淺談地鐵AFC系統故障樹的建立

摘 要：自動售檢票系統（AFC），全稱Automatic Fare Collection，是基于計算機、通信、網絡、自動控制等技術，實現軌道交通售票、檢票、計費、收費、統計、清分、管理等全過程的自動化系統。國外經濟發達城市的軌道交通，己普遍采用了這種管理系統，并發展到相當先進的技術水平。我國城市軌道交通車站的自動售檢票設備，最初是來自國外，近年來我國已進行了大量的開發研制工作，提出了多種形式的產品，技術水平也在不斷提高。

關鍵詞：地鐵；AFC系統；故障樹

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 20-0000-01

地鐵AFC系統根據功能不同分為中央清分子系統、計算機網絡子系統和車站終端設備子系統，本論文以三種系統常見的故障進行故障樹的建立。

一、AFC各系統故障樹的建立

（一）中央清分子系統常見故障的故障樹。中央清分系統要盡可能采用自動化檢測等故障自診斷手段，通過故障樹的建立能夠正確而迅速地識別出設備故障，從而正確指導維修人員實現快速維修。根據中央清分系統運行程序、步驟以及故障發生原因、概率，得出中央清分系統的故障樹。

通過以上故障樹定性分析發現：故障樹的每一個基本事件都是一個最小割集，即每一個基本事件的發生都會導致頂上事件“清分系統故障”的發生。基本事件對頂上事件影響的大小主要由基本事件的發生概率所決定。通過統計各基本事件的發生概率，可以確定維修重點，提高維修度，降低維修費用，為延長設備的工作壽命和減少故障的發生頻率服務。

（二）計算機網絡子系統常見故障的故障樹。本節將從故障樹分析法的定性分析的角度出發，對計算機網絡中存在的安全隱患進行分析，為進一步完善網絡體系提供科學依據和實踐方法。在計算機網絡系統中，最壞情況下發生事故就是網絡癱瘓，系統不能正常向用戶提供服務，而導致網絡癱瘓的原因事件很多，如何評價這些事件對網絡系統安全所造成的危害程度，是應用故障樹分析主要目的所在。通過以上分析，建立出計算機網絡系統常見故障的故障樹。通過以上故障樹定性分析發現：事故樹具有兩個雙事件最小割集（UPS不能正常工作和系統供電失敗，溫濕度的變化和灰塵影響）。其他基本事件均是故障樹的最小割集。單事件最小割集對系統影響較大，每一個基本事件的發生都會導致頂上事件“清分系統故障”的發生。雙事件最小割集中的基本事件對頂上事件影響相對較小。通過定性分析可以確定基本事件對頂上事件的影響程度，進而通過統計各基本事件的發生概率，可以確定維修重點，提高維修度，降低維修費用，為延長設備的工作壽命和減少故障的發生頻率服務。

二、地鐵AFC系統現有維修方式分析

地鐵AFC系統的維修性應通過預防性維修和修復性維修相結合的方法進行設備維修，同時還需要科學合理的設置維修機構和維修方式來保障維修的合理性與時效性。按照設備的狀態和維修的時機，可以將復雜設備的維修方式分為故障前維修和故障后維修，即預防性維修和修復性維修兩大類。預防性維修是為降低產品故障的概率或防止功能退化按預定的時間間隔或按規定準則實施的維修；修復性維修是故障識別后使產品恢復到能執行規定功能狀態所實施的維修。復雜設備維修方式的分類。

（一）預防性維修。預防性維修是在設備故障前采取合適的維修活動將故障消滅在萌芽狀態，按照維修依據不同分為計劃性維修和基于狀態的維修。計劃性維修是按預定的進度計劃實施的預防性維修。計劃性維修是以時間為依據的維修，也可稱為定時維修，是根據維修計劃，按規定的時間間隔進行停機檢查、解體、更換零部件，以預防損壞、繼發性毀壞及運行損失。

按照維修工作內容不同計劃性維修又可以分為定時拆修和定時更換兩種方式：定時拆修指設備使用到規定時間予以拆修，通過分解或翻修等使其恢復到規定的狀態，有效地預防具有明顯損耗期的設備發生故障，定時更換是指按一定的周期用新的設備或部件替換舊的使用中的設備或部件，當定時更換的時間到達時，不管設備當時的可靠性狀態如何，都將按計劃更換，主要適用于壽命可知的設備或部件，以避免故障的發生。基于狀態的維修是以狀態為依據的維修，在AFC系統運行時，對它的主要部位進行定期（或連續）的狀態監測和故障診斷，判定設備所處的狀態，預測設備狀態的發展趨勢，依據設備狀態的發展趨勢和可能的故障，預先制定預測性維修計劃。按診斷程序來確定AFC設備“健康狀態”的維修活動，是預防性維修進一步的發展。

（二）修復性維修。修復性維修是在AFC設備發生故障后，使其恢復到規定狀態所進行的全部活動。它可以包括下述一個或全部步驟：故障定位、故障隔離、分解、更換、再裝、調準及檢測等。也就是說，允許故障發生后再進行相關維修的方式均可以劃為修復性維修的范疇，主要包括事后維修、狀態監控維修、隱患檢測以及更改設計。事后維修是以設備是否完好或是否能用為依據的維修，是在設備部分或全部故障后再恢復其原始狀態，也就是用壞后再修理。其適用范圍包括：對于操作者來說是不明顯的功能故障；對于無法預知故障情況的設備，只要對安全或任務無直接危害，可以采用這種方式；對于安全性或任務無直接危害的損耗性設備，雖可用定時或基于狀態的維修，但若故障后果的費用小于預防性維修時，可采用事后維修。因此地鐵AFC系統既需要預防性維修也需要修復性維修。在系統運行中需要決策合理、規劃科學，才能保證設備運行的可靠性和安全性，有效地減少故障的發生，避免由故障引起的一系列不良后果，而且還能夠大大降低維修費用和全壽命周期費用。

本文主要研究故障樹分析法的結構特點、建立方法和建造步驟，并根據地鐵AFC系統中各個子系統的常見故障，分析設備故障的根源，初步建立了各個子系統常見故障的故障樹。本文還研究系統故障樹的計算方法，結合各底事件、中間事件、頂事件的各種關系，按照由下而上按故障樹的邏輯結構逐層分析，最終求得頂事件發生的概率和可靠度。同時，本章根據地鐵AFC系統設備的特點研究了AFC系統的維修方式，分析出AFC系統應采用預防性維修和修復性維修相結合的方式。

[作者簡介]郭昶（1981-），男，黑龍江哈爾濱人，哈爾濱地鐵集團運營公司，工程師，哈爾濱工程大學本科，研究方向：自動售檢票。