有关模糊故障树的地铁综合监控系统可靠性分析

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1、有关模糊故障树的地铁综合监控系统可靠性分析地铁具有高速、安全、准时、载客量大的特点，是现代城市解决交通拥塞最有效的手段。地铁一旦发生事故，轻则影响乘客出行，重则危急生命财产安全，对社会影响极大，所以其运行的可靠性显得尤为重要。　　地铁综合监控系统(ISCS)通过集成地铁中的主要子系统，形成统一的监控层硬件平台和软件平台，对各设备进行集中监控和管理，同时通过列车时刻表和运行图控制站场连锁设备实现车站内的高效可靠运行。由ISCS所完成的功能可见，其能否可靠有效工作直接影响到地铁系统是否安全稳定运行，可以通过对ISCS进行系统的可靠性评估，查找出系统中的薄弱环节，针对这些薄弱点采取

2、措施，降低故障发生率，提高系统可靠性。　　本文以地铁综合监控系统为研究对象，对其发生故障的各种因素进行分析。在可靠性分析上运用模糊故障树理论(FFTA)，有效地弥补用故障树(FTA)进行可靠性分析的不足，解决了模糊不确定性的问题。最终确定系统故障原因的各种可能组合方式及其发生概率，从而可以针对分析结果对系统的薄弱环节进行改进，达到提高ISCS可靠性的目的。　　1地铁综合监控系统　　地铁综合监控系统作为一个综合信息化平台，集成了多个子系统的中央级功能，并同信号、自动售检票等系统的中央级互联，掌握全线设备的运行情况，负责管辖范围内设备监控与调度，其设备主要设置在控制中心，面向的操

3、作对象是运营部门的环调、电调及维修人员。地铁综合监控系统采用中央级和车站级两级管理，中央级、车站级和底层设备控制层(现场级)三级控制的分层分布式结构。　　地铁综合监控系统由中央级综合监控系统(CISCS)、车站级综合监控系统(SISCS)、车辆段/停车场综合监控系统(DISCS)以及电子维修中心的设备维护系统、培训管理系统(TMS)、仿真试验系统(STP)、X络管理子系统(NMS)等组成。同时还集成了火灾自动报警系统(FAS)、环境与设备监控系统(BAS)、电力监控系统(SCADA)、综合安防系统(ISDS)、乘客资讯系统(PIS)、自动售检票系统(AFC)、通信系统综合X管

4、子系统、广播系统(PA)、屏蔽门系统(PSD)、大屏幕系统、信号系统(SIG)、不间断电源(UPS)及时钟系统(CLK)等。　　(1)中央级可以对整个线路各个站点系统管辖范围内的设备运行状态、故障情况进行监视，并向各个站点发布指令，统一指挥、协调各个站点的运行。信号、自动售检票、综合监控等系统均设有中央级。　　(2)车站级设备的监控功能主要是完成本站点设备监控、管理，由综合监控、信号、自动售检票等车站级系统组成。其中综合监控系统在车站级集成了多个子系统的车站级功能，一方面负责管辖范围内设备监视，并根据本站的情况向下级子系统发布控制指令，另一方面将本站设备的运行数据传输给中央级

5、，并接受中央级运行指令。　　(3)现场级作为车站级、中央级的被监控对象，是车站地铁机电设备的主体，由BAS、FAS、电力监控系统(PSCADA)、PSD、防盗门系统(FG)、闭路电视监控系统(CCTV)、PIS、SIG、AFC、门禁系统(ACS)等组成。　　2地铁综合监控系统的可靠性分析　　2.1故障树分析法　　故障树分析法FTA(FaultTreeAnalysis)是进行系统可靠性分析和安全性分析的重要工具之一。故障树分析把系统最不希望发生的故障状态作为分析目标，称为顶事件;运用逻辑演绎的方法，找出导致顶事件发生的所有可能直接原因，即中间事件;再跟踪找出导致这些中间事件发生

6、的所有可能直接原因;直至寻找到引起中间事件发生的全部部件状态，称为底事件。用相应的代表符号及逻辑门把顶事件、中间事件、底事件连接成树形逻辑图，即得到故障树。根据故障树，分析系统发生故障的各种可能途径(模式)和可靠性指标，就是故障树分析方法。故障树分析分为定性分析和定量分析。定性分析的主要任务是寻找故障树的全部最小割集(MCS)。在故障树中，只要有任何一个最小的割集发生了，那么顶事件就会发生。定量分析的任务是给每个基本事件赋予一概率值来表征其发生故障的相对频繁程度，在概率论的基础上计算出所有的中间事件和顶事件发生的概率以及各基本事件的相对重要程度。　　2.2模糊故障树　　模糊故

7、障树分析FFTA(FuzzyFaultTreeAnalysis)考虑到故障树分析中的底事件和顶事件发生概率的不确定性(模糊概率)问题。在传统故障树分析中底事件和顶事件是一个确定性的事件，基于概率论，其状态只有正常和故障两种，这样可以较好地解决系统的随机性问题。对于大型复杂的系统不仅存在随机性问题，还存在大量的模糊不确定性问题，引入模糊理论，即认为发生故障这一事件本身是清晰的，但发生概率是模糊的，从而使得可靠性理论的研究扩大到能同时处理随机现象和模糊现象。运用模糊数理论，可得三角模糊数来给出基本事件概率的