【正文】 background subway as calculation basis, the fault can be divided into four levels and three areas and as a standard of parison, through calculation parison, judgment has realized the Beijing metro signal system security risk assessment. Key words: rail transit。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)。特授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，提供閱覽服務(wù) ,并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。并將道岔故障、計(jì)軸故障、電路故障、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)故障、公共部分影響作為底層事件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)概率評(píng)估計(jì)算，采用背景地鐵一號(hào)線相關(guān)數(shù)據(jù)作為驗(yàn)算依據(jù)，將故障分為四種程度和三個(gè)區(qū)域并以此作為比較的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)計(jì)算進(jìn)行比較，判斷實(shí)現(xiàn)了北京地 鐵一號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。 The fault tree。以上海市為例，上海市軌道交通開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的總里程已達(dá)570 公里，躋身世界前五名，并且還將不斷向前發(fā)展。 20xx 年連接佛山和廣東的第一條城際地鐵線開(kāi)通，將佛山和廣東質(zhì)監(jiān)的交通運(yùn)行時(shí)間縮短為半小時(shí)，這為帶動(dòng)整個(gè)珠三角整個(gè)經(jīng)濟(jì)圈的發(fā)展提供了有力的支持。近年來(lái)城市軌道交通在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生事故并造成人員傷亡的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，為了保證軌道交通的快速發(fā)展，確保地鐵運(yùn)營(yíng)安全成為重要的研究課題。信號(hào)系統(tǒng) —— CBTC 系統(tǒng)（ Communication Based Train Control System） 是用無(wú)線通信媒體來(lái)實(shí)現(xiàn)列車(chē)和地面設(shè)備的雙向通信，用以代替軌道電路作為媒體來(lái)實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行控制。 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理是為了降低事故發(fā)生的概率，減少事故危害的程度，快速提高信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備安全性質(zhì)的一 種有效的方法。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要求對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行詳細(xì)的識(shí)別和評(píng)價(jià)，對(duì)可能引起風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)和弱電進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)構(gòu)來(lái)識(shí)別和選擇安全措施。這種危害不僅與事故造成的后果大小有關(guān)系，而且還取決于危害性事故發(fā)生的概率。在事故發(fā)生之前風(fēng)險(xiǎn)是一個(gè)潛在的不確定的狀態(tài)，偶然導(dǎo)致的必然發(fā)生最終導(dǎo)致?lián)p失。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估有三總可行的途徑，在風(fēng)險(xiǎn)管理的前期階段，包含風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估戰(zhàn)略，系統(tǒng)在前期需要根據(jù)安全的目標(biāo)來(lái)確定安全策略。此外詳細(xì)評(píng)估的結(jié)果可以用來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，因此應(yīng)該設(shè)定系統(tǒng)評(píng)估的信息范圍，明確系統(tǒng)的環(huán)境操作以及邊界，因?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可能是一個(gè)資源消耗的過(guò)程，包含時(shí)間、精力和技術(shù)。所謂的 安全基線 ，是在諸多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中規(guī)定的一組安全控制措施或者慣例，這些措施和慣例適用于特定環(huán)境下的所有系統(tǒng)，可以滿(mǎn)足基本的安全需求，能使系統(tǒng)達(dá)到一定的安全防護(hù)水平。對(duì) CBTC 系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，盡管其通信的安全的類(lèi)別是一致的，但是由于不確定因素以及安全要求并不能只建議最小的對(duì)策結(jié)合，顯然 CBTC 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不是最合適的評(píng)估方法選擇。為了決定選擇哪種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估途徑，組織首先對(duì)所有的系統(tǒng)進(jìn)行一次初步的高級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，著眼于信息系統(tǒng)的價(jià)值和可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)，識(shí)別出具有高風(fēng)險(xiǎn)的或者對(duì)其運(yùn)作極為關(guān)鍵的或系，這些系 統(tǒng)應(yīng)該劃入詳細(xì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的范圍，而其他系統(tǒng)則可以通過(guò)基線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估直接選擇安全措施。此外，風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則應(yīng)盡可能地反映安全目標(biāo)以及行為特征。 風(fēng)險(xiǎn)比較準(zhǔn)則。故障樹(shù)模型是原因事件 (既故障 )的組合 (稱(chēng)為故障模式或失效模 式 )，這種組合導(dǎo)致頂上事件。 風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估通常包含概率風(fēng)險(xiǎn)平衡和模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。該綜合評(píng)價(jià)法根據(jù) 模糊數(shù)學(xué) 的隸屬度理論把 定性評(píng)價(jià) 轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到 多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià)。進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建應(yīng)廣泛涉獵與該評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)行業(yè)資料或者相關(guān)的法律法規(guī)。 建立適合的隸屬函數(shù)從而構(gòu)建好評(píng)價(jià)矩陣。地鐵信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備故障時(shí)，無(wú)法保證地鐵正常的運(yùn)營(yíng)秩序，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接造成列車(chē)脫軌、傾覆、相撞、火災(zāi)、觸電等惡性事故，給人民的生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。軌道電路，軌道電路故障主要表現(xiàn)為軌道電路紅光帶、軌道電路紅閃。 3．電源設(shè)備影響。隨著網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)技術(shù)在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中的大量運(yùn)用，其與行車(chē)安全的關(guān)系越來(lái)越密切，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，體現(xiàn)出影響面廣，影響程度大的特點(diǎn)。信號(hào)電纜絕緣的好壞直 接影響到信號(hào)設(shè)備的正常運(yùn)行，信號(hào)電纜絕緣分為對(duì)地絕緣和電纜線間絕緣，當(dāng)對(duì)地電纜絕緣不達(dá)標(biāo)時(shí)，由于電源對(duì)地衰耗較大，當(dāng)傳輸?shù)皆O(shè)備端時(shí)電源電壓不滿(mǎn)足設(shè)備工作需要，會(huì)影響設(shè)備正常工作。信號(hào)系統(tǒng)是城市軌道交通中的重要組成部分，在城市軌道交通中出現(xiàn)的事故往往與信號(hào)系統(tǒng)有一定的關(guān)系，本章以城市軌道交通中信號(hào)系統(tǒng)故障時(shí)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)為研究重點(diǎn)，且不考慮人為破壞、戰(zhàn)爭(zhēng)等政治因素造成的風(fēng)險(xiǎn)和雷擊、地震等自然災(zāi)害造成的風(fēng)險(xiǎn)。 道岔設(shè)備和計(jì)軸設(shè) 備故障 基于我國(guó)高鐵客運(yùn)市場(chǎng)需求分析的高鐵服務(wù)營(yíng)銷(xiāo)產(chǎn)品和流程設(shè)計(jì) 岔道口設(shè)備故障 維護(hù)不到位。自動(dòng)開(kāi)閉器接點(diǎn)接觸不良，開(kāi)閉器正常的接觸是角度要保證動(dòng)點(diǎn)要能夠打入靜接點(diǎn)后兩片接點(diǎn)接觸的深度一致，輔助片動(dòng)作清晰，接點(diǎn)壓力保持一致，動(dòng)接點(diǎn)或者靜接點(diǎn)接觸良好，否者就有可能出現(xiàn)故障，此外還有可能出現(xiàn)動(dòng)接點(diǎn)打裂或靜接點(diǎn)被打斷的現(xiàn)象。病害是由于設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行由于磨損等原因造成的危害。 同時(shí)道岔拱腰會(huì)使得尖軌存在空隙無(wú)法順延緊貼，當(dāng)列車(chē)通過(guò)時(shí)，車(chē)輪擠壓軌道增加尖軌沖擊壓力，發(fā)作用到表示桿和動(dòng)作桿，造成擠切削損壞，位移接觸器接觸點(diǎn)完全損壞而沒(méi)有表示信號(hào)。此時(shí)道岔處于摩擦，根據(jù)現(xiàn)象判斷道岔第二連桿處力大。 計(jì)軸設(shè)備分為室內(nèi)和軌旁?xún)刹糠?。包含設(shè)備污染物干擾和電磁環(huán)境干擾。 板卡和傳感器工作不穩(wěn)定。 誤操作和信息丟失。 9:409:49 1 29 計(jì)軸 第 37號(hào)站 第 37號(hào)站 18G、 20G紫光帶，且無(wú)法復(fù)位，影響發(fā)晚 1列。 16:4816:50 1 30 計(jì)軸 第 37號(hào)站 第 37號(hào)站 35DG 宗光帶。從發(fā)生地點(diǎn)分類(lèi) ,可分為室內(nèi)故障和室外故障 開(kāi)路故障：送點(diǎn)電纜斷線；端子松動(dòng)接觸不 良；保險(xiǎn)接觸不良或熔斷；變壓器內(nèi)外部斷線；限流電阻接觸不良；抗流變壓器內(nèi)外端子接觸不良；抗流線塞釘與鋼軌眼間生銹或松動(dòng)；鋼軌接續(xù)線、岔后長(zhǎng)跳線松動(dòng)或接觸不良；受電端電纜、端子不良；室內(nèi)器材、繼電器插接不良等。 無(wú)車(chē)占用亮紅光帶。因鋼軌軌面生銹，車(chē)輛自重較輕或輪對(duì)電阻過(guò)大等，使車(chē)輛輪對(duì)分路不良。 20xx. 軌道電路 第 9號(hào)站 第 9號(hào)站 17G 紅光帶 接收盤(pán)故障，更換接收盤(pán)后正常。測(cè)量各項(xiàng)指標(biāo)正常。為了找出故障點(diǎn)已將各點(diǎn)重新恢復(fù)故障時(shí)狀態(tài)，故障未在出現(xiàn)，現(xiàn)在還在觀察。 更換 M 型接收發(fā)送盤(pán) 20xx. 軌道電路 第 1號(hào)站 20xx. 軌道電路 第 1號(hào)站 20xx. 軌道電路 第 20號(hào)站 30G 紅光帶 未接到報(bào)修，檢查測(cè)試設(shè)備正常。 20G 紅光帶， 20G 是伸縮軌，受溫度變化影響，造成靈敏度發(fā)生變化 . 20xx. 軌道電路 第 7號(hào)站 第 7號(hào)站 26G 紅光帶。 14G 紅光帶并有 TCOM 報(bào)警，重啟 TCOM 后 TCOM報(bào)警消失，但 14G 仍然紅光帶，測(cè)試分線柜接收無(wú)電壓，發(fā)送電壓正常，判斷室外故障，經(jīng)查找故障點(diǎn)為 14G接收 TU盒故障，更換后恢復(fù)。計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備的廣泛使用，信號(hào)系統(tǒng)室內(nèi)受到外界大量電子信號(hào)干擾，例如計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)，在設(shè)備使用上要做好兼容 調(diào)試，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中注意設(shè)備配線和布線，這樣才能減少各種設(shè)備之間的信號(hào)干擾。 網(wǎng)絡(luò)故障。這些都造成信號(hào)丟失或者失真。例如鼠標(biāo)不動(dòng)，無(wú)法操作等。 微機(jī)聯(lián)鎖 第 17號(hào)站 第 17號(hào)站鼠標(biāo)控制臺(tái)死機(jī)，中心及車(chē)站無(wú)法確認(rèn)列車(chē)運(yùn)行位置及道岔位置。 微機(jī)聯(lián)鎖 第 9號(hào)站 第 9號(hào)站集中站管區(qū)段內(nèi)車(chē)次無(wú)顯示。 微機(jī)聯(lián)鎖 第 9號(hào)站 第 9號(hào)站管區(qū)段 TCOM 故障，且故障區(qū)段內(nèi)列車(chē)收不到目標(biāo)速度碼，造成到晚 12列（ 均 2分以上），影響停運(yùn) 6列，到晚 1列（ 2分以上），調(diào)表 20個(gè)。在施工中電纜安裝不規(guī)范，造成機(jī)械損傷，在電纜拖動(dòng)擠壓也極易將運(yùn)行中的電纜損傷，即便損傷不嚴(yán)重，在運(yùn)行幾個(gè)月或者幾年后導(dǎo)致?lián)p傷部位被徹底擊穿形成故障，破壞嚴(yán)重的就會(huì)發(fā)生短路故障，直接影響交通信號(hào)的傳遞。電纜接頭是電纜最薄弱的環(huán)節(jié)，由于施工或者列車(chē)運(yùn)行震動(dòng)運(yùn)行中使接頭松動(dòng)，或者施工中接頭沒(méi)壓緊，加熱不充分都會(huì)使得電纜頭絕緣降低從而引發(fā)事故。尤其在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導(dǎo)致電纜絕緣薄弱處首先被擊穿，因此在夏季，電纜的故障也就特別多。供電電源波形失真在成諧波，這主要是電器設(shè)備或者電子設(shè)備適用的開(kāi)關(guān)電源造成基于我國(guó)高鐵客運(yùn)市場(chǎng)需求分析的高鐵服務(wù)營(yíng)銷(xiāo)產(chǎn)品和流程設(shè)計(jì) 的。引起串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振，加重危害放大諧波引起嚴(yán)重的事故。及時(shí)沒(méi)有造成物理?yè)p壞， 但系統(tǒng)運(yùn)行的異常和停頓都會(huì)帶來(lái)很?chē)?yán)重的后果。由于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)認(rèn)為缺乏對(duì) UPS 的養(yǎng)護(hù)使得 UPS 容量降低，給信號(hào)設(shè)備正常工作帶來(lái)隱患，這主要是以下幾個(gè)方面原因造成的： （ 1）正常狀態(tài)下 UPS 處于充電狀態(tài)，電池處于備用工作方式，當(dāng)外網(wǎng)停電時(shí) UPS 就會(huì)工作，充電電壓過(guò)高會(huì)減少電池使用壽命，容量降低。諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。諧波干擾對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)影響的事件在廣州地鐵就曾發(fā)生過(guò)，廣州地鐵一號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備調(diào)試過(guò)程中，曾因諧波干擾，不得不通過(guò)改變地鐵電動(dòng)車(chē)組濾波器參數(shù)來(lái)避免諧波干擾的影響；另外，諧波干擾也曾造成廣州地鐵接觸軌軌電位異常而中斷正常運(yùn)營(yíng)。 檢查 ATS 設(shè)備、通信前置機(jī)接口正 常，行調(diào)通知供電 ATS 中心 中心大屛及調(diào)度員工作站接觸軌供電表示消失。 由于通信電源故障造成傳輸斷電。工頻下，系統(tǒng)裝設(shè)的各種用途的電容器比系統(tǒng)中的感抗要大得多，不會(huì)產(chǎn)生諧振，但諧波頻率時(shí)，感抗值成倍增加而容抗值成倍減少，這就有可能出現(xiàn)諧振，諧振將放大諧波電流，導(dǎo)致電容器等設(shè)備被燒毀； （ 4）諧波引起局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重的責(zé)任事故； （ 5）諧波將使繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)作，并使儀表和電能計(jì)量出現(xiàn)較大誤差；諧波對(duì)其他系統(tǒng)及電力用戶(hù)危害也很大：如對(duì)附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者出現(xiàn)噪聲，降低通信質(zhì)量，重者丟失信息，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常 工作；影響電子設(shè)備工作精度，使精密機(jī)械加工的產(chǎn)品質(zhì)量降低；設(shè)備壽命縮短，家用電器工況變壞等。而 FTA 是假設(shè)系統(tǒng)故障，分析可能的原因，是自上而下的，是針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言的。（ 1）定義系統(tǒng)和系統(tǒng)功能。要把系統(tǒng)分割成相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，建立可靠性的圖形來(lái)描述系統(tǒng)的功能，以及各子系統(tǒng)功能單元之間的邏輯關(guān)系，以便可以逐層分析故障模式產(chǎn)生的影響。需評(píng)價(jià)每個(gè)故障模式對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的影響。這也是 FMEA 非常重要的一部，如果故障的最終影響是危險(xiǎn)的或者災(zāi)難性的，那么就要求糾正程序操作和啟用備用設(shè)備，這位系統(tǒng)故障和采用補(bǔ)償措施提供依據(jù)。 故障樹(shù)概述 故障樹(shù)是通過(guò)事件和邏輯門(mén)元素建立的一種邏輯因果關(guān)系圖。故障樹(shù)分析方式是風(fēng)險(xiǎn)分析的基本方法之一，在演繹系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)過(guò)程中有以下幾特點(diǎn)： 圖形演繹的靈活性和直觀性。 FTA可以定量的計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)的故障概率（頂事件的發(fā)生概率）。構(gòu)建故障樹(shù)必須收集大量底層風(fēng)險(xiǎn)因素作為依據(jù)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有充分的掌握和了解，要確定故障分析的頂事件的內(nèi)容（在系統(tǒng)運(yùn)行中最不希望發(fā)生的事件以及系統(tǒng)危害性最大的事件），從系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)、安全性以及經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合考慮，在通過(guò)演繹來(lái)進(jìn)行故障樹(shù)建造 。 將下一層的中間事件作為輸入時(shí)間，在該層的中間事件作為輸出時(shí)間，根據(jù)它們之間的邏輯關(guān)系 用符號(hào)連接起來(lái)，這樣逐層重復(fù)，知道無(wú)法分層，最低層的事件就是底事件。 總故障樹(shù) 圖 41 CBTC 總故障樹(shù) 岔道 及計(jì)軸故障樹(shù) 軌道交通無(wú)法正常運(yùn)行 岔道以及計(jì)軸故障 電路及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障 其他故障 外部因素 人為操作 狀態(tài)不良和維修不及時(shí) 故障設(shè)備未及時(shí)跟換 1 2 3 輸入 輸入 輸入 基于我國(guó)高鐵客運(yùn)市場(chǎng)需求分析的高鐵服務(wù)營(yíng)銷(xiāo)產(chǎn)品和流程設(shè)計(jì) 圖 42 岔道以及計(jì)軸故障樹(shù) 輸出 1 岔道以及計(jì)軸故障 維修問(wèn)題 道岔病害 材質(zhì)不良 密貼不良 設(shè)備誤操作 信息丟失 電纜故障 計(jì)軸干擾 拐軸變形 電流不達(dá)標(biāo) 螺栓松動(dòng) 環(huán)形器不清潔 道岔方向不正 道岔掉板 尖軌反彈 道岔拱腰 插件接觸不良 開(kāi)閉器接觸不良 碳刷接觸不良 換向片問(wèn)題 基于我國(guó)高鐵客運(yùn)市場(chǎng)需求分析的高鐵服務(wù)營(yíng)銷(xiāo)產(chǎn)品和流程設(shè)計(jì) 電路及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障 圖 43 電路及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障樹(shù)