利用故障樹方法進行計算機聯(lián)鎖故障分析

王曉輝 北京全路通信信號研究設(shè)計院集團有限公司

引言

計算機聯(lián)鎖是通過計算機技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)來實現(xiàn)車站聯(lián)鎖控制功能的實時控制系統(tǒng)。計算機聯(lián)鎖設(shè)備是完成列車進路控制、股道鎖閉、股道解鎖、道岔開啟閉合、信號機開關(guān)等功能的重要設(shè)備。故障樹分析是安全系統(tǒng)工程中最重要的分析方法。故障樹分析是從事故開始，從上層開始向下分析導(dǎo)致事故的原因，然后通過邏輯圖表現(xiàn)出來。利用故障樹方法對計算機聯(lián)鎖進行故障分析可以尋找從上到下分析故障原因，對故障解決具有重大的意義。

1 計算機聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)介紹

1.1 結(jié)構(gòu)分析

某型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)為分布式多計算機系統(tǒng)，它主要由控制臺、監(jiān)控機（上位機）、聯(lián)鎖機和電務(wù)維修機組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示：

圖1 -1 某型計算機聯(lián)鎖結(jié)構(gòu) Fig 1-1 computer interlocking structure

下面面分別介紹計算機聯(lián)鎖設(shè)備的各個組成部分

（1）控制臺

控制臺是由兩個顯示器組合而成如果站場比較大，兩個顯示器組合顯示站場圖。如果站場比較小，則兩個顯示器顯示同樣的畫面。

（2）聯(lián)鎖機

采用二乘二取二的硬件架構(gòu)。

（3）監(jiān)控機

監(jiān)控機采用雙機設(shè)置，使用嵌入式Windows XP 操作系統(tǒng)，具有比較高的可靠性。兩臺機器可以同時工作也可以單獨工作。

（4）電務(wù)維修機

采用工業(yè)控制計算機組成，使用嵌入式Windows XP 操作系統(tǒng)。

（5）綜合配電

為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源輸出。

1.2 二乘二取二結(jié)構(gòu)介紹

上面介紹計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)切換采用整機切換方式。計算及連鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)有五種工作方式：A、B 兩系均不工作、A、B 兩系中只有一系工作和AB 雙系同步工作。

如果是單系聯(lián)鎖機，系統(tǒng)狀態(tài)包含單機工作、脫機、聯(lián)機同步三種。系統(tǒng)工作時，首先上電的連鎖及（A 系或B 系）被認為是為主機，首先開始工作后，后上電的一系稱為備機，與主機進行通信，實現(xiàn)同步工作。在聯(lián)機同步工作情況下的A、B 系聯(lián)鎖機狀態(tài)完全相同，無主、備之分。如果主機出現(xiàn)故障，則停止和FFC 的工作通信，這時備機升級為主機繼續(xù)工作，原來主機則處于脫機狀態(tài)，待故障修復(fù)之后，原主機轉(zhuǎn)變?yōu)閭錂C，恢復(fù)兩系主機通信，等到雙系主機工作完全相同之后，轉(zhuǎn)入到熱備狀態(tài)，兩系主機切換自動化，不影響系統(tǒng)的正常工作。

2 故障樹

2.1 故障樹方法介紹

故障樹圖是一種因果關(guān)系邏輯圖，它是通過元部件狀態(tài)來顯示系統(tǒng)故障樹。故障樹圖是一種圖形化設(shè)計方法，并且作為可靠性框圖的一種可替代的方法。

故障樹圖是通過頂層事故事件從上到下建立樹型結(jié)構(gòu)并且根據(jù)事件之間關(guān)系而聯(lián)系，它使用了圖形化建模的方法，使能導(dǎo)致系統(tǒng)故障的原因通故障事件，路徑和狀態(tài)加上邏輯符號來表示。故障樹圖中包括的構(gòu)造單元為門和事件（故障），這些構(gòu)成單元組成了系統(tǒng)的故障樹。

2.2 計算機聯(lián)鎖故障分析

經(jīng)過分析，針對不能驅(qū)動道岔和錯誤驅(qū)動道岔故障的FMECA表如表2-1 所示：

表2 -1 道岔故障FMECA 表Tab 2-1 Turnout fault FMECA table

其中，對于錯誤驅(qū)動道岔中，聯(lián)鎖主機故障對應(yīng)的原因有很多種，比如聯(lián)鎖主機故障、聯(lián)鎖通信機故障、聯(lián)鎖主機軟件故障、聯(lián)鎖通信機軟件故障等原因，對于錯誤驅(qū)動道岔來說，其故障原因?qū)?yīng)的細分原因如表2-2 所示

利用故障樹法對錯誤驅(qū)動道岔進行建模，結(jié)構(gòu)如圖2-1 所示：

如圖2-1 所示，通過對錯誤驅(qū)動道岔進行建模，可以找出10 個底層事件，再分別對這些事件進行分析排查，經(jīng)過之前故障經(jīng)驗分析，這10 中故障都可以作為最小割集時間存在，對這些事件進行重點安全保護，可以降低頂層事件發(fā)生的概率。

3 結(jié)論

利用故障樹方法對計算機聯(lián)鎖錯誤驅(qū)動道岔事件進行建模，找出故障的底層割集事件，對這些底層事件進行重點防護，可以降低頂層故障發(fā)生的概率，保證行車安全。