城市轨道交通信号系统可靠性要求研究（可编辑）.doc

北京交通大学硕士学位论文城市轨道交通信号系统可靠性要求的研究姓名:马琳申请学位级别:硕士专业:交通信息工程及控制指导教师:程荫杭20050901摘要北京交通大学硕士学位论文摘 要城市轨道交通的特点是行车密度大、正点要求高。担任着指挥列车安全高效运行任务的信号系统,在提高运输效率、保证行车安全及旅客舒适度等方面发挥着重要的作用,因此对其可靠性具有很高的要求。然而国内在这方面的研究还有许多不足,尤其是系统可靠性要求,使得面临大量新线集中建设,运营建设部门又必须对信号系统提出可靠性要求时,只能参照其它相关系统的可靠性标准,凭经验提出。由于信号系统可靠性指标没有严格的界定,可靠性要求缺乏统一规范,使得系统可靠性的验收工作往往处于表面化。实际信号系统的运营也表明系统的可靠性并不尽人意。因此迫切需要对信号系统的可靠性要求进行研究,建立科学规范的可靠性指标与验收体系。这将从根本上保证信号系统的可靠性,具有十分重要的现实意义。本文主要工作如下:第一,在查阅大量国内外有关资料的基础上,总结归纳和比较了与轨道交通系统相关的三个具有代表性的国际标准的相关内容,为我国城市轨道交通系统可靠性要求的制定提供了参考。第:二,借助计算机控制领域系统可靠性研究的相关理论,分析了制定城市轨道交通信号系统可靠性指标首先需要明确的几个问题,特别是系统边界的划分和故障原因的分类和鉴别。在此基础上,以/制定的指标体系为参考,探讨了我国城市轨道交通信号系统的模块划分方法、可靠性指标的制定以及故障统计规范,并以某条线路实际信号系统为例进行了说明。同时针对 .标准中提出的另一种可靠性指标参数和,探讨了该指标定义的特点,故障分析模型及故障统计方法。经过对上述两个标准中可靠性指标的比较,认为汀/对指标的定义方式更可行,因此被建议采用,即单独考察系统硬北京变通大学硕士论文 斌 , 锄 矗 恤.也正 .,】 盯, 印, 锄 ,柳 “ 弛.,唱趾. 脚鹕眦 , .百 ,印 砌 厄, 饼印, 崎廿 】村伍.印 , ,印蝌印 ,舐 而”廿, .“: ,锄强珏,曲 .矗,第章前言北京交通大学硕士论文第章前言。研究背景.城市轨道交通的发展随着我国经济的发展和人口的增长,特别是私人汽车的成倍增加,城市交通日趋拥挤、污染严重,直接影响了人们的生活与环境,简单的阔路增车方法已解决不了这一难题。另一方面,随着城市人口的郊区化,使得越来越多的居民频繁往返于城市与郊区之间。这客观上迫切需要构建更安全、快捷和清洁的城市交通系统。轨道交通则以其运量大、速度快,有利于土地集约使用,能源利用率高且污染小等独特优势日益显现出其重要性与优越性。据估计在未来几年内,公共交通设施将成为%左右市民的主要交通工具,其中%的人将经常使用轨道交通,地铁和轻轨将成为都市居民最常使用的交通工具【】【。目前,世界上已经有多个国家多个城市建成了地铁,总长超过 公里,每天有万多辆客车往返于 多个地铁车站之间,运送着 多万人次的旅客。我国人口过百万的多个城市中,北京、香港、台北、天津、上海、广州大城市已拥有地铁系统的总长度达多公里;有个超大城市和特大城市正在建设和筹建自己的轨道交通。拟建的轨道交通线路超过条,总长度达公里。北京、上海、广州也还在不断的增建新的线路】一【。可以看到,在今后十年,为根本解决城市交通紧张状况,我国各大、中城市大力发展轨道交通网体系已势在必行。.城市轨道交通信号系统城市轨道交通系统中,信号系统是行车安全与提高运营效率的重要保障。信号系统设备的选型直接关系到城市轨道交通项目建设的投资、项目建成后的运营能力、运营成本以及系统的维修成本。因此,信号系统在城市轨道交通系北京交通大学硕士论文 第章前言统中具有重要的地位【一【】。信号系统的组成及功能城市轨道交通信号系统主要由联锁系统、列车自动监控系系统、列车自动防护统和列车自动运行眦 系统组成。如图卜所示:图卜信号系统的组成的核心是超速防护,即当列车超过允许速度时,自动实施制动将列车降至允许速度范围内或停车。的性能越好,就越能在保证安全的前提下,缩短列车的间距,加大行车密度,提高城市轨道交通的旅客输送能力,因此不仅是保证行车安全,也是提高行车效率的基本设备。的中心任务是驾驶列车,它选择列车的工况牵引、隋行或制动、确定合适的加减速率,以保证列车运行的正点、舒适和节约能源。其控制方式所遵循的准则,一方面应根据指挥层的指令如给定的区间运行时分和区间线路的数据,实时确定区间的运行方式;另一方面,根据当时的要求限制列车的速度。同时,在监控下控制列车车门和站台屏蔽门的开、闭。是信号系统的上层管理部分,它通过联锁系统、和组织全线的列车运行。为了保证地铁的正常运行,系统必须具有很高的可用性。不过原第章前言北京交通大学硕士论文则上说,它不承担“安全”责任,万一发出可能危及行车安全的错误命令,联锁和设备将拒绝执行。在特殊情况下,例如联锁设各出现某种故障,如果需要由指挥系统发出绕过或部分绕过安全设备监督、检查的命令,以维持必要的列车运行时,安全责任将由操作人员承担,但系统应具有给操作员提供察觉命令正确发出和正确传送的功能。联锁是轨道交通信号系统所必需的进路控制系统,可含于系统之中。联锁不仅是组织列车运行的安全保障,也是进行安全控车的信息基础。信号系统的分类及应用信号系统按照闭塞方式可以分为固定闭塞和移动闭塞】。固定闭塞的信号系统,按照列车速度控制模式有阶梯控制方式与速度一距离模式曲线控制方式两种。采用阶梯式分级速度控制,列车获得的信息仅为将要进入的闭塞分区的速度等级命令。般采用多信息音频无绝缘轨道电路检测列车占用和向列车传输速度等级,另在车站设有必要的点式和信息传输设备用于车一地信息传输。北京地铁号线、环线及号线、上海地铁一号线均使用这种信号系统。北京地铁一号线采用英国西屋公司的、和,国产继电联锁;北京地铁环线大多采用国产设备;号线采用英国西屋公司的,卡斯科公司的相当于,国产继电联锁,没有使用。上海一号线主要是美国公司的信号系统,包括、和,联锁系统采用国产继电联锁设备。采用速度一距离模式曲线控车方式,列车获得的信息为前车所在的闭塞区间入口处的距离或列车的“运行权限”,控车方式采用一次模式速度控制曲线。由于前行列车利用轨道电路定位而后续列车则采用连续的“精确”定位,行车效率大幅度提高,故也称准移动闭塞。地车通信方式多采用数字式音频无绝缘轨道电路,并在车站辅以必要的点式车地通信设备。广州地铁一号线、上海地铁二号线、上海明珠线等都采用这种类型的信号系统。广州一号线采用德国西门子北京交通大学硕士论文第章前蔓公司的、以及微机联锁系统;上海地铁二号线采用美国&公司的、以及微机联锁系统。,基于通信的列车控制系统可以通过车一地双向通信实现对所有列车的精确定位,从而可以最大限度地提高列车运行间隔。基于通信的移动闭塞信号系统可采用交叉感应电缆环线和无线扩频通信技术实现车地双向信息交换。目前,阿尔卡特、西门子、阿尔斯通和等公司相继开发的移动闭塞信号系统已经应用于世界多条线路,如加拿大温哥华线、纽约地铁线、拉斯维加斯单轨、美国旧金山无线试验线、英国道克兰轻轨、马来西亚吉隆坡等。国内的武汉轻轨一号线、香港肯尼迪线、上海号线也引入了阿尔卡特公司提供的移动闭塞信号系统,西门子公司的移动闭塞已在广州、号线中标。轨道交通的建设与信号系统密不可分,信号系统作为保证列车安全、正点、快捷、舒适、高密度不问断运行的重要技术装备在轨道交通系统中有着举足轻重的地位。.研究目的和意义城市轨道交通的特点是行车密度大,对信号系统的可靠性提出了更高的要求。高可靠性是实现良好的可用性和基本安全性的根本保障。由于我国的现代信号系统技术起步较晚,近十几年来许多线路大量引入国外先进的信号系统,而国内又缺乏对其系统可靠性要求的相关研究,使得面临大量新线集中建设,运营建设部门又必须对信号系统提出可靠性要求时,只能参照其它相关系统的可靠性标准,凭经验提出讣【。从各城市地铁和轻轨信号系统的文件中可以看出,目前可靠性指标提法和等级相差较大,对于可靠性指标的规定各不相同,加上国内外文化差异造成对标准条件的理解也不同。例如,对于有人提出了平均无故障间隔时间和平均无故障运行间隔时间 第章前言北京交通大学硕士论文两个可靠性指标参数,但信号系统中具体使用和考核系统的可靠性仍存在一些问题。首先,仅表示平均无故障时间,也称可修复产品的平均寿命,是描述可靠性的一种特征量。而可靠性可以分为固有可靠性和使用可靠性,也可以分为基本可靠性和任务可靠性。如果不加以说明,就会对可靠性产生不同的理解,无法进行指标的验收,使指标缺乏实际的操作意义。其次,可靠性指标的量值依据还需要探讨。就的指标量值,有的要求提出与行车安全相关的可靠性指标应不小于旷,总的系统不小于%的要求,该量值主要是参考国内外相关系统的可靠性标准提出的。这些文件中的可靠性指标大多是对固有可靠性的一种预计值,而实际系统的验收指标应考核在现场安装条件和使用环境下的系统和设备的使用可靠性,因而只有通过对实际系统的使用可靠性水平进行考察,才能制定出科学的指标值。第三,现有指标主要针对硬件,而对软件可靠性的定量要求较少,使得系统可靠性要求不很全面。使用方往往在系统投入运营后才发现软件的缺陷,要求供货方修改时,而供货方可以借口已经满足合同需求而拒绝修改缺陷,使得使用方陷于被动。第四,对于参数,有的地方定义为假定维修组织功能正常,导致任一列车晚点分钟也有观点定义为分钟的信号设备故障认为是“运行故障”。然而,在实际运营中,当信号系统故障后,影响列车晚点时间的因素是多方面的,它不仅与故障类型、系统可维修性有关,还包括维修人员的技术水平、距维修地点的地理距离,备品备件是否充足以及是否在维修地点等多种因素。例如,当车载设备出现故障时,司机按照调度员指令进行操作驾驶,然而此时的功能已经丧失;又如系统中列车车次追踪出现错误时,调度员及时发现错误,避免了列车晚点,但实际已经影响了系统完成规定的功能。第蕈前言北京交通大学硕士论文由于指标的不统一且缺乏可操作性,使得可靠性验收无从谈起,也使得信号系统生产方在提供相关可靠性文件时也流于形式,没有实质性内容。现场信号系统的故障统计也表明实际信号系统的工作并不尽人意。以某条实际运营线路两年的故障统计为例,系统故障次数达次、联锁系统为次、系统故障多达次以上统计均己剔除人为故障。并且有些故障现象长期以来一直大量存在于信号系统,由于大多是系统设计时考虑不周而造成的开发故障,因此在系统投入使用,往往很难查找故障原因或者即便找到原因也很难再纠正。如的车次号跟踪错误几乎占故障统计的%、的紧急制动错误占故障统计的%,列车的自动折返功能失效占%,联锁无车占用时的红光带现象占联锁故障的%,这些故障都不同程度地影响了列车运营的效率。面对现状,只有建立明确的信号系统定性和定量的接收准则和验收体系,才能最大限度保证所接收的信号系统的可靠性。而这需要在参考国内外相关标准和规范的基础上,针对我国城市轨道交通信号系统的特点进行分析,建立我国城市轨道交通信号系统统一的可靠性指标和验收体系。这不但对城市轨道交通日后大量的新线建设和旧线改造起到重要的指导作用,使今后信号系统的验收有据可依、有法可循,最大程度确保所接收的系统的可靠性,还将有力地促进干线轨道交通信号系统可靠性要求的研究,具有十分重要的现实意义。.本文的主要工作城市轨道交通信号系统可靠性要求的研究是一项极为复杂的工作。本文作为阶段性研究,着重对以下几个问题进行了探讨,以期为进一步研究信号系统可靠性要求提供依据与参考:在查阅大量国内外有关资料的基础上,总结归纳和比较了与轨道交通系统相关的三个具有代表性的国际标准的相关内容,为我国城市轨道交通系统可靠性要求的制定提供了参考。第章前言北京交通大学硕士论文借鉴计算机控制领域系统可靠性研究的相关理论,分析了制定城市轨道交通信号系统可靠性指标首先需要明确的几个问题,特别是系统边界的划分和故障原因的分类和鉴别。以/针对欧洲列车自动控制系统的信号技术制定的指标体系为参考,探讨了我国城市轨道交通信号系统的模块划分方法、可靠性指标的制定以及故障统计规范,并以某条线路实际信号系统为例进行了说明。针对制定的基于通信的列车控制系统操作和功能需求规范.标准中提出的另一种可靠性指标参数婚和,探讨了该指标定义的特点,故障分析模型及故障统计方法。经过对上述两个标准中可靠性指标的比较探讨,认为但对指标的定义方式更可行,因此被建议采用,即单独考察系统硬件而采用间接的方式考察软件可靠性和传输错误的故障。探讨了城市轨道交通信号系统可靠性指标的测定,比较了经典的点估计和区间估计方法的适用范围,指出对信号系统指标的测定应统一采用区间估计的方法:总结比较了三种系统可靠性的验收方法,并采用给定使用方风险的方案讨论了城市轨道交通信号系统可靠性验收的具体方案及验证时间。第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕士论文第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准研究我国城市轨道交通信号系统的可靠性要求,首先要了解国内外在该领域的研究成果。本章将对系统可靠性要求的一般规定进行简要的介绍,继而着重介绍国际标准中与轨道交通系统可靠性相关的三个有代表性的标准。它们是:年欧洲电气标准会议制定的一轨道交通应用可靠性、可用性、可维护性和安全性规范说明、年欧洲轨道交通联盟与欧洲委员会针对欧洲轨道交通运输管理系统趾伍锄 锄中欧洲列车控制系统的信号技术?简称/?制定的系统需求规范、年制定的基于通信的列车控制系统操作和功能需求规范.等。这些具体的需求规范将对我们研究国内轨道交通信号系统的可靠性要求具有重要的指导意义。.系统的可靠性要求可靠性要求是系统使用方从可靠性角度向生产方提出的研制目标,是进行可靠性设计分析、制造、试验和验收的依据。研制人员只有在透彻地了解这些要求后,才能在系统的设计、生产过程中充分考虑可靠性问题,并按要求有计划的实施有关组织、髓督、控制及验证工作。可靠性要求分为两大类,第一类是定性要求,即用一种非量化的形式来设计、评估和保证系统的可靠性。第二类是定量要求,即规定系统的可靠性参数、指标和相应的验证方法,用定量方法进行可靠性验证,从而保证系统的可靠性。在工程系统的研制过程中,可靠性要求贯穿技术指标论证、方案论证及确认、工程研制初步与详细设计阶段、设计定型、生产定型的所有阶段,并且是交付使用时通过验收的一个重要衡量依据。第章系统菲眭要求的舰定成相关陋际标准北京交通大学硕士论文可靠性要求在系统研制阶段可靠性设计分析流程中的作用及相互关系简述如下技术指标论证阶段研制 根据系绕需求制定技术指标、总体技术方案的论证及研制经费、保障条什、研制周期任务 的预测,形成系统研制总要求。论证工作由使用部门组织实施。可靠性定量厂要求制定上作流程囹雌巫圈?臻器?流稃由使川方根据系统的使用需求和特征,制订可靠性定性要求与定量要求,并作为系统说明 技术指标的一部分。方案论证及确认阶段研依据技术要求.进行系统方案的优选及关键技术攻关,确定总体技术方案:制依据总体技术方案,进行系统方案设计、总体协调和系统布局,确定系统方案和任主要部件的结构形式:务 进行原理样机研制与试验。可靠性定量要求.?一可靠性指标调整 。町靠性分配预计靠性预计 ,?主墨蓁。乏?一十可靠性模型建立一”作 系统设计一流薄弱环节群牟牟 一丰 问步设计阶段可靠性制定 、 功能设计准则制定】 可靠性定性要求流按照已确定的可靠性定量要求进行系统可靠性指标的分配,使系统各层次殳计人员明确各的设计目标;旧按照设计方案建立系统可靠性模型,进行系统可靠性预计,发现薄弱环节,改进第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕上论文明 设计,并判断设计方案能否满足系统可靠性定量要求;? 改进方案或/和调整可靠性分配指标,再次进行可靠性预计,可迭代多次;如果需要,可与使用方协商进行系统可靠性指标的调整:按照已确定的可靠性定性要求制定初步的可靠性设计准则及优选元器件清单,以指导系统设计;按照已确定的可靠性定性要求进行功能、等分析,发现薄弱环节改进设计。工程研制阶段初步设计阶段研细化方案论证阶段确定的方案;制各系统功能、性能分析计算;任从系统到设备层次,系统的原理设计、组成和结构设计。务可靠性定量要求可靠性分配一可靠性预计卜一?十可靠性模型建立。?。.工性设计分系统设计 一广二、作翌望竺析工作?一流千干程可靠性设计准则符合性检查斟圈黼圈斟?一丁 ?一?可靠性定性要求随着工程设计工作的进展,建立吏加详细准确的可靠性模型,进行新一轮系统可流靠性指标的分配与预计工作,使指标分配更合理;程 完善系统的可靠性设计准则及优选清单;说进行、等分析工作;明开展其他可靠性设计分析工作:对发现的薄弱环节采取设计更改等补偿措施。第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕士论文详细设计阶段研各层次系统全部详细图纸的设计;制功能、性能的详细设计、计算:任技术文件编制。务型建立。?一工性设计分系统设计薄弱环节作流 .坚剑?一程图国自目可靠性壶性要求随着工程设计工作的深入,建立更加详细准确的可靠性模型,进行新一轮系统可靠性预计工作,并初步判断工程设计方案能否达到系统的可靠性指标要求,以便流及时进行设计调整;程对工程设计工作进行全面的可靠性设计准则和优选清单符合性检查;说进行、气、等分析工作:明开展其他可靠性设计分析工作;对发现的薄弱环节采取设计更改等补偿措施。第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕士论文适用于不同研制阶段的各种可靠性设计分析方法研制阶段工程研制设计分析方法指标论证 方案论证初步设计 详细设计 可靠性定性定量要求制定 可靠性模型建立 可靠性分配可靠性预计 功能故障模式影响分析功能 硬件故障模式影响和危害性分析硬件 【/故障树分析? 事件树分析 优选元器件清单制定可靠性设计准则含降额设计准则制定 电子元器件和电路容差分析热设计热分析 潜在通路分析】耐环境设计 电磁兼容设计】 健壮设计】 、,软件可靠性设计】 余度与容错设计】 功能可靠性分析】 机械产品可靠性设计分析】 注:表示适用;表示视情选用;中项目尚未纳入上面的设计分析流程第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕士论文.可靠性定量要求可靠性定量要求是确定系统的可靠性参数、指标以及验证时机和验证方法,以便用量化方法评价或验证系统和设备的可靠性水平。可靠性参数要反映出完成规定功能和减少用户维护成本费用两个方面的要求,因此可靠性定量要求分为基本可靠性要求和任务可靠性要求。基本可靠性是指系统在规定的条件下,无故障的持续时间或概率,反映了系统对维修人力费用和后勤保障资源的需求。确定基本可靠性指标时,应统计系统的所有寿命单位和所有的故障。任务可靠性是系统在规定的任务剖面中完成规定功能的能力,确定任务可靠性指标只考虑影响系统所提供服务的故障。一般地,我们把成熟期的目标值作为系统设计的目标,也是系统设计的依据;把研制的门限值或最低可接受值作为该阶段必须达到的考核验证的指标,也是能否转入使用阶段的依据。在系统研制的各个阶段,可靠性各参数值之间的时序关系如表?所示:表?可靠性参数值时序图工程研制含寿命 生产含生产论证阶段 方案阶段 设计定型阶 使用阶段周期定型阶段段工作 确定使用 验证合同协调使用指标及确定合同指标 落实合同指标内容 指标 指标计心、/固斗简指目标值卜?/呻卜固:/标趟芝兰步最低可接受值与./使用阶段门限值验证方案.龠的验证值/,要求石森的验证值/ /鳇:/第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕士论文在论证阶段,由使用方根据系统的使用需求和可能,经过论证提出系统的“目标值”,并以此确定“门限值”针对使用可靠性。在方案阶段,由使用方与生产方协调,确定最终的“目标值”和“门限值”,并确定“研制结束时的门限值”,以及“研制结束最低可按受值”。?在工程研制阶段,根据“规定值”进行可靠性分配,确定装备各层次系统的“设计值”,经过可靠性设计分析及可靠性增长实现设计目标;在设计定型时,经过验证获得“验证值”,用以验证是否达到研制结束时的最低可接受值;?在使用阶段,经过验证获得此阶段的“验证值”,用以验证系统可靠性是否达到使用方要求的“目标值”,最低不能低于“门限值”。参数选择与指标确定的依据?参数的选择:参数的选择要根据系统的类型、使用要求、预期的维修方案与系统可靠性的验证方法来进行选择指标确定的依据:指标应根据需要与可能综合权衡后确定。“需要”是指:考虑使用方的需求、系统的重要程度;“可能”是指:考虑国内外同类系统实际达到的可靠性水平,当前采用的技术对可靠性的影响,国内技术基础和生产水平以及系统研制的费用、进度、预期的使用和保障等约束条件。参数选择与指标确定的要求可靠性参数分为使用参数和合同参数。使用可靠性参数及指标反映了系统及其保障因素在计划的使用和保障环境中的可靠性要求,它是从最终用户的角度来评价系统的可靠性水平;合同可靠性参数及指标反映了合同中使用的易于考核度量的可靠性要求,它更多的是从系统制造方的角度来评价系统的可靠性水平。一般合同可靠性参数采用固有可靠性值。固有可靠性是系统从设计到制造的开发阶段所确定了的内在可靠性。一般使用可靠性指标都采用使用可靠性值,使用可靠性在固有可靠性的基础上还考虑了安装、使用和维护对系统可靠性的北京交通大学硕士论文 第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准影响,包括维护方法和程序、操作人员的技术熟练程度等等。?参数选择的要求可靠性使用参数的选择应考虑系统提供正常服务的能力、维修人力费用和备品备件费用等要求:应根据系统的类型选择合适的参数;可靠性合同参数应根据使用参数来确定。?指标确定的要求可靠性指标应根据系统的类型提出目标值和门限值,也可以只提出门限值和最低可接收值;同时,还应明确以下问题:系统的寿命剖面和任务剖面:前者描述系统整个寿命周期所经历的事件和环境,后者描述系统在提供服务时所经历的事件和环境;他们都是规定系统的使用条件,进行可靠性设计和验证的基本依据。故障判据:应根据系统的类型及所完成的功能要求,提出各层次系统的故障判据,对容许降级使用的要求作出规定。它是可靠性鉴定和验收的依据。验证时机与验证方法:明确验收的时间及采用的统计、分析方法。维修和保障条件及人员素质:他们是影响系统可靠性指标的重要因素。其他假设和约束条件可靠性参数指标制定的流程如图一所示:技术指标论证阶段卜一一一一一 一一一一一一一一一?瓦磊矗磊磊习分胥磊萘使?.惺裂帚穗孟薯掣雷?的约柬条件网而未裂匪谶豢军写盒嚣牵的】可靠性状况分析?一朵券磊薯桑,翥鎏霉霾篓桑霍霁鸳雾幂鬻搿嚣黧第方案论证及确认阶段一一一一?叫.鬻誓制?叫一一一一翮.?罾一了标图可靠性参数选择与指标确定流程图第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕士论文.可靠性定性要求可靠性的定性要求一般可以分为两类:定性设计要求和定性分析要求。由于定性要求对数值无确切要求,所以在定量化没计分析缺乏大量数据支持的情况下,提出定性设计和分析要求并加以实现就显得更为重要。可靠性定性设计要求定性设计要求一般是在系统研制过程中要求采取的可靠性设计措施。这些要求都是概要性的设计措施,在具体实旖时,需要根据系统的实际情况而细化。主要定性设计要求参见表?。表.定性设计要求项目表序号 要求项目名称 目的制定和贯彻可靠 将可靠性要求及使用中的约束条件转换为设计边界条件,给设计人性设计准则 员规定专门的技术要求和设计原则,以提高系统可靠性简化没计 减少系统的复杂性、提高其基本可靠牲余度设计 用多于一种的途径来完成规定的功能,以提高系统的任务可靠性和安全性降额搜计 降低元器件、零部件的故障率,提高系统的基本及任务可靠性和安全性制定和实施元器 对电子元器件、机械零部件进行控制与管理,提高系统可靠性,降件大纲 低保障费用确定关键件和重 把有限的资源用于提高关键系统的可靠性要件环境防护设计选择能抵消环境作用或影响的设计方案和材料,或提出一些能改变环境的方案,或把环境应力控制在可接受的极限范围内。热设计通过元器件选择、电路设计、结构设计、布局来减少温度对系统可靠性的影响.使系统在较宽的温度范围内可靠地工作软件可嚣性设计通过采慝版本缩程法、恢复快法和贯彻执行软件工程规范等来提高软件可靠性包装、装卸、运输、 通过对系统在包装、装卸、运输、储存期间性能变化情况的分析,储存等设计 确定应采取的保护措施,从而提高可靠性第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕士论文可靠性定性分析要求定性分析要求一般是在系统研制过程中要求采取的可靠性分析工作,以保证提高系统可靠性。这些可靠性分析工作需要在系统研制的各个阶段根据系统实际情况和分析方法的特点,具体组织实施。主要定性分析要求参见表。表?定性分析要求项目表序号 分析项目名称 分析方法特点 目的功能危险分析 综合的系统的演绎方法 检查系统功能故障。确定设计方案的可行性,发现设计中潜在的问题,提出改进措施故障模式和影响 系统的、自下而上的归纳 评价每个零部件或设备的故障模式对装备分析 分析法 或系统产生的影响.确定其严酷度,发现设计中的薄弱环节,提出改进措施故障树分析 系统的自上而下的演绎 分析造成系统某种故障状态或事件的各分析法种原因和条件,以确定各种原因或原因的组合,发现设计中的薄弱环节,提出改进措施区域全性分析 按照系统设备的区域进 判断是否会由于系统、设备安装不当而产生行的分析、检查法 不可接受的风险,或是否会由于该区域中某系统的设备故障而引起另一系统的故障可靠性定性要求制定程序如图?所示:技术指标论证阶段一一一一一一一一一卜一一一一一一一靠蜀一权定一一衡性一一、要一一可求一一匦定 求萝制定可靠性大纲评审度、费用、需方案变动时,订可靠性要求细化可靠性定性要确定转承制产品的确定可靠性工作指南求、制定设计准则可靠性定性要求方案论证及确认阶段?一叫卜工瑟驴十?图可靠性定性要求制定流程第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕士论文. 的删标准中关于可靠性规定该标准定义了轨道交通运输一般系统的、和,即可靠性、可用性、可维护性和安全性,并且给出了考虑系统的是建立在整个系统的生命周期范围内,指导性地给出了在每个生命周期内各个阶段的管理和要求】一【】。但由于该标准是针对整个轨道交通系统不限于信号系统,因而未定义的具体的定量指标。.系统的是衡量系统服务质量的一个重要特征。作为一个系统长期运行的指标,是在整个系统的生命周期内的各个阶段通过设计理念、技术方法而得到的。一个轨道交通相关系统的目标是在给定的时间内完成系统应完成的功能。而正好就是保证达到这个目标的可信度。.的相互关系一个系统的可靠性和可维护性在给定的时间内如果能够满足要求,则系统的安全性和可用性将得到保证。可用性的技术:可靠性在特定环境和应用条件下,可能出现的系统故障模式?每个故障出现的概率故障对系统功能的影响可维护性维护周期?故障检测、识别和定位的时间故障系统恢复时间操作和维护第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕士论文?所有可能的操作模式和要求的维护人为因素安全性的技术:?在所有运行、维护和环境下出现的危害?每个危害的特征安全故障系统中能导致危害出现的危及安全的故障?每个安全相关系统安全故障的模式?每个事件、故障、运行状态和环境条件能导致一个事故的发生安全相关系统部分系统的可维护性?在维护期间安全故障出现的可能性?系统恢复到安全状态的时间安全相关系统安全部分的运行和维护人为因素的操作维护的工具、方法和设备.达到的方法为了达到规定的,必须针对前面的影响因素,在整个系统的生命周期内有效控制?的影响因素。也就是在系统设计和实现阶段要考虑系统的随机故障和系统故障。.栅的管理、需求的定义对有影响的因素的评估和控制任务的计划和实施整个生命周期内的监督第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕士论文一紧急运行;一紧急运行;一对运行没有影响的失效。标准中附录给出了可靠性要求参数的例子如下:表一卜可靠性参数例子参数 英文 缩写 度量失效率 故障时间、距离、周期平均工作时间 时间、距离、周期币.“皿 平均寿命 时间、距离、周期柚平均寿命距离对不可修系统 平均故障时间 “ 廿 时间、距离、周期平均失效距离对可修复系统 拓 失效分布函数 无可靠度函数成功概 无时率苎兰墨竺里墨丝鐾查塑塑壅墨塑茎旦堕堑堡塞奎望盔兰婴主笙壅行合同双方约定的可能的和特殊的可靠性测试。软件可靠性估计每个负责设计和开发软件的子系统提供方要采用合同双方同意的尺度和格式进行软件可靠性估计。估计软件可靠性的目的是给合同方提供评估可用性所必要的数据。合同方有责任要求子系统提供方定期提供每个阶段软件质量保证计划,软件可靠性估计的更新等文档及可靠性数据,并将所有相关的可接受的文档副本提交给用户方。软件可靠性估计应在约定的时间提交给合同方。可靠性初步测试可靠性初步测试旨在发现设计弱点以便采取改进措施,应在系统开发阶段和认证阶段进行,因此分为可靠性增长试验和可靠性认证试验两部分。试验均由子系统提供方进行,合同方确认后将试验结果提交给用户方。可靠性验证试验计划在完成可靠性程序后,合同方通过对子系统提供方提供的可靠性验证子计划进行综合,制定可靠性验证计划。可靠性验证计划至少要包括以下方面:可靠性验证试验的条件和接收准则;?在担保期可靠性验证试验持续时间合同双方商定在担保期数据收集、分类和分析验收小组要负责可靠性验证期间的管理,并且要至少做到:鉴别和管理可靠性验证试验中产生的可靠性数据;基于可靠性试验结果,检查所选择的可靠性数据:检查和确认更改的测定要求;?确认失效分类的建议及失效责任判定的决定;审查为验证系统、互操作、以及为系统接收提供建议的证明文档。可靠性验证试验可靠性验证试验旨在验证系统在规定的运营条件下满足可靠性要求。试验第章系统可靠性要求的规定及相关国际标准北京交通大学硕士论文件,因为软件故障将直接影响系统运行的可用性和安全性。通过要求软件开发过程中根据功能分配相应的完善度龇 可以定性的实现可靠性目标。因此合同方将负责收集由子系统提供方提供的相关文档,以便向用户方证明:在整个软件周期,参与验证的人员独立于参加开发的群体,达到所分配的软件完善度要求;?职责的定义满足程序计划和软件质量保证计划胁;?软件开发的生命周期模型遵守软件质量保证计划的模型,每个阶段都要定义如下款项:?行为和基本任务进入和退出原则输入和输出主要质量活动?负责每一行为和基础任务的模块化单元所有的文档组织要遵守程序计划和软件质量保证计划。通过对每一文档唯一的编号以及定义文档与其它文档之间关系使文档具有可追溯性;?软件需求要完整、清楚、简洁、不含糊、可证明、可测试、可维修、可行及通过系统生命周期的所有文档可查找。软件结构达到相应完善度所要求的水平?在定义的功能区域中,与安全相关的方面是有限的。这些功能区域的开发要给与最严格的控制,由合同方进行定义,并得到用户方的同意:?软件的复杂度和规模要控制在最小范围,并满足所需的软件完善度。使用静态测试可以对这些值进行检测;塑兰墨竺里蔓堡篁苎塑塑窒丝塑鲞旦堕堡堡塞奎望查兰堡圭笙茎?每一个软件模块都是可读的,可理解和可测试的,并且遵循根据所需功能分配的完善度要求来进行开发;?编程语言和编译器满足所需完善度的要求;?运行剖面和测试环境要基于所预测的真实现场环境来定义,修改的最终效果要事先经过测试和评估;?测试的覆盖度要满足所需完善度要求,并与合同方和用户方所定义的全部要求一致;?软件失效数据要严格收集并根据对系统安全和服务质量的影响进行分类。要采取有效的改进以达到总体需求;问题报告,改进措施的管理及对变化的控制要遵守用户方和合同方制定的管理计划;可维护性水平要便于采取正确的维修以便在系统的运行周期达到所需的可用性目标;?在系统的运行期,要计划开展离线的适应性和完善性维修。为了确保系统实际操作效果,要对修改和改动的效果进行分析。如果这些定性要求没有满足,合同方将要求子系统提供方进行适当的修改和提交其他可以改进软件质量以达到规定指标的文档。执行修改后