晓虎|惠金|王宇凡|韩宝福|葛红娟|陈佳宇

摘要

共因故障（CCF）概率是冗余系统设计和安全评估的基础。现有的CCF概率分析方法通常依赖于系统架构特性和运行数据，但在组件故障数量变化或故障原因强度不同的情况下，其预测能力有限。为了解决这些问题，本文结合了混合冲击模型，并研究了一种CCF概率的理论推断方法。在此基础上，构建了一个多层次贝叶斯框架。通过自上而下的参数定义和不确定性量化，实现了CCF概率的自下而上的推断，并获得了目标条件下的CCF概率置信区间。此外，为了解决CCF概率数据稀缺和先验信息不足的问题，提出了一种多链交叉MCMC采样方法。与单链MCMC和现有方法的比较结果表明，所提出的方法在解决方案的准确性和计算效率之间取得了平衡。通过六个工程案例研究进一步验证了该方法的有效性，显示出其在不同CCF条件下的强大能力。本研究的结果为冗余系统的安全分析提供了理论支持，并为贝叶斯推断方法在可靠性工程中的应用提供了宝贵的指导。