基于動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的CTCS3-300T列控車載系統(tǒng)運(yùn)行可靠性及可用性評(píng)估

江 磊，王小敏，劉一騮，陳光武

(1. 西南交通大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 四川 成都 610031；2. 西南交通大學(xué) 綜合交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室， 四川 成都 610031；3. 挪威科技大學(xué) 機(jī)械與工業(yè)工程學(xué)院， 特隆赫姆 挪威 7491；4. 蘭州交通大學(xué) 自動(dòng)控制研究所，甘肅 蘭州 730070)

我國(guó)已基本建成以四縱四橫為骨干的高速鐵路網(wǎng)[1]。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是保障高速鐵路網(wǎng)和列車安全高效運(yùn)營(yíng)的核心。列控車載系統(tǒng)作為安全苛求系統(tǒng)，依托武廣、鄭西等高速鐵路建設(shè)，我國(guó)建立了CTCS-3列控系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，研發(fā)了不同類型的列控車載系統(tǒng)。目前CTCS3-300T型列控(以下簡(jiǎn)稱300T)車載系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)數(shù)量最多，覆蓋線路最廣，系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和維修維護(hù)給運(yùn)營(yíng)階段帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。因此，300T車載系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及可用性評(píng)估對(duì)高速鐵路網(wǎng)安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。

為提高列控車載系統(tǒng)可靠性和可用性，冗余技術(shù)(主動(dòng)冗余和備份冗余)廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段。但冗余技術(shù)給系統(tǒng)可靠性和可用性評(píng)估帶來(lái)了動(dòng)態(tài)失效和恢復(fù)機(jī)制等問(wèn)題。因此，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性及可用性進(jìn)行建模時(shí)，需要考慮運(yùn)營(yíng)階段車載系統(tǒng)的具體工作過(guò)程，解決雙機(jī)熱備、冷備的動(dòng)態(tài)失效及恢復(fù)機(jī)制等問(wèn)題?？煽啃钥驁D(RBD)、故障樹(shù)分析法(FTA)、動(dòng)態(tài)故障樹(shù)(DFTA)、Markov模型、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(BN)等可靠性分析方法已應(yīng)用于CTCS-3車載系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段可靠性評(píng)估[2-4]。RBD、FTA及靜態(tài)BN不能決解系統(tǒng)動(dòng)態(tài)失效，而DFTA和Markov模型建模存在狀態(tài)空間爆炸問(wèn)題。文獻(xiàn)[5]采用動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(DBN)對(duì)CTCS-3車載系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估，將靜態(tài)BN進(jìn)行時(shí)間序列的擴(kuò)展，仍忽略了對(duì)車載系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程、動(dòng)態(tài)失效和恢復(fù)機(jī)制等問(wèn)題的分析。在列控系統(tǒng)可用性評(píng)估方面，文獻(xiàn)[6]基于Statecharts仿真的方法對(duì)ETCS-2列控系統(tǒng)進(jìn)行可用性評(píng)估，但仿真參數(shù)仍需要運(yùn)營(yíng)階段實(shí)際數(shù)據(jù)支撐。目前，鮮有論文同時(shí)對(duì)300T車載系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和可用性進(jìn)行評(píng)估。

BN和DBN廣泛應(yīng)用于復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)的可靠性分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與維護(hù)分析等[7-10]。DBN對(duì)BN進(jìn)行時(shí)間上的擴(kuò)展，能有效解決系統(tǒng)多狀態(tài)及動(dòng)態(tài)失效等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)模型正向推理、反向推理及敏感性分析。綜合考慮多狀態(tài)性、動(dòng)態(tài)失效及恢復(fù)機(jī)制等問(wèn)題，本文基于DBN對(duì)300T車載系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及可用性進(jìn)行評(píng)估，具體思路見(jiàn)圖1。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程，本文討論了定期切換冗余開(kāi)關(guān)和備用動(dòng)車組分別對(duì)運(yùn)行可靠度和可用度的影響，為系統(tǒng)的智能維護(hù)管理提供依據(jù)。最后，通過(guò)中國(guó)鐵路某集團(tuán)有限公司300T車載系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)驗(yàn)證本文分析結(jié)果準(zhǔn)確性和有效性。

1 背景介紹

1.1 300T車載系統(tǒng)及功能分析

300T車載系統(tǒng)采用雙系冷備(主備系或AB系)的冗余設(shè)計(jì)，系統(tǒng)工作時(shí)只有主系統(tǒng)上電，備系統(tǒng)不上電[11]。CTCS3-300T車載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖2。系統(tǒng)根據(jù)功能結(jié)構(gòu)可劃分為核心數(shù)據(jù)處理、無(wú)線通信處理、軌旁信號(hào)處理、司機(jī)及列車接口和電源總線支持功能5類，分別為:

(1) 核心數(shù)據(jù)處理功能(KN)由CTCS-3安全計(jì)算機(jī)(C3VC)、CTCS-2安全計(jì)算機(jī)(C2VC)、脈沖采集單元SDU及速度距離處理單元SDP實(shí)現(xiàn)。C3VC、C2VC均采用冷備2乘2取2結(jié)構(gòu)，SDP采用雙機(jī)冷備，SDU采用雙機(jī)并聯(lián)設(shè)計(jì)。

(2) 無(wú)線通信處理功能(WP)由無(wú)線傳輸單元RTU及車載電臺(tái)移動(dòng)終端MT完成，RTU及MT分別采用雙機(jī)冷備和熱備設(shè)計(jì)。

(3) 軌旁信號(hào)處理功能(LP)由軌道電路處理單元TCR及應(yīng)答器處理單元BTM完成，TCR及BTM采用雙機(jī)冷備設(shè)計(jì)。

(4) 司機(jī)及列車接口功能(TD)由人機(jī)界面DMI及列車接口單元TIU模塊實(shí)現(xiàn)。DMI采用雙機(jī)冷備設(shè)計(jì)。TIU包括安全數(shù)字輸入輸出單元VDX和安全繼電器單元RLU。VDX1和VDX2采用互為采集的方式進(jìn)行工作，只有輸出和回采都正確，才判斷VDX工作正常。RLU無(wú)冗余設(shè)計(jì)。

(5) 電源總線支持功能(PB)有電源模塊POWER及通信總線BUS完成，BUS及POWER分別采用冷備和熱備設(shè)計(jì)。

根據(jù)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分析，得到CTCS3-300T車載系統(tǒng)可靠性框圖，見(jiàn)圖3。熱備系統(tǒng)切換方式為自動(dòng)切換，冷備系統(tǒng)則通過(guò)冗余開(kāi)關(guān)進(jìn)行人工切換。其中，SDU1和SDU2采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，VDX1和VDX2采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)。BTM、TCR及SDU模塊中分別包含其接收天線及傳感器。本文研究的假設(shè)條件為設(shè)備狀態(tài)相互獨(dú)立且故障率服從指數(shù)指數(shù)分布；設(shè)備維修后，狀態(tài)如新；冗余開(kāi)關(guān)切換完全有效。

1.2 300T車載系統(tǒng)工作過(guò)程分析

300T車載系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和可用性的評(píng)估需要考慮系統(tǒng)工作過(guò)程，對(duì)運(yùn)營(yíng)時(shí)間的計(jì)算只需要考慮工作時(shí)間，車載系統(tǒng)工作時(shí)間及過(guò)程見(jiàn)圖4。300T車載系統(tǒng)每天平均工作時(shí)間為18 h，運(yùn)營(yíng)完成后，車載系統(tǒng)返回動(dòng)車所進(jìn)行維修維護(hù)作業(yè)。300T車載系統(tǒng)工作時(shí)，主系統(tǒng)上電完成安全監(jiān)控功能。當(dāng)主系統(tǒng)出現(xiàn)故障無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，根據(jù)故障導(dǎo)向安全原則，列車制動(dòng)后司機(jī)可手動(dòng)通過(guò)冗余開(kāi)關(guān)切換到備系統(tǒng)，恢復(fù)正常運(yùn)行。車載系統(tǒng)不能進(jìn)行在線維修，只能通過(guò)主系統(tǒng)和備系統(tǒng)切換實(shí)現(xiàn)功能恢復(fù)，否則運(yùn)營(yíng)安全和效率會(huì)受到極大影響。如果在當(dāng)天的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，主系統(tǒng)和備系統(tǒng)都出現(xiàn)故障后，司機(jī)將列車切換到隔離模式行車，車載系統(tǒng)不再具備安全監(jiān)控功能，系統(tǒng)功能恢復(fù)時(shí)間主要受到恢復(fù)機(jī)制和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)情況的影響。

2 基于DBN的可靠性及可用性建模

2.1 DBN簡(jiǎn)介

靜態(tài)BN可以表示為三元組〈(V,E),P〉，其中(V,E)表示有向無(wú)環(huán)圖，P表示根節(jié)點(diǎn)概率和葉節(jié)點(diǎn)條件概率。如果離散隨機(jī)變量V={X1,X2,…,XN}，其聯(lián)合概率分布為

P(V)=P(X1,X2,…,XN)=

( 1 )

DBN是BN在時(shí)間上的擴(kuò)展，包含有限個(gè)時(shí)間片段T。DBN片段間有向邊用于表示不同時(shí)間片段節(jié)點(diǎn)的條件關(guān)聯(lián)。假設(shè)片段間有向邊符合一階Markov過(guò)程，可得

( 2 )

展開(kāi)式( 2 )，可得DBN聯(lián)合概率分布[12]

( 3 )

DBN包括結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)和參數(shù)學(xué)習(xí)。

2.2 DBN結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)

DBN結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)可以通過(guò)系統(tǒng)可靠性框圖轉(zhuǎn)換得到，并能有效解決系統(tǒng)動(dòng)態(tài)失效的問(wèn)題，見(jiàn)圖5。圖5中W為節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)，F(xiàn)為失效狀態(tài)。300T車載系統(tǒng)可靠性框圖主要包括串聯(lián)、并聯(lián)、雙機(jī)冷備及熱備結(jié)構(gòu)。串聯(lián)、并聯(lián)結(jié)構(gòu)不涉及動(dòng)態(tài)失效，轉(zhuǎn)換規(guī)則直接添加時(shí)間片段間有向邊，完成從t時(shí)刻到t+Δt時(shí)刻的擴(kuò)展。如圖5(a)、5(b)，t+Δt時(shí)刻節(jié)點(diǎn)C1僅與t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)C1相關(guān)。雙機(jī)冷備和熱備結(jié)構(gòu)涉及動(dòng)態(tài)失效，如圖5(c)，t+Δt時(shí)刻節(jié)點(diǎn)B同時(shí)與t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)A相關(guān)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)A失效后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)或人工切換到節(jié)點(diǎn)B，繼續(xù)完成相應(yīng)功能。

2.3 DBN參數(shù)學(xué)習(xí)

DBN參數(shù)學(xué)習(xí)主要包括根節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率和葉子節(jié)點(diǎn)的條件概率。假設(shè)節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)W和失效狀態(tài)F服從失效率λ的指數(shù)分布，以圖5(c)中節(jié)點(diǎn)A為例，節(jié)點(diǎn)A在下一時(shí)間片段失效概率為

P{A(t+Δt)=F|A(t)=W}=1-e-λt

考慮設(shè)備維修情況，若節(jié)點(diǎn)A的維修率為μ，修復(fù)概率為

P{A(t+Δt)=F|A(t)=F}=1-e-λt

同理，可得節(jié)點(diǎn)B的條件概率，見(jiàn)表1、表2，表中α為休眠系數(shù)，當(dāng)α=1時(shí)，設(shè)備為熱備；當(dāng)α=0時(shí)，設(shè)備為冷備。

表1 不考慮維修的節(jié)點(diǎn)B條件概率

當(dāng)系統(tǒng)采用冗余設(shè)計(jì)時(shí)，覆蓋因子c是衡量系統(tǒng)從失效狀態(tài)恢復(fù)的重要參數(shù)，有效反映出系統(tǒng)恢復(fù)機(jī)制的能力，如圖5(b)、5(c)中節(jié)點(diǎn)S的條件概率表。覆蓋因子c能合理說(shuō)明在冗余系統(tǒng)中單個(gè)設(shè)備故障導(dǎo)致的系統(tǒng)故障[13]。本文將覆蓋因子c設(shè)置為0.95。圖5中，串聯(lián)、并聯(lián)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)S的條件概率見(jiàn)表3。

表3 串聯(lián)、并聯(lián)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)S條件概率

本文采用GeNIe軟件進(jìn)行建模，完成DBN結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)和參數(shù)學(xué)習(xí)后，利用聯(lián)合樹(shù)算法進(jìn)行推理[14]。通過(guò)DBN正向推理，可以得到300T車載系統(tǒng)運(yùn)行可靠性及可用性。通過(guò)DBN反向推理，可以得到各設(shè)備的后驗(yàn)概率，為維修維護(hù)提供支持。通過(guò)DBN敏感性分析，得到設(shè)備先驗(yàn)概率對(duì)整個(gè)系統(tǒng)可靠性及可用性的敏感程度。

2.4 DBN模型驗(yàn)證

DBN模型驗(yàn)證主要包模型可用性驗(yàn)證與結(jié)果驗(yàn)證，模型可用性驗(yàn)證需要滿足文獻(xiàn)[15]提出的3個(gè)公理，本文分析結(jié)果通過(guò)300T車載系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

3 300T車載系統(tǒng)運(yùn)行可靠性及可用性評(píng)估

根據(jù)300T車載系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分析，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可靠性框圖得到相應(yīng)DBN，見(jiàn)圖6。根節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)300T車載系統(tǒng)模塊單元，中間節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)LP、WP、KN、TD、PB 5個(gè)功能模塊，子節(jié)點(diǎn)為CTCS-3 onboard。在DBN推理過(guò)程中，時(shí)間間隔Δt設(shè)置為1周(126 h)，初始時(shí)間段(t=0)，各模塊都完全可靠，根節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率為1。各模塊的失效率見(jiàn)表4。根據(jù)2.3節(jié)DBN參數(shù)學(xué)習(xí)方法，可得到其余節(jié)點(diǎn)條件概率，實(shí)現(xiàn)參數(shù)學(xué)習(xí)?？紤]到無(wú)線通信功能出現(xiàn)故障的時(shí)候，CTCS-3降級(jí)到CTCS-2的情況，CTCS-3 onboard節(jié)點(diǎn)有工作W，降級(jí)D和失效F三種狀態(tài)，其余節(jié)點(diǎn)都只有工作W和失效F兩種狀態(tài)。

3.1 系統(tǒng)可靠性及可用性評(píng)估

通過(guò)DBN正向推理，300T車載系統(tǒng)可靠度、可用度及降級(jí)概率分別見(jiàn)圖7—圖9，系統(tǒng)在運(yùn)行階段，具有高可靠性和高可用性。本文考慮設(shè)備冗余結(jié)構(gòu)得到0至100周系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠度，見(jiàn)圖7，然而，計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行可靠度時(shí)，雙機(jī)冷備冗余結(jié)構(gòu)只考慮主設(shè)備工作情況，并且不考慮司機(jī)人工切換冗余開(kāi)關(guān)情況?？梢钥闯觯到y(tǒng)設(shè)計(jì)可靠度明顯高于運(yùn)行可靠度，隨著系統(tǒng)運(yùn)行周數(shù)的增加，運(yùn)行可靠度的下降速度大于設(shè)計(jì)可靠度，在系統(tǒng)運(yùn)行到第100周時(shí)，可靠度分別為0.81和0.502。

表4 元件失效率及100周先驗(yàn)/后驗(yàn)概率

考慮300T車載系統(tǒng)工作過(guò)程，設(shè)備維修時(shí)間主要決定于失效設(shè)備維修等待時(shí)間。因此，雙機(jī)熱備的主件和備件的平均維修等待時(shí)間都為9 h，而雙機(jī)冷備的主件和備件的平均維修時(shí)間分別為9、4.5 h。300T車載系統(tǒng)具有高可用度見(jiàn)圖8，在系統(tǒng)運(yùn)行60 h，達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)可用度0.999 922。系統(tǒng)運(yùn)行可用度大于0.999 9，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)運(yùn)行可用度遠(yuǎn)大于運(yùn)行可靠度，說(shuō)明系統(tǒng)在失效后，能通過(guò)切換冗余開(kāi)關(guān)及重啟系統(tǒng)等方法，迅速恢復(fù)系統(tǒng)功能。隨著系統(tǒng)運(yùn)行周數(shù)的增加見(jiàn)圖9，系統(tǒng)降級(jí)模式概率逐漸增加，但增加速度較慢，第100周時(shí)降級(jí)概率為0.052，說(shuō)明由于系統(tǒng)本身硬件造成的系統(tǒng)降級(jí)概率較小。

將CTCS-3 onboard節(jié)點(diǎn)的失效概率設(shè)置為1，實(shí)現(xiàn) DBN反向推理，得到各元件后驗(yàn)概率，找到系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)。系統(tǒng)運(yùn)行100周后，各元件的先驗(yàn)概率和后驗(yàn)概率見(jiàn)表4。根據(jù)系統(tǒng)5個(gè)功能模塊，比較系統(tǒng)在不同時(shí)間段的后驗(yàn)概率和先驗(yàn)概率，見(jiàn)圖10。為提高系統(tǒng)可靠性和可用性，各功能模塊重要度關(guān)注的順序依次為TD，KN，PB，LP，WP。因此，完成列車及司機(jī)接口及核心數(shù)據(jù)處理功能的相關(guān)設(shè)備為系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，即：VDX，RLU，C3VC，C2VC等。

3.2 DBN敏感性分析

DBN敏感性分析假設(shè)元件輸入?yún)?shù)存在不確定性，本文通過(guò)對(duì)元件失效概率的不確定性設(shè)置10%，得到系統(tǒng)對(duì)各元件的敏感程度，見(jiàn)圖11。導(dǎo)致系統(tǒng)失效的敏感性元件順序?yàn)閂DX2，VDX1，RLU，C3VC，C2VC，POWER。因此，在系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)階段，需加強(qiáng)對(duì)以上敏感性元件的維護(hù)管理。敏感性分析論證了DBN反向推理的正確性。

3.3 討論

(1) 考慮司機(jī)人工切換冗余開(kāi)關(guān)的運(yùn)行可靠度

司機(jī)可通過(guò)冗余開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)主系統(tǒng)和備系統(tǒng)的切換，每周切換的運(yùn)行可靠度見(jiàn)圖12?？紤]切換冗余開(kāi)關(guān)后，系統(tǒng)的運(yùn)行可靠度得到提高，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行100周后，運(yùn)行可靠度為0.705，而不考慮切換冗余開(kāi)關(guān)情況下，運(yùn)行可靠度為0.502。因此，在系統(tǒng)運(yùn)行階段，對(duì)主系統(tǒng)和備系統(tǒng)進(jìn)行定期切換，能有效提高運(yùn)行可靠度。

(2) 考慮列車冗余的運(yùn)行可用度

在高鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，在高鐵線路或中心樞紐車站設(shè)置備用動(dòng)車組，當(dāng)300T車載系統(tǒng)的主系統(tǒng)和備系統(tǒng)都失效后，通過(guò)調(diào)度備用動(dòng)車組完成后續(xù)運(yùn)營(yíng)任務(wù)。假設(shè)一輛動(dòng)車組和兩輛動(dòng)車組分別將系統(tǒng)的失效維修等待時(shí)間縮短為3 h和2 h，本文討論了備用動(dòng)車組對(duì)300T車載系統(tǒng)的可用性影響，見(jiàn)圖13。當(dāng)備用一輛動(dòng)車組和兩輛動(dòng)車組時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行可用度從0.999 922分別提高至0.999 955和0.999 961。因此，在系統(tǒng)運(yùn)行階段，備用動(dòng)車組可有效提高運(yùn)行可用度。

3.4 DBN模型驗(yàn)證

將根節(jié)點(diǎn)BTM1的初始失效概率從0設(shè)置為0.5，系統(tǒng)運(yùn)行100周后，可靠度從0.81降低到0.781。繼續(xù)將根節(jié)點(diǎn)BTM2的初始失效概率從0設(shè)置為0.5，可靠度降低到0.578。然后，再將TCR1和TCR2的初始失效概率都設(shè)置為0.5，系統(tǒng)可靠度降低到0.411。通過(guò)以上敏感性分析，本文的DBN模型滿足文獻(xiàn)[15]提出的3個(gè)公理，DBN模型可用性得到驗(yàn)證。

通過(guò)中國(guó)鐵路的某集團(tuán)有限公司300T車載系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，驗(yàn)證本文DBN模型的結(jié)果。根據(jù)2015年12月至2016年11月對(duì)300T車載系統(tǒng)的故障信息統(tǒng)計(jì)，以其中一條為例，具體情況是：設(shè)備類型CTCS3-300T型列控車載設(shè)備；其故障現(xiàn)象、處理經(jīng)過(guò)和采取措施分別為：CRH380B-3582，運(yùn)行至廣深港客專慶盛-廣州南間報(bào)ATP故障停車，換系統(tǒng)重啟后正常；恢復(fù)時(shí)間為12 min；故障原因?yàn)椋篢CR通信板問(wèn)題。300T系統(tǒng)運(yùn)行可用度A0為

A0=MUT/(MUT+MDT)

( 4 )

式中：MUT為系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中累計(jì)可工作時(shí)間；MDT為系統(tǒng)因故障導(dǎo)致的累計(jì)不能工作時(shí)間。

統(tǒng)計(jì)動(dòng)車組數(shù)量為63，總共運(yùn)行時(shí)間(MUT+MDT)為413 910 h，總共故障次數(shù)為78次，恢復(fù)時(shí)間共計(jì)為 1 562 min，即MDT為26 h，因此，得到300T車載系統(tǒng)運(yùn)行可用度為0.999 937，DBN可用度分析結(jié)果得到驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本文針對(duì)300T車載系統(tǒng)多狀態(tài)性、動(dòng)態(tài)失效及恢復(fù)機(jī)制等問(wèn)題，基于DBN對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性及可用性進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程，實(shí)現(xiàn)DBN結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)和參數(shù)學(xué)習(xí)。本文分析和討論結(jié)果對(duì)高速鐵路網(wǎng)安全運(yùn)營(yíng)具有以下重要參考意義：

(1) 300T車載系統(tǒng)具有高運(yùn)行可靠度和可用度，系統(tǒng)失效后，能通過(guò)切換冗余開(kāi)關(guān)迅速恢復(fù)系統(tǒng)功能；系統(tǒng)本身硬件造成的系統(tǒng)降級(jí)概率較小。

(2) 為提高系統(tǒng)可靠性和可用性，各功能模塊需要關(guān)注的順序?yàn)門D,KN,PB,LP,WP；300T車載系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)為VDX，RLU，C3VC，C2VC等。

(3) 導(dǎo)致系統(tǒng)失效的敏感性元件順序?yàn)閂DX2,VDX1,RLU,C3VC,C2VC,POWER。

(4) 在系統(tǒng)運(yùn)行階段，對(duì)主系統(tǒng)和備系統(tǒng)進(jìn)行定期切換，能有效提高運(yùn)行可靠度；備用動(dòng)車組可有效提高運(yùn)行可用度。

通過(guò)中國(guó)鐵路某集團(tuán)有限公司2015年12月至2016年11月期間300T車載系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)數(shù)據(jù),可驗(yàn)證本文分析結(jié)果準(zhǔn)確性和有效性。