FREQUENTIS內(nèi)話(huà)通信系統(tǒng)故障分析

楊　帆（民航東北地區(qū)空管交通管理局，沈陽(yáng)110043）

FREQUENTIS內(nèi)話(huà)通信系統(tǒng)故障分析

楊帆
（民航東北地區(qū)空管交通管理局，沈陽(yáng)110043）

FREQUENTIS內(nèi)話(huà)通信系統(tǒng)，作為民航區(qū)域管制的主要設(shè)備，具有較強(qiáng)的綜合語(yǔ)音交互能力，操作上功能性強(qiáng)，可根據(jù)用戶(hù)需求，靈活地進(jìn)行系統(tǒng)配置。但是，隨著這種內(nèi)話(huà)通信系統(tǒng)在民航的廣泛使用，故障發(fā)生也在不斷增加。

故障樹(shù)；FMECA；RPN評(píng)分準(zhǔn)則

1　內(nèi)話(huà)通信系統(tǒng)的基本配置和工作原理

民航內(nèi)話(huà)通信系統(tǒng)提供空管管制員之間的通信，也提供管制員與飛行器之間的通信。可為管制員的管制移交協(xié)調(diào)工作和對(duì)空指揮提供良好的人機(jī)操作面。其組成為中心交換機(jī)、席位電子模塊（iPOS）及觸摸屏（Power Panel）、人機(jī)接口（IPIP）、技術(shù)監(jiān)視與控制系統(tǒng)（TMCS）。

2　內(nèi)話(huà)通信系統(tǒng)故障情況

根據(jù)《空管設(shè)備每日運(yùn)行簡(jiǎn)報(bào)》匯總的信息，對(duì)2008——2012年全國(guó)民航空管系統(tǒng)所屬FREQUENTIS內(nèi)話(huà)系統(tǒng)故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，共發(fā)生24次故障。按照故障原因描繪出設(shè)備運(yùn)行態(tài)勢(shì)曲線圖。以下分別是內(nèi)話(huà)系統(tǒng)硬件原因（圖1）和軟件原因（圖2）故障曲線圖。

圖1　內(nèi)話(huà)系統(tǒng)硬件故障趨勢(shì)擬合圖Fig.1　Hardware failure within the telephone system fitted trend chart

圖2　內(nèi)話(huà)系統(tǒng)軟件故障趨勢(shì)擬合圖Fig.2　Trends in the telephone system software failure fitting chart

3　故障樹(shù)分析法定性定量分析

故障樹(shù)分析法（FTA）可辯識(shí)引起系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的元素風(fēng)險(xiǎn)。利用故障樹(shù)的演繹分析方法建立以?xún)?nèi)話(huà)系統(tǒng)故障作為故障樹(shù)的頂事件（P）。根據(jù)推演的方法將頂事件（P）分解成硬件故障和軟件故障兩個(gè)部分，建立以硬件故障和軟件故障為頂事件的兩個(gè)故障樹(shù)。

3.1對(duì)系統(tǒng)硬件和軟件各部分組件運(yùn)用故障樹(shù)定性分析法分解

3.1.1主機(jī)柜故障樹(shù)定性分析

電源故障（X1），LB板故障（X2），BCB故障（X3），ERIF板故障（X4），GPIF板故障（X5），JIF板故障（X6），CIF板故障（X7），NI64板故障（X8）。

A機(jī)柜和B機(jī)柜故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)表達(dá)式為：

T1=X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8

3.1.2操作席位故障樹(shù)定性分析

觸摸屏故障（X9），處理器模塊板件故障（X10），處理器模塊接口故障（X11），IPOS電源穩(wěn)壓器故障（X12），IPOS電源接頭故障（X13），IPIP組件板件故障（X14），IPIP組件接口故障（X15），揚(yáng)聲器喇叭故障（X16），揚(yáng)聲器接口故障（X17）。

結(jié)構(gòu)函數(shù)表達(dá)式為：

T2=X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15+X16+X 17

3.1.3TMCS硬件故障樹(shù)定性分析

顯示器故障（X18），主板故障（X19），硬盤(pán)故障（X20）。

機(jī)房區(qū)TMCS和值班區(qū)TMCS硬件故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)表達(dá)式為：

3.1.4線路故障樹(shù)定性分析

主機(jī)至席位PCM30總線故障（X25），主機(jī)及各席位外接電源線路故障（X26）；配線架線路故障（X27）。

結(jié)構(gòu)函數(shù)表達(dá)式為：T4=X25+X26+X27。

3.1.5TMCS軟件故障樹(shù)定性分析

操作系統(tǒng)軟件故障（X28），各席位配置文件出錯(cuò)（X29），主機(jī)柜各板件配置文件出錯(cuò)（X30），驅(qū)動(dòng)程序失效（X31），監(jiān)控軟件自身出錯(cuò)（X32）。

結(jié)構(gòu)函數(shù)表達(dá)式為：

3.1.6操作席位失效故障樹(shù)定性分析

IPOS處理程序出錯(cuò)（X33），席位配置出錯(cuò)死機(jī)（X34）。

結(jié)構(gòu)函數(shù)表達(dá)式為：T6=X33+X34。

3.1.7主機(jī)柜板卡配置失效故障樹(shù)定性分析

LB板配置失效（X35），BCB板配置失效（X36），ERIF板配置失效（X37），GPIF板配置失效（X38），JIF板配置失效（X39），CIF板配置失效（X40），NI64板配置失效（X41）。

結(jié)構(gòu)函數(shù)表達(dá)式為：

3.2對(duì)系統(tǒng)硬件和軟件運(yùn)用故障樹(shù)定量分析

統(tǒng)計(jì)各故障樹(shù)底事件五年內(nèi)發(fā)生的持續(xù)時(shí)間之和。假設(shè)設(shè)備故障按照指數(shù)分布，計(jì)算這五年時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率重要度q。

結(jié)構(gòu)重要度：P=1/2n-1

所有底事件邏輯關(guān)系均為“或”。因此底事件的結(jié)構(gòu)重要度：P=1/21-1=1/20=1。內(nèi)話(huà)系統(tǒng)故障樹(shù)頂事件MTBF值：

3.3內(nèi)話(huà)系統(tǒng)故障樹(shù)模型（FTA）結(jié)論

通過(guò)故障樹(shù)模型的建立，以及對(duì)各底事件的定性分析，經(jīng)過(guò)定量分析得出上表中的概率重要度的結(jié)果。通過(guò)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，內(nèi)話(huà)系統(tǒng)故障時(shí)間都相對(duì)較短。其中，硬件故障占比較大，主要集中在觸摸屏。

4　FMECA故障模式、影響及危害性分析

故障模式、影響及危害性分析（FMECA）是分析系統(tǒng)中每一產(chǎn)品可能產(chǎn)生的故障模式及其對(duì)系統(tǒng)造成影響，并按故障模式的嚴(yán)重程度及其發(fā)生概率予以分類(lèi)的歸納分析方法。并以FMEA報(bào)告的形式提供，其中，RPN評(píng)分準(zhǔn)則最為重要。

RPN評(píng)分準(zhǔn)則公式：RPN=OPR×ESR×DDR。

其中，故障模式發(fā)生概率等級(jí)（O），故障模式影響嚴(yán)酷度等級(jí)（S），檢測(cè)難度等級(jí)評(píng)（D）。內(nèi)話(huà)系統(tǒng)重要組成部件RPN。根據(jù)RPN評(píng)分準(zhǔn)則，IPOS觸摸屏為192，是影響設(shè)備運(yùn)行的主要因素。

5　系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和保障建議

通過(guò)全國(guó)2008——2012年內(nèi)話(huà)系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)，用FTA和FMECA對(duì)內(nèi)話(huà)系統(tǒng)故障進(jìn)行故障模型整理分析。硬件故障多為主機(jī)柜各板件。建議加強(qiáng)備件定期測(cè)試，保障備件的完好性。對(duì)故障板件及時(shí)送修，在送修期間，能夠保證仍有相應(yīng)的完好備件來(lái)應(yīng)對(duì)設(shè)備突發(fā)故障情況。

硬件故障中，觸摸屏的故障最多。目前3020X型中，觸摸屏與處理器集成一體，導(dǎo)致故障幾率大大增加。多發(fā)生處理器板故障，接口故障，以及觸摸屏校準(zhǔn)失效等情況。隨著航班架次大幅上升，管制席位不斷增加，導(dǎo)致目前席位過(guò)多，而觸摸屏備件相對(duì)較少。建議增加備用觸摸屏與席位的比重，來(lái)保障觸摸屏故障能夠及時(shí)更換，降低運(yùn)行保障風(fēng)險(xiǎn)。

在與保障單位進(jìn)行溝通了解后，目前這種內(nèi)話(huà)系統(tǒng)在運(yùn)行中，還存在其他需要協(xié)調(diào)解決的問(wèn)題。具體問(wèn)題如下：

第一，原廠標(biāo)配話(huà)筒及耳麥存在線纜松動(dòng)、連接脫焊、聽(tīng)筒故障、麥克故障等情況。建議采用國(guó)產(chǎn)話(huà)筒或耳麥來(lái)替換保障。

第二，管制使用中發(fā)現(xiàn)有線、無(wú)線部分聲音大小不一致，調(diào)節(jié)音量平衡效果有限。建議增加自動(dòng)電平增益控制等方法來(lái)控制音量輸出均衡。

第三，內(nèi)話(huà)系統(tǒng)中NI64板是用于同類(lèi)型內(nèi)話(huà)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)板卡。在安裝后，測(cè)試無(wú)法調(diào)通，一直處于閑置狀態(tài)。建議內(nèi)話(huà)席位的相互通信能夠更加方便、實(shí)效。

［1］許榮，車(chē)建國(guó)，楊作賓，等.故障樹(shù)分析法及其在系統(tǒng)可靠性分析中的應(yīng)用［J］.指揮控制與仿真，2010，（02）：27-28.

［2］陶勇劍，董德存，任鵬.采用故障樹(shù)分析診斷系統(tǒng)故障的改進(jìn)方法［J］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，（01）：92-93.

Failure Analysis of FREQUENTIS telephone communication system

YANG Fan
（Civil Aviation Authority o fthe Northeast Air Traffic Control Traffic，Shenyang110043，China）

Abstract∶As the major equipment of regional regulation of civil aviation，t he FREQUENTIS internalization communication system has the strong integrated voice interaction capabilities and operating functions.It can do the system configuration flexibly according to the user's needs.But with the wide uses of FREQUENTIS，faults are increasing.

Fault tree；FMECA；RPNgrade criterion

V355

A

1674-8646（2015）02-0030-02