北京燕房線信號系統RAM 分析

朱海霞ZHU Hai-xia

（交控科技股份有限公司，北京100000）

0 引言

燕房線信號系統采用全自動運行方式，列車喚醒、休眠、出入庫、正線運行、自動折返等作業均由信號系統自動控制完成。現結合北京軌道交通燕房線工程質保期內信號系統（2018-1-1 至2019-12-31）的運營期間的信號系統故障數據，評估燕房線信號系統的RAM 指標。

1 信號系統概述

CBTC 信號系統由ATP、ATO、聯鎖、DCS 系統等系統組成。

ATP 子系統實現基于通信的列車控制CBTC 模式以及基于應答器的點式列車控制BLOC 模式；ATO 系統實現全線的列車自動啟動、加速、巡航、惰行和減速停車等過程，實現全自動無人駕駛；聯鎖子系統對應系統三級控制模式實現相應的控制功能，在CBTC 模式下，結合移動閉塞要求提供相關的進路信息，由區域控制器發送移動授權；在點式降級模式下，可結合固定閉塞要求提供相應的點式進路信息，由有源應答器發送移動授權；在站間模式下，實現傳統的聯鎖功能；DCS（數據通信系統）可以實現地面設備、地車設備間的數據傳輸。此報告的評估范圍為北京軌道交通燕房線信號系統運營期間的RAM 表現，包括如下子系統：計算機外圍設備；電源設備（含UPS）；ATP/ATO 地面設備；ATP/ATO 車載設備；計軸設備；DCS 設備；聯鎖設備。

2 可靠性目標

根據北京軌道交通燕房線合同《通用技術部分》、合同技術冊等相關要求，信號系統須達到的RAM 指標如下所示：

ATP/ATO 地面設備，MTBF≥100000h，MTTR≤240min；

ATP/ATO 車載設備，MTBF≥150000h，MTTR≤30min；

計算機外圍設備，MTBF≥50000h，MTTR≤45min；

計軸設備，MTBF≥175000h，MTTR≤30min；

DCS 設備、聯鎖設備、電源設備（含UPS）MTBF≥100000h，MTTR≤30min；

信號系統可用性≥99.98%。

3 數據統計

北京運營公司提供了燕房線質保期（2018-1-1 至2019-12-31）的故障數據，原則上，在對RAM 指標進行考核時，統計的故障應為造成系統功能失效的硬件故障，不考慮軟件/數據失效經過核實用于本次RAM 考核計算的故障列表詳見表1。

3.1 車載子系統運營時間計算

北京軌道交通燕房線目前有16 列車投入運營，車載信號設備累計運行時間按月分別計算，按照運營公司的統計數據：燕房線西段單程平均運行時間為1550 秒，折返時間為425 秒；列車的出段時間為125 秒，入段時間為125秒；開行車次為平日302 次，雙休264 次；每日運營的列車數為平日11 列，雙休7 列。

車載子系統累積運營時間=（工作日*302+休息*264）*（1550+425）/3600+（工作日*11*（125+125）+休息日*7*（125+125））/3600

注：車載子系統中的AOM 插箱在非運營時間也一直處于帶電狀態。

3.2 非車載子系統運營時間計算

軌旁信號設備（包括軌旁設備和車站設備）每日的運行時間為24 小時，每月運營總時間為：整套設備的運營時間=運營天數*24

非車載子系統的運營時間=整套設備的運營時間*系統數量

4 RAM 數據計算

4.1 可靠性計算

設備系統可靠性，一般通過MTBF 來衡量。MTBF 單位為“小時”，它反映了硬件設備的時間質量，是體現系統硬件設備在規定時間內保持功能的一種能力。計算公式如下：

其中：系統總運營時間=系統設備套數*系統考核期的累計工作時間。

表1 各子系統故障統計

圖1 可靠性計算結果

圖2 可維護性計算結果

4.2 可維護性計算

系統的可維護性，一般通過MTTR 來衡量。從維修人員接觸故障設備并允許維修，到故障設備完全恢復其設計使用功能所經歷的時間，其中需要扣除由于外界條件終止修復的時間，計算公式如下：

4.3 可用性計算

系統設備的可用性，一般通過MTBF 和MTTR 計算得出，系統的整體可用性，是其各子系統可用性的乘積，子系統和系統整體可用性公式如下：

系統可用性的計算公式為：AS=A1·A2·…·An。

4.4 RAM 分析結果

結合故障數據、可靠性指標的計算方法，對燕房線信號各系統RAM 指標做出計算。電源設備、ATP/ATO 地面設備、聯鎖設備考核周期內未發生故障，可靠性均滿足合同指標要求，見圖1。

各子系統可維護性滿足合同指標要求，詳見圖2。

考核周期內可用性均滿足合同指標要求，詳見圖3。

5 結論

按招標合同中的考核原則：在質保期內，任何一個考核周期（連續12 個月）內的可靠性、可用性、可維護性指標符合要求，即滿足合同要求。綜上所述信號系統各周期各子系統可維護性、可用性、可用性均滿足合同RAM 指標要求，RAM 指標考核通過。

圖3 可用性計算結果