故障樹分析法在200C型列控車載設(shè)備測(cè)速系統(tǒng)故障判定中的應(yīng)用

【摘要】速度傳感器是動(dòng)車組列控車載設(shè)備的重要組成部分，其故障直接導(dǎo)致ATP系統(tǒng)死機(jī)，觸發(fā)緊急制動(dòng)停車。通過(guò)故障樹分析法對(duì)200C型列控車載設(shè)備測(cè)速系統(tǒng)的分析，找出導(dǎo)致測(cè)速系統(tǒng)故障的因素，以便在故障時(shí)快速判斷并及時(shí)處理，確保動(dòng)車組行車安全。

【關(guān)鍵詞】故障樹；200C；列控車載；測(cè)速

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱列控系統(tǒng)）是我國(guó)鐵路提速線路和客運(yùn)專線用于控制列車運(yùn)行速度、保證列車行車安全和提高運(yùn)輸效率的控制系統(tǒng)的重要技術(shù)裝備，在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中具有極其重要的地位。列控車載設(shè)備是列控系統(tǒng)中至關(guān)重要的設(shè)備，是列車運(yùn)行控制的主體，通過(guò)接收連續(xù)的軌道電路信息、應(yīng)答器點(diǎn)式信息以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的速度信息，實(shí)現(xiàn)多種列車控制模式，控制列車安全運(yùn)行。因此列控車載設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性對(duì)行車安全和運(yùn)行秩序具有重大影響。

為保證列車的運(yùn)行安全，保證列控車載設(shè)備的運(yùn)用安全，也為了能在源頭上進(jìn)行故障預(yù)防，提高設(shè)備維護(hù)的效率，需要對(duì)導(dǎo)致列控車載設(shè)備故障原因有清晰的認(rèn)識(shí)并進(jìn)行深入的分析。在分析故障原因的眾多方法中，故障樹分析法因其采用演繹的方法，能清晰明確地表示出事件和各個(gè)原因之間的因果關(guān)系及邏輯關(guān)系，詳細(xì)找出系統(tǒng)各種固有的潛在危險(xiǎn)因素，為制定安全技術(shù)措施和安全管理要點(diǎn)提供依據(jù)而被廣泛應(yīng)用。本文以分析測(cè)速系統(tǒng)故障為例介紹了故障樹分析法在CTCS2-200C型列控車載設(shè)備故障判定中的應(yīng)用。

1、故障樹介紹

故障樹分析（Fault Tree Analysis，簡(jiǎn)稱FTA）又稱事故樹分析，是安全系統(tǒng)工程中最重要的分析方法。事故樹分析從一個(gè)可能的事故開始，自上而下、一層層的尋找頂事件的直接原因和間接原因事件，直到基本原因事件，并用邏輯圖把這些事件之間的邏輯關(guān)系表達(dá)出來(lái)。它是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。從系統(tǒng)開始，通過(guò)由邏輯符號(hào)繪制出的一個(gè)逐漸展開成樹狀的分枝圖，來(lái)分析故障事件（又稱頂端事件）發(fā)生的概率。同時(shí)也可以用來(lái)分析零件、部件或子系統(tǒng)故障對(duì)系統(tǒng)故障的影響，其中包括人為因素和環(huán)境條件等在內(nèi)。

頂事件：是故障樹分析中所關(guān)心的結(jié)果事件，是系統(tǒng)的故障模式或者不希望出現(xiàn)的對(duì)可靠性和安全性有影響的事件。如ATP設(shè)備無(wú)線連接超時(shí)、EVC通訊中斷、應(yīng)答器信息缺失、BTM故障等。

底事件：故障樹中導(dǎo)致其他事件的原因事件。如繼電器焊接工藝不良、乘務(wù)人員的誤操作、電纜連接松動(dòng)、軟件報(bào)錯(cuò)等。

割集：如果故障樹的某幾個(gè)底事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，故障樹的頂事件也發(fā)生，那么將這若干個(gè)底事件所組成的集合稱為這棵故障樹的割集（Cut sets），記為CS。

2、應(yīng)用故障樹進(jìn)行故障判定

2.1 故障樹分析的步驟：

在200C型動(dòng)車組車載設(shè)備中，如果出現(xiàn)了故障，按照故障樹分析的一般步驟（以200C型列控車載設(shè)備測(cè)速系統(tǒng)故障為例）：

（1）熟悉系統(tǒng)：要詳細(xì)了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù)。CTCS2-200C型列控車載設(shè)備由車載安全計(jì)算機(jī)、軌道電路信息接收模塊、應(yīng)答器信息傳輸模塊、應(yīng)答器信息接收天線、速度傳感器、人機(jī)界面，以及與LKJ、DMS（列控設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）的接口等組成。200C型列控車載設(shè)備的測(cè)速系統(tǒng)由速度傳感器、車載安全計(jì)算機(jī)中的CODOU板、CBCH板、CCTE板構(gòu)成。

ATP運(yùn)行時(shí)CODOU板從相應(yīng)的CBCH板中提取需要的數(shù)據(jù)（主要是輪徑值），同時(shí)檢測(cè)與CCTE板的通信。速度傳感器上的光柵盤隨著軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出不同頻率的方波。CRH5型動(dòng)車組ATP速度傳感器安裝在頭車2、4軸上，從2軸和4軸分別收到6路速度信號(hào)，其中2軸和4軸的1、2路信號(hào)由A系的CODOU板，3、4路信號(hào)由B系的CODOU板，5、6路信號(hào)由C系的CODOU板分別進(jìn)行處理。其中2軸傳來(lái)的信號(hào)和對(duì)應(yīng)的2軸輪徑值進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算得出一個(gè)速度值，4軸傳來(lái)的信號(hào)和對(duì)應(yīng)的4軸輪徑值進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算得出一個(gè)速度值，若2個(gè)速度值在允許誤差范圍內(nèi)，則CODOU板將速度值發(fā)送到相對(duì)應(yīng)的CCTE板做進(jìn)一步邏輯比較，最終換算出動(dòng)車組運(yùn)行速度。

（2）調(diào)查事故：收集故障案例，設(shè)想給定系統(tǒng)可能發(fā)生的故障。

（3）確定頂上事件：要分析的對(duì)象即為頂上事件。在本例中，測(cè)速系統(tǒng)故障即可作為頂上事件。

（4）調(diào)查原因事件：調(diào)查與故障有關(guān)的所有原因事件和各種因素。設(shè)備硬件故障、軟件故障，還有設(shè)備工作的溫度、濕度、電磁環(huán)境等因素均會(huì)造成測(cè)速測(cè)距故障。

（5）畫出故障樹：從頂上事件起，逐級(jí)找出直接原因的事件，直至所要分析的深度，按其邏輯關(guān)系，畫出故障樹。

（6）分析：按故障樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，確定導(dǎo)致故障的原因。

2.2 測(cè)速系統(tǒng)故障的故障樹示意圖

由以上分析步驟畫出測(cè)速系統(tǒng)故障的故障樹示意圖如下：

2.3 故障樹分析

通過(guò)上面的故障樹示意圖，可以在以下方面加強(qiáng)對(duì)列控車載系統(tǒng)的維護(hù)。

（1）加強(qiáng)作業(yè)管理，以減少人為導(dǎo)致故障的可能性；通過(guò)管理手段，對(duì)關(guān)鍵作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行卡控確認(rèn)，如對(duì)速度傳感器的安裝過(guò)程進(jìn)行卡控，防止插頭及主體安裝不良；對(duì)輪徑的寫入進(jìn)行卡控確認(rèn)，保證輪徑輸入的正確，才能保證測(cè)速的準(zhǔn)確性。

（2）加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)。通過(guò)對(duì)速度傳感器、CBCH板、CCTE板、CODOU板的維護(hù)，以減少硬件設(shè)備帶來(lái)的故障。對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行壽命管理，在保證設(shè)備不超期運(yùn)行，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行性能測(cè)試，確保設(shè)備性能良好；同時(shí)加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析，對(duì)設(shè)備運(yùn)用狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)跟蹤，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理，保證動(dòng)車組的運(yùn)行安全。

（3）為速度傳感器創(chuàng)造適宜的運(yùn)行環(huán)境，以減少溫度、濕度、電磁場(chǎng)、震動(dòng)等因素對(duì)傳感器的運(yùn)用造成影響。如防止保潔作業(yè)時(shí)將水淋入速度傳感器造成設(shè)備失效；對(duì)速度傳感器的固定進(jìn)行定期檢查，以減少設(shè)備松動(dòng)導(dǎo)致的震動(dòng)對(duì)傳感器產(chǎn)生影響，并給動(dòng)車組走形部帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)有針對(duì)性地防范，解決不安全因素給行車安全帶來(lái)的隱患問(wèn)題，在提高安全性的同時(shí)提高行車效率。

結(jié)語(yǔ)：

本文通過(guò)對(duì)測(cè)速系統(tǒng)故障應(yīng)用故障樹分析法進(jìn)行舉例分析，在發(fā)生故障后要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體判斷，準(zhǔn)確抓住故障要點(diǎn)，日常維護(hù)過(guò)程中要加大對(duì)測(cè)速系統(tǒng)的監(jiān)控，這樣才能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并予以解決，有效地減少故障，確保動(dòng)車組的運(yùn)行安全。