故障樹分析法在200C型列控車載設備測速系統(tǒng)故障判定中的應用

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

【關鍵詞】故障樹；200C；列控車載；測速

列車運行控制系統(tǒng)（簡稱列控系統(tǒng)）是我國鐵路提速線路和客運專線用于控制列車運行速度、保證列車行車安全和提高運輸效率的控制系統(tǒng)的重要技術裝備，在鐵路運輸系統(tǒng)中具有極其重要的地位。列控車載設備是列控系統(tǒng)中至關重要的設備，是列車運行控制的主體，通過接收連續(xù)的軌道電路信息、應答器點式信息以及實時監(jiān)測的速度信息，實現(xiàn)多種列車控制模式，控制列車安全運行。因此列控車載設備的穩(wěn)定性和可靠性對行車安全和運行秩序具有重大影響。

為保證列車的運行安全，保證列控車載設備的運用安全，也為了能在源頭上進行故障預防，提高設備維護的效率，需要對導致列控車載設備故障原因有清晰的認識并進行深入的分析。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原因之間的因果關系及邏輯關系，詳細找出系統(tǒng)各種固有的潛在危險因素，為制定安全技術措施和安全管理要點提供依據(jù)而被廣泛應用。本文以分析測速系統(tǒng)故障為例介紹了故障樹分析法在CTCS2-200C型列控車載設備故障判定中的應用。

1、故障樹介紹

故障樹分析（Fault Tree Analysis，簡稱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系表達出來。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，通過由邏輯符號繪制出的一個逐漸展開成樹狀的分枝圖，來分析故障事件（又稱頂端事件）發(fā)生的概率。同時也可以用來分析零件、部件或子系統(tǒng)故障對系統(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心的結果事件，是系統(tǒng)的故障模式或者不希望出現(xiàn)的對可靠性和安全性有影響的事件。如ATP設備無線連接超時、EVC通訊中斷、應答器信息缺失、BTM故障等。

底事件：故障樹中導致其他事件的原因事件。如繼電器焊接工藝不良、乘務人員的誤操作、電纜連接松動、軟件報錯等。

割集：如果故障樹的某幾個底事件同時發(fā)生時，故障樹的頂事件也發(fā)生，那么將這若干個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、應用故障樹進行故障判定

2.1 故障樹分析的步驟：

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

（1）熟悉系統(tǒng)：要詳細了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù)。CTCS2-200C型列控車載設備由車載安全計算機、軌道電路信息接收模塊、應答器信息傳輸模塊、應答器信息接收天線、速度傳感器、人機界面，以及與LKJ、DMS（列控設備動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)）的接口等組成。200C型列控車載設備的測速系統(tǒng)由速度傳感器、車載安全計算機中的CODOU板、CBCH板、CCTE板構成。

ATP運行時CODOU板從相應的CBCH板中提取需要的數(shù)據(jù)（主要是輪徑值），同時檢測與CCTE板的通信。速度傳感器上的光柵盤隨著軸轉動時輸出不同頻率的方波。CRH5型動車組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，其中2軸和4軸的1、2路信號由A系的CODOU板，3、4路信號由B系的CODOU板，5、6路信號由C系的CODOU板分別進行處理。其中2軸傳來的信號和對應的2軸輪徑值進行相關運算得出一個速度值，4軸傳來的信號和對應的4軸輪徑值進行相關運算得出一個速度值，若2個速度值在允許誤差范圍內(nèi)，則CODOU板將速度值發(fā)送到相對應的CCTE板做進一步邏輯比較，最終換算出動車組運行速度。

（2）調查事故：收集故障案例，設想給定系統(tǒng)可能發(fā)生的故障。

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

（4）調查原因事件：調查與故障有關的所有原因事件和各種因素。設備硬件故障、軟件故障，還有設備工作的溫度、濕度、電磁環(huán)境等因素均會造成測速測距故障。

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

（6）分析：按故障樹結構進行簡化，確定導致故障的原因。

2.2 測速系統(tǒng)故障的故障樹示意圖

由以上分析步驟畫出測速系統(tǒng)故障的故障樹示意圖如下：

2.3 故障樹分析

通過上面的故障樹示意圖，可以在以下方面加強對列控車載系統(tǒng)的維護。

（1）加強作業(yè)管理，以減少人為導致故障的可能性；通過管理手段，對關鍵作業(yè)點進行卡控確認，如對速度傳感器的安裝過程進行卡控，防止插頭及主體安裝不良；對輪徑的寫入進行卡控確認，保證輪徑輸入的正確，才能保證測速的準確性。

（2）加強設備維護。通過對速度傳感器、CBCH板、CCTE板、CODOU板的維護，以減少硬件設備帶來的故障。對相應的設備進行壽命管理，在保證設備不超期運行，定期對設備進行性能測試，確保設備性能良好；同時加強數(shù)據(jù)分析，對設備運用狀態(tài)進行及時跟蹤，發(fā)現(xiàn)異常及時處理，保證動車組的運行安全。

（3）為速度傳感器創(chuàng)造適宜的運行環(huán)境，以減少溫度、濕度、電磁場、震動等因素對傳感器的運用造成影響。如防止保潔作業(yè)時將水淋入速度傳感器造成設備失效；對速度傳感器的固定進行定期檢查，以減少設備松動導致的震動對傳感器產(chǎn)生影響，并給動車組走形部帶來安全風險。

通過有針對性地防范，解決不安全因素給行車安全帶來的隱患問題，在提高安全性的同時提高行車效率。

結語：

本文通過對測速系統(tǒng)故障應用故障樹分析法進行舉例分析，在發(fā)生故障后要根據(jù)實際情況進行具體判斷，準確抓住故障要點，日常維護過程中要加大對測速系統(tǒng)的監(jiān)控，這樣才能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并予以解決，有效地減少故障，確保動車組的運行安全。