研究背景与问题

基础设施系统的安全性直接关系到社会的稳定与人民的生活质量。随着城市化进程的加快，各类基础设施系统如道路交通、电力供应、通讯网络等，彼此之间的关联日益紧密，功能上的依赖性使得不同系统之间的各个组件在物理和逻辑层面上呈现出强烈的相依性。这种相依性导致了级联失效的风险，即当一个系统出现故障时，可能引发多个系统的连锁反应，最终导致整个系统的崩溃。针对这一问题，现有的研究多基于时齐的马尔可夫模型对单一系统的可靠性进行分析，而忽略了耦合系统间的相依性。因此，有必要对耦合可修系统级联失效的可靠性进行深入探讨。

研究方法

本文针对耦合系统间的相依性，基于经典的级联失效模型，构建了非时齐的马尔可夫负载共享耦合系统模型。首先，通过对系统组件的功能关联进行深入研究，识别出各个组件在物理和逻辑层面上的相依关系。其次，基于这些相依关系，建立了耦合系统的马尔可夫状态转移概率矩阵。进一步地，通过对传统二态模型的扩展，将部件状态划分为不同的级别，以更准确地描述系统的实际运行状态。最后，结合系统负载变化情况，对系统可靠性进行了全面评估。

核心结果

通过所建立的耦合系统级联失效模型，本文获得了以下核心结果：1）系统可靠性随负载的增加而降低；2）不同部件之间的相依性对系统可靠性有着显著影响；3）系统可靠性的评估结果在不同负载条件下表现出显著差异。这些结果表明，考虑负载相依性的耦合可修系统级联失效模型能够更准确地预测系统在实际运行中的可靠性，为系统设计、运行和维护提供理论依据。

结论与意义

本文基于负载相依的耦合可修系统级联失效的可靠性分析，不仅为理解和评估基础设施系统的可靠性提供了新的视角，而且对于提高系统设计和维护的针对性具有重要的理论意义。同时，本研究的方法和模型也为相关领域的其他研究提供了借鉴，有助于推动系统可靠性研究的深入发展。在今后的工作中，我们将继续优化模型，扩展应用范围，为我国基础设施系统的安全稳定运行贡献力量。

文章来源：《运筹与管理》 网址: http://www.ycygl.cn/qikandaodu/2026/1027/327.html

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