故障樹分析法在200C型列控車載設備測速系統故障判定中的應用

【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系統死機，觸發緊急制動停車。通過故障樹分析法對200C型列控車載設備測速系統的分析，找出導致測速系統故障的因素，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（簡稱列控系統）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的重要技術裝備，在鐵路運輸系統中具有極其重要的地位。列控車載設備是列控系統中至關重要的設備，是列車運行控制的主體，通過接收連續的軌道電路信息、應答器點式信息以及實時監測的速度信息，實現多種列車控制模式，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而被廣泛應用。本文以分析測速系統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。它是一種從系統到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。從系統開始，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）發生的概率。同時也可以用來分析零件、部件或子系統故障對系統故障的影響，其中包括人為因素和環境條件等在內。

頂事件：是故障樹分析中所關心的結果事件，是系統的故障模式或者不希望出現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生時，故障樹的頂事件也發生，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故障為例）：

（1）熟悉系統：要詳細了解系統狀態及各種參數。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（列控設備動態監測系統）的接口等組成。200C型列控車載設備的測速系統由速度傳感器、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板中提取需要的數據（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，則CODOU板將速度值發送到相對應的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，設想給定系統可能發生的故障。

（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 測速系統故障的故障樹示意圖

由以上分析步驟畫出測速系統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的維護。

（1）加強作業管理，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；同時加強數據分析，對設備運用狀態進行及時跟蹤，發現異常及時處理，保證動車組的運行安全。

（3）為速度傳感器創造適宜的運行環境，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故障應用故障樹分析法進行舉例分析，在發生故障后要根據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的監控，這樣才能夠及時發現問題并予以解決，有效地減少故障，確保動車組的運行安全。