微機聯鎖系統可靠性分析

蘇州市華安普電力工程有限公司 范如宇

微機聯鎖系統可靠性分析

蘇州市華安普電力工程有限公司 范如宇

行車安全向來受到鐵路部門的高度重視，保障行車安全的關鍵是借助鐵路信號來提高安全運輸能力，大量電子設備及微機的使用和普及提高了鐵路的運營、調度水平，大大改善了列車的工作環境，使列車能夠更加安全、高效的運行。本文將在分析微機聯鎖理論的基礎上剖析其可靠性，從而為微機聯鎖系統在鐵路運行中的使用和推廣提供參考資料。

微機聯鎖系統；可靠性；安全；研究

1 研究微機聯鎖系統可靠性的現實意義

鐵路運行安全是保證一個國家和社會和諧穩定的基礎，同時也是鐵路運輸的永恒主題，在多種保證鐵路運行安全的手段和措施中，鐵路信號是最基本同時也是最重要的基礎設備，其中，微機聯鎖則是重中之重。因此，研究微機聯鎖系統的可靠性可以為全局優化提供理論基礎，從而建立更加科學有效的計劃管理手段，進一步提高鐵路安全運營水平。微機聯鎖系統的可靠性越高，列車的安全運行就約有保證，行車效率也將大幅度提升，通過分析系統的可靠性，可以及時找出系統缺陷和薄弱環節，從而節省檢修成本。目前我國的可靠性研究主要集中在航天航空及軍事領域，對民用電子設備可靠性的研究比較少，隨著計算機技術的快速發展，微機聯鎖系統中的電子設備數量和種類越來越多，在提升系統本身性能的同時也增加了故障發生幾率，也就需要對其可靠性進行進一步的分析和研究，并通過各種補救措施來提高可靠性水平，從而延長微機聯鎖系統的無故障運行時間。因此，研究微機聯鎖系統的可靠性具有深遠的現實意義。鐵路運營安全關系到社會的穩定和國家建設，鐵路信號設備的可靠性直接關系到鐵路交通運行安全，因此，開展鐵路信號微機聯鎖的可靠性研究將是一項利國利民的重要課題。

2 微機聯鎖系統可靠性分析方法

2.1 分析微機聯鎖系統的任務剖面

任務剖面指在一定的時間內產品所經歷的事件時序，同一產品在完成不同任務時會有不同的任務剖面，分析微機聯鎖系統的可靠性即分析其任務完成能力，這就需要首先分析其任務剖面。例如，SWJTU-2微機聯鎖系統的設定任務為列車調動、引導總鎖閉、多個機段聯系操作、進路建立等，針對進路建立單項任務來講，其在特定時間內經歷的事件時序為選擇進路、鎖閉信號、開放信號，而且在信號開放期間要時刻檢查是否存在危險因素，一旦發現需立即關閉信號，要完成上述任務剖面就要涉及多個設備的共同合作：軌道電路、信號燈、道岔、繼電器、PLC等。通過分析SWJTU-2微機聯鎖系統進路建立單項任務的任務剖面可以看出，要想全面、客觀的分析微機聯鎖系統的可靠性，首先要正確識別其任務剖面，這也是建立系統技術要求的必備信息。

2.2 建立微機聯鎖系統可靠性框圖

結合微機聯鎖系統的剖面圖可以建立可靠性框圖，下面仍以SWJTU-2微機聯鎖系統進路建立單項任務為主分析如何建立可靠性框圖。微機聯鎖系統包含的設備較多，為了防止遺漏重要元件可以采取逐級劃分方法。第一步：確定微機聯鎖系統的功能；第二步：根據微機聯鎖系統的功能構建初步的框架圖，確定各個分系統，并逐層簡化分系統；第三步：找出系統內各設備元件之間的可靠性依賴關系，并按照上述步驟分別建立各個分系統的框架圖，并逐層向下劃分。對于SWJTU-2微機聯鎖系統進路建立單項任務來講，要想完成操作功能就要將整個系統分為兩個部分：室內設備和室外設備，那么系統的整體框架圖如圖1所示。

圖1 SWJTU-2微機聯鎖系統進路建立操作系統整體框架圖

對圖1系統繼續劃分，可以得到兩個子系統，分別見圖2、圖3。

圖2 室內設備框架圖

圖3 室外設備框架圖

上述框架圖還可以繼續往下劃分，本文不做贅述。具體劃分到什么程度或層次等級需要結合可靠性參數確定，可以看出，按照任務剖面圖對微機聯鎖系統進行逐層劃分可以簡化問題，幫助分析人員理清工作思路從而避免遺漏任何關鍵設備元件。

2.3 處理微機聯鎖系統可靠性相關數據

建立可靠性分析框架圖之后，下一步就是明確系統基本設備元件的可靠性參數，從而定量評價系統的可靠性，及時找出系統存在的問題和缺陷，提出改進優化措施。可靠性數據的采集、處理不僅是微機聯鎖系統可靠性分析的基礎，更是重要環節。以SWJTU-2微機聯鎖系統為例，該系統中的室內設備包括交換機、工控機、顯示器等，因此，首先需要采集這些設備的相關數據信息，包括品牌、型號、工作參數等。設備生產廠商往往通過設備無故障工作時間來表示該設備的可靠性參數，如工控機的無故障工作時間為14825h，交換機的無故障工作時間為75000h，顯示器的無故障工作時間為105120h，那么這些數據就可以代替相關設備的可靠性參數，這些設備的失效率?為：

其中，MTBF指該設備的無故障工作時間，那么各個設備的可靠性函數可以表述為：

其中，Fi(t）為該設備的分布函數。通過上述函數模型可以確定任何時間點的設備可靠性，相應地，如果已知設備的可靠度就可以確定其無故障工作實踐，此外，借助上述模型還可以分析出故障率和時間之間的關系，在設備使用的早期，失效率較小，之后失效率隨著時間的延長逐漸降低，這也是電子設備的特性所決定的，因此，在設備使用的初期需要格外重視，在經過一段時間的使用后，設備運行逐漸進入一個相對穩定的階段，失效率也保持在一個相對固定的水平，當失效率開始加大之后要對設備進行檢修。因此，設備故障及檢修是有一個周期可循的。

通過本次數據處理分析可以計算出SWJTU-2微機聯鎖系統的可靠性為99.98%，工作一年后該系統的失效率為6.479×10-5，此時的可靠度為94.62%，設備運行時間為63h，因此，每隔3d需要對設備進行一次檢修，這樣既可以節省檢修成本，又可以取得最佳的檢修效果，是一種比較經濟、合理的檢修方案。本次有關SWJTU-2微機聯鎖系統可靠性的分析可以得知，SWJTU-2微機聯鎖系統比較符合系統可靠性的有關要求，而且基本滿足工作要求，運行狀況良好。

3 結語

與電氣聯鎖系統相比，微機聯鎖系統具有顯著的優勢，但是基于鐵路信號設備要求的特殊性，仍需對微機聯鎖系統的可靠性作出更加深入的研究分析，并以國際標準為參照采取科學的方法進行量化分析。本文以SWJTU-2微機聯鎖系統為例重點分析了可靠性分析的具體方法，并取得了較為理想的研究成果，但是本次研究在數據采集、系統分級等方面仍然存在一些缺陷，而且可靠性研究仍然停留在理論層面，缺乏現場數據數據加以驗證，因此，在今后的工作中，對現場設備的針對性研究將成為主要的研究方向，只有這樣才能形成更加科學、系統的研究方法以提高鐵路信號設備的安全性和可靠性。

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