浅析地铁综合监控系统可靠性分析与数据管理软件研制

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1、浅析地铁综合监控系统可靠性分析与数据管理软件研制0前言　　地铁综合监控系统以列车运行管理系统为中心，其各子系统具有各种功能，并且相互实现信息共享的系统。其功能涉及运输计划、运行管理、站内作业管理、维修作业管理、车辆管理、设备管理、信息集中监视、电力系统控制等。其体系结构可由站级设备管理系统、中央运行控制系统、区域信息管理系统等不同层次的系统综合而成，系统功能丰富、结构复杂庞大。　　由此看出，地铁综合监控系统是一个集成度极高的自动化系统，是一个复杂、动态、异构的系统，负责监视地铁线X中各车站的设备、指挥列车运行。系统要如实地获取各个车站中的设备信息，根据需要也可控制各子系统设备

2、、协调设备间的有效运行，实现列车的可靠、稳定和高效运行。这些需求无疑要求综合监控系统构建成具有极高的可靠性、可用性、安全性等要求的系统。近年来我国地铁领域已开始适度采用综合自动化监控系统。综合自动化监控系统已成为国内城市轨道交通自动化系统的发展趋势，有必要对综合自动化系统进行可靠性分析评估。　　1地铁综合监控系统可靠性分析方法选择　　要对地铁综合监控系统进行可靠性分析，首先要确定可靠性分析的方法。我们先后比较尝试了可靠性框图法、GO法、故障树分析法和故障模式影响后果分析法四种方法，其优缺点简述如下：　　(1)可靠性框图法主要是根据系统的逻辑关系把系统转换为各种结构模型的可靠性

3、框图，从而进行下一步分析。该方法适用于对结构较为简单的系统进行可靠性分析。　　(2)GO法是从引起系统成功状态的基本原因出发，将系统图直接转换成GO图，进行GO运算。此方法建立GO图的过程较为简单，但进行GO运算则相对繁琐。该方法适合于在系统图逻辑关系较清晰时进行可靠性分析。　　(3)故障树分析法是从最不希望发生的事件出发，关注导致系统故障的基本原因和中间过程，通过故障树将系统的逻辑关系表示出来，形象直观，在此基础上可快捷地写出故障树顶事件的结构函数，进而对系统进行可靠性分析。该方法适合于对较复杂的系统进行可靠性分析。　　(4)故障模式影响后果分析方法，采用自下而上的逻辑归纳

4、法，对系统来说，要从其子系统及其元器件的各种失效模式追踪到系统级，研究它的后果，决定它对系统的致命度。但随着系统的复杂度增加，要实际做完这样的分析，其工作量大到难以容忍的程度。　　分析可知，地铁综合监控系统结构相对复杂，信息量大，关注于系统成功运行或出现故障原因的分析，因此，GO法和故障树分析法较适合于对地铁综合监控系统进行可靠性分析。但采用GO法进行可靠性分析，符号使用复杂，同时还需定义一定数量的GO处理单元，工作量较大。采用故障树分析法进行可靠性分析则相对简便易行。因此，故障树分析法更适合于对地铁综合监控系统进行可靠性分析。基于以上原因，我们提出采用故障树分析法对地铁综合

5、监控系统进行可靠性分析。　　2地铁综合监控系统可靠性分析与数据管理软件设计　　在确定本系统的分析方法的基础上，本文采用VC设计开发了地铁综合监控系统可靠性分析与数据管理软件，完成系统的可靠性建模、系统的可靠性分析、系统可靠性数据管理等功能。软件包含三个模块：系统可靠性建模模块，系统可靠性分析模块，系统可靠性数据管理模块，三模块之间相互联系，相互服务。　　2.1系统可靠性建模模块　　可靠性建模功能主要围绕如何实现系统的计算机辅助故障树建模这样一个问题来展开，也就是必须使计算机能辅助绘制故障树模型。绘制故障树模型功能包括模型可视化显示、模型图形属性编辑(图形的添加、删除、复制和缩

6、放等)、模型事件属性编辑(事件的名称、失效概率分布和失效参数等的设置)和模型自动完整性检查等功能。　　软件中将故障树模型的节点抽象为派生于CObject类的CFTANode类，模型节点的图形属性和事件属性都封装作为CFTANode类的成员，对模型节点的图形及事件属性编辑操作转变为通过鼠标消息处理函数来改变CFTANode类的相应成员值的操作。然后，我们再使用MFC中支持CObject指针的数组CObArray类存储大量模型节点CFTANode类对象，从而实现整个模型的生成，对数组的操作也就是对整个模型的操作。　　2.2系统可靠性分析模块　　本模块要求能够对已有的系统可靠性模型

7、进行自动可靠性分析，即可以实现故障树的定性定量分析。　　1)系统故障树模型的定性分析　　对综合监控系统的可靠性定性分析要求分析出系统失效的所有故障模式、故障组合及能够保证系统不失效的所有有效途径，即是求出相应系统故障树模型的全部最小割集。对于含有非门的情况下，求出所有质蕴含割集;求出相应模型的全部小路集，对于含有非门的模型，求出所有质蕴含路集。　　2)系统故障树模型的定量分析　　对综合监控系统的可靠性定量分析要求分析出系统故障的发生概率、系统故障时系统下层子系统/设备对其的贡献大小，即是求出相应系统故障