基于FTA的ZPW-2000A轨道电路可靠性分析

基于FTA的ZPW-2000A轨道电路可靠性分析

边可刘畅李伟伟王颖

大连科技学院辽宁大连116052

摘要：ZPW-2000A轨道电路的安全可靠性不仅仅关乎着铁路运输的能否高效运行，更关乎着广大旅客的人身安全，因此对ZPW-2000A轨道电路可靠性的研究具有非常重要的意义。本文基于故障树法（FTA）对其可靠性展开分析并提出相关建议。

关键词：ZPW-2000A轨道电路；可靠性分析；FTA

0引言

轨道电路是铁路信号系统的主要技术装备之一，它监督检查某一固定轨道区段内的线路是否有列车运行、调车作业或车辆占用情况，在铁路运输中起着至关重要的作用。一旦轨道电路发生故障，将会导致整个铁路信号系统无法工作，进而影响铁路正常运行，造成巨大的经济损失，危及人民的生命安全。因此，为保障铁路安全运输，提高轨道电路的可靠性至关重要。本文以ZPW-2000A轨道电路为例，对铁路信号系统中的轨道电路的可靠性进行分析研究，对铁路信号系统乃至整个铁路系统的正常运转与安全运营都具有十分重要的现实意义。

1ZPW-2000A轨道电路系统概述

ZPW-2000A轨道电路是根据法国CSEE公司的UM71移频自动闭塞技术通过技术结合了我国的基本国情进行改进提高而来的，目前在国内普速铁路上得到普遍应用。ZPW-2000A轨道电路系统中的发送器采用了成对双机并联冗余方式，系统采用数字处理和单片机技术，提高了抗干扰能力，同时在传输长度问题上通过系统参数优化，因此成为了我国新一代具有自主知识产权的无绝缘移频自动闭塞轨道电路。

2故障树（FTA）分析原理

故障树分析也称为事故树分析，简称FTA，是一种图形化的分析方法。FTA将事故因果关系形象的描述为一种有方向的“树”。从要分析的特定故障开始构建（顶上事件），从上到下，层层分析其发生的原因，直到找出故障的最底层的基本原因，即故障树的底层事件为止。根据顶上事件与基本事件之间所有事件的逻辑关系，画出逻辑运行图，即为故障树。最后通过分析逻辑运行图得出结论。

3ZPW-2000A轨道电路可靠性分析

3.1ZPW-2000A轨道电路系统故障树建立

（1）定义系统边界

对ZPW-2000A轨道电路系统边界的定义如下：

1）以ZPW-2000A轨道电路系统故障，不能正常工作为故障树的顶上事件。

2）忽略人为破坏、自然灾害等因素对系统的影响。

3）将设备故障作为基本事件。

（2）故障树建立

ZPW-2000A轨道电路系统故障主要分为两大方向，一是室内子系统故障，二是室外子系统，如表1所示。

表1ZPW-2000A轨道电路系统故障表

其中A分为A1主接收器故障，A2并接收器故障；B分为B1-BN+1，D分为D1、D2，D1分为D11、D12，D11表示站内防雷故障、D12表示电缆模拟网络故障，D2分为D21、D22，D21表示站内防雷故障、D22表示电缆模拟网络故障；G分为G1-GN；H分为H1、H2；J分为J1、J2；I分为I1机械绝缘结空心线圈故障，P1为调谐单元故障；K故障分为K1空心线圈故障，P2为调谐单元故障。

根据ZPW-2000A轨道电路系统边界的定义，以轨道电路系统故障不能正常工作为顶上事件，在按照故障树建立原则，通过事件的逻辑关系，建立ZPW-2000A轨道电路系统故障树，如图1所示。

图1故障树

3.2ZPW-2000A轨道电路系统故障树分析

故障树分析的本质是找出故障的所有最小割集和导致顶上事件故障的所有隐藏因素。本文采用下行法求系统故障树的最小割集。

下行法：从故障树的顶上事件开始，将逻辑门的输出事件和输入事件对调，将全部中间事件转换为基本事件。最后由若干个基本事件构成最后一排，构成一个割集。求得ZPW-2000A轨道电路系统故障树的最小割集为：{B1、B2、B3、…BN+1}，{A1、A2}，{D11、D21}，{D21、D22}，{J1、J2}，{H1、H2}，{P1、P2}，{I1}、{K1}，{G1、G2、G3、…、GN}，{C}。

通过故障树得出了ZPW-2000A轨道电路系统的故障类型，求得了轨道电路故障树的所有最小割集。根据分析原理，得出的最小割集阶数越小，系统就越容易被割集中的因素引起故障。最小割集相对较多的是室外子系统，因此，室外子系统对ZPW-2000A轨道电路的可靠性影响较大。因此对于室外设备的可靠性指标需要提升，并在使用过程中尽量较少基本事件的发生，以减少最小割集的数量。

4提高ZPW-2000A轨道电路系统可靠性措施

（1）提高设备自身的可靠性。

在设备研发阶段，采用可靠性高的新型技术。在材料选取上，采用不易生锈和耐磨度较大的材料。在设备出厂前，要对其可靠性相关的数据和指标进行严格的测试。在设备使用阶段，首先要对新设备做出评估判断，使用后，详细记录设备数据，提高设备的可靠性。

（2）强化维修人员操作水平。

工作人员上岗前要做严格的岗前培训，对频发故障做细致讲解，利用实物进行指导，避免纸上谈兵，培养工作人员应对突发事件的能力，在避免人员伤亡的前提下，减小经济损失。

（3）优化维修方案。

设立年度检查、季度检查、月检查等相关检查，发现故障及时记录并处理。在记录故障时，要列出故障地点、表现、原因、发生次数和处理方法等。

参考文献

[1]张富华.浅谈ZPW-2000A型无绝缘轨道电路区间故障及分析方法[J].甘肃科技.2009(07)

[2]王文斌.基于FMEA和FTA的ZPW-2000A轨道电路可靠性分析[J].兰州交通大学.2013(21）

[3]符萌.ZPW-2000A中发送器和接收器的可靠性评估和可靠性试验设计[D].西南交通大学.2010

[4]袁晴,何坤,刘硕智.浅析ZPW-2000A型移频自动闭塞设备的可靠性[J].科协论坛.2012(08)