【正文】 的兼容性。但隨著以后的發(fā)展，這肯定成為必然趨勢。目前正在建的蘭新線，由于線路比較長，在蘭州鐵路局和烏魯木齊鐵路局各設(shè)一個控制中心，用來控制全路的RBC。如已開通運營的武廣客運專線，武漢局和廣州局調(diào)度中心各設(shè)一個RBC控制中心，但武廣客運專線RBC之間的切換越過了兩個控制中心直接進行切換，通過現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)可以得到，這種切換方式存在一些不足如：(1) 導(dǎo)致切換的失效率會增加；(2) 邊緣切換重疊區(qū)域大，其中經(jīng)常出現(xiàn)的故障就是RBC系統(tǒng)頻繁重啟，這一故障正在研究中[23]。本文主要設(shè)計兩部GSMR通信電臺均正常時候，兩個屬于不同控制中心的RBC之間的切換。RBC之間采用直接通信的方式，通過以太網(wǎng)進行通信。列車在運行過程中，兩個RBC控制中心保持實時通信。當(dāng)列車在RBC控制中心1的的控制下運行至RBC切換邊界的時候，并且通過了RBC切換應(yīng)答器組，這時候RBC控制中心1將列車位置報告發(fā)送至RBC控制中心2，該控制中心將此位置報告發(fā)送至與移交RBC邊界相鄰的RBC，該移交RBC收到此信息后，將包括：至RBC切換點的距離、接收RBC的ID以及電話號碼的切換命令發(fā)送至車載設(shè)備，同時移交RBC向接收RBC發(fā)送移交列車預(yù)告信息以及進路請求信息。預(yù)告信息包括：車次號、邊界應(yīng)答器組號、車載設(shè)備工作模式、列車數(shù)據(jù)等；進路請求信息包括：至行車許可終點距離、臨時限速個數(shù)以及附加的限制條件等。“屬于同一控制中心的另個RBC之間的切換”，直到列車最小安全末端全部通過RBC切換點之后，移交RBC根據(jù)車載設(shè)備提供的列車位置報告，切斷與電臺1的通信，并且將此位置報告發(fā)送至RBC控制中心1，同時將通信電臺1從移交RBC的清單中刪除。接收RBC繼續(xù)與通信電臺2進行通信，并切實時與RBC控制中心保持通信，直到進行下一次切換。 屬于不同控制中心的RBC之間的切換 與同一個MSC連接的RBC之間的切換在各個路局以及拉薩各設(shè)置一個MSC，全路共設(shè)置19個MSC。RBC系統(tǒng)通過ISDN PRI接口與GSMR無線網(wǎng)絡(luò)移動交換中心(MSC)連接，一個RBC與MSC 的PRI接口冗余配置，MSC為這些接口分配統(tǒng)一的ISDN呼入號碼，并且按照負(fù)荷分擔(dān)的原則將車載臺對某個RBC的呼叫路由到一個可用的PRI接口上。MSC根據(jù)BSC提供的路由信息將信息傳送至列車所在無線小區(qū)的基站設(shè)備，由基站設(shè)備與列車通過無線信道進行通信。從RBC到車載設(shè)備接收機的控制信息的傳輸路徑為：RBC—〉固定網(wǎng)絡(luò)通信接口—〉ISDN網(wǎng)絡(luò)接口—〉移動交換中心(MSC)—〉基站控制器(BSC)—〉GSMR基站—〉車載GSMR無線通信接收模塊—〉車載控制主機；從車載設(shè)備至RBC的控制信息的傳輸路徑為：車載主機—〉車載GSMR無線通信發(fā)送模塊—〉GSMR基站—〉基站控制器(BSC)—〉移動交換中心(MSC)—〉ISDN網(wǎng)絡(luò)接口—〉固定網(wǎng)絡(luò)通信接口—〉RBC[24]。，但該方案在實施過程中要考慮以下幾個問題。(1) 與該MSC連接的RBC的覆蓋范圍是否與另一個MSC的覆蓋范圍重疊；(2) MSC邊緣是否與校區(qū)的邊緣重疊。 與不同MSC連接的RBC之間的切換當(dāng)RBC的管轄范圍跨越兩個MSC即：MSC1與MSC2的時候。此時RBC應(yīng)當(dāng)與覆蓋其范圍較多的MSC1連接，當(dāng)列車駛出MSC1的管界進入MSC2的管界時，RBC與車載設(shè)備之間的通信通過MSC1和MSC2之間的E接口實現(xiàn)，[23]。 RBC與MSC連接示意圖如果RBC與MSC設(shè)置在不同的機房時，它們之間采用由不同物理路徑的光纜構(gòu)成的傳輸通道進行通信，以此來保證整個系統(tǒng)的可靠性。RBC與MSC的接口設(shè)置應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：(1) 接口的數(shù)量：二者接口的數(shù)量應(yīng)在RBC一側(cè)考慮一定得冗余量，RBC的需求量決定MSC的接口配置，盡可能使得RBC連接到MSC的不同外圍接口單元上，這樣可以使得某個外圍接口單元故障的時候，RBC仍然能通過其他外圍接口單元與MSC連接；(2) 接口的類型：RBC與MSC的連接在傳輸DDF架上進行，二者與DFF架的來你先應(yīng)采用同軸線接口。RBC通過ISDN PRI與MSC連接，但是每個路局只設(shè)置一個MSC，如果線路較長時，將會出現(xiàn)與兩個MSC分別連接的RBC之間的切換。如武廣客運專線的GSMR無線通信網(wǎng)絡(luò)分別在武漢和廣州各設(shè)一個MSC，綜合考慮整個系統(tǒng)的可靠性，按照管轄范圍，3個RBC與武漢站的MSC進行連接，剩余的6個RBC通過傳輸通道與廣州站的MSC進行連接。全路MSC采用網(wǎng)狀網(wǎng)進行連接，該切換類似于屬于不同控制中心的RBC之間的切換，兩個RBC在進行正常切換之前，首先與之相連的MSC進行通信，具體切換如下：當(dāng)列車在移交RBC的控制下運行至RBC切換邊界，且通過切換應(yīng)答器組，此時與移交RBC相連的MSC將列車位置信息發(fā)送至與接收RBC相連的MSC，同時該MSC將此位置信息發(fā)送給接收RBC，該移交RBC收到此信息后，將包括：至RBC切換點的距離、接收RBC的ID以及電話號碼的切換命令發(fā)送至車載設(shè)備，同時移交RBC向接收RBC發(fā)送移交列車預(yù)告信息以及進路請求信息。預(yù)告信息包括：車次號、邊界應(yīng)答器組號、車載設(shè)備工作模式、列車數(shù)據(jù)等；進路請求信息包括：至行車許可終點距離、臨時限速個數(shù)以及附加的限制條件等。，直到列車最小安全末端全部通過RBC切換點之后，移交RBC根據(jù)車載設(shè)備提供的列車位置報告，切斷與電臺1的通信，并且將此位置報告發(fā)送至與移交RBC連接的MSC，同時將通信電臺1從移交RBC的列車清單中刪除。與移交RBC連接的MSC接收到位置報告后將其轉(zhuǎn)發(fā)至與接收RBC連接的MSC，至此，接收RBC只與通信電臺2進行通信，保證列車安全運行。 RBC切換應(yīng)用特列RBCRBC通信通常采用直接通信的方式，特殊情況下也可以采用通過聯(lián)鎖間接通信的方式進行切換，[24]。RBC間接通信時，列控信息的傳輸與交換通過車載設(shè)備在不同的RBC設(shè)備之間的重新連接注冊，而不通過各個RBC設(shè)備進行。同時這些MA的交叉重疊通過分界點聯(lián)鎖信息的交叉互聯(lián)實現(xiàn)，這樣就可以實現(xiàn)列車在兩個RBC之間控車權(quán)的安全切換。，RBC與聯(lián)鎖之間的通信采用單點連接。 RBC切換應(yīng)用特列示意圖4 RBC系統(tǒng)切換可靠性分析系統(tǒng)失效模式、后果以及嚴(yán)重程度分析(FMECA)，對系統(tǒng)可靠性分析起著至關(guān)重要的作用。其中失效分析的方式主要有：事件樹分析法(ETA)、故障樹分析法(FTA)等等，F(xiàn)TA適用于對大型系統(tǒng)的可靠性分析。為保證系統(tǒng)設(shè)計的可靠性，應(yīng)當(dāng)對設(shè)計方案進行可靠性分析。本文采用故障樹分析法對RBC切換進行可靠性分析[25]。 可靠性分析方法概述 可靠性分析的特征量可靠性為產(chǎn)品在規(guī)定時間、規(guī)定條件之下完成規(guī)定功能的能力。常用概率來表示這種能力的大小。一般可通過定性和定量來確定產(chǎn)品可靠性的大小。在進行產(chǎn)品可靠性分析過程中我們需要了解以下特征量：(1) 平均無故障時間MTBFMTBF是產(chǎn)品可靠性的特征量，指的是故障修復(fù)之后的產(chǎn)品相鄰兩次故障的平均時間間隔。(2) 平均修復(fù)時間MTTRMTTR是產(chǎn)品的維修特征量，指的是可修復(fù)產(chǎn)品的平均維修時間。(3) 有效度A是綜合反映產(chǎn)品可靠性和維修性的重要特征量，是產(chǎn)品的有效性特征量，它是時間的函數(shù)，其表達式如下： () 系統(tǒng)可靠性模型系統(tǒng)是由若干個工作單元組成的，是完成特定功能的綜合體。通過建立單元的可靠性函數(shù)來分析整個系統(tǒng)的可靠性，在進行系統(tǒng)可靠性計算的時候，我們一般先計算出單元的可靠性特征量，然后求得整個系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)主要有串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)三種可靠性模型[26]。(1) 串聯(lián)系統(tǒng)當(dāng)系統(tǒng)中的每個單元都正常工作時，系統(tǒng)才能正常工作，若有一個單元失效時，整個系統(tǒng)失效，我們把這種系統(tǒng)成為串聯(lián)系統(tǒng)。 串聯(lián)系統(tǒng)可靠性框圖各單元相互獨立的系統(tǒng)，其可靠性為： ()其中，為系統(tǒng)在時刻正常工作的概率，即系統(tǒng)在時的可靠度；為第個單元在時刻正常工作的概率，即單元在時刻的可靠度。由以上分析可得，串聯(lián)系統(tǒng)可靠性小于或至多等于各個串聯(lián)單元可靠性的最小值。因此，若想提高串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性，就應(yīng)當(dāng)減少串聯(lián)單元的數(shù)目。(2) 并聯(lián)系統(tǒng)當(dāng)系統(tǒng)中的任意一個單元正常時，系統(tǒng)就能正常工作，若系統(tǒng)中的所有單元都故障時，整個系統(tǒng)才失效。 并聯(lián)系統(tǒng)可靠性框圖若該系統(tǒng)的各個單元相互獨立，則有： () ()由以上分析可得到，并聯(lián)系統(tǒng)可靠性大于或至少等于各并聯(lián)單元可靠性的最大值。若想提高并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性，可適當(dāng)多并聯(lián)單元。(3) 混聯(lián)系統(tǒng)若該系統(tǒng)中既有串聯(lián)系統(tǒng)又有并聯(lián)系統(tǒng)，我們把該系統(tǒng)稱作混聯(lián)系統(tǒng)。一般來說混聯(lián)系統(tǒng)最終可以簡化為串聯(lián)系統(tǒng)或者并聯(lián)系統(tǒng)。 混聯(lián)系統(tǒng)可靠性框圖圖中： () () () () 故障樹分析理論故障樹分析法(FTA)，是進行系統(tǒng)失效性分析的一種重要方法。是在系統(tǒng)設(shè)計過程中，通過對可能造成系統(tǒng)故障的各種因素(包括硬件、軟件、環(huán)境和人為因素等)進行分析，畫出邏輯框圖(即故障樹)，從而確定系統(tǒng)故障原因的各種可能組合方式以及發(fā)生概率，可得到系統(tǒng)故障的概率。通過分析故障，采用相應(yīng)的糾正措施，以提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計分析方法。FTA具備基于規(guī)則和基于定量模型診斷的優(yōu)點，可用來分析系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因，計算系統(tǒng)各個單元的可靠度，以及故障單元對整個系統(tǒng)的影響，進而找出薄弱環(huán)節(jié)，最后采取相應(yīng)的改進措施，這樣可以讓分析者對系統(tǒng)有更深入的地認(rèn)識，對有關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、故障及維護保障更加的系統(tǒng)化，可使得在系統(tǒng)設(shè)計、制造、使用和維護過程中的可靠性的改進更富有成效，故為復(fù)雜系統(tǒng)的故障搜尋提供有效的途徑[27]。FTA是一種從上而下逐層展開的圖形演繹分析法，是故障事件在一定條件下的邏輯推理方法，F(xiàn)TA可對某些特定的故障狀態(tài)做層層深入的分析，在進行分析時將系統(tǒng)的故障狀態(tài)作為故障樹的頂事件，然后逐層展開分析并且羅列出引起故障狀態(tài)的的直接原因，這樣層層分析下去避免遺漏，最后將它們之間的邏輯關(guān)系用故障樹中的邏輯門(邏輯“與門”和邏輯“或門”等)逐級連起來。我們把不能再進行分解的事件稱為底事件，頂事件和底事件以外的所有事件都稱為中間事件，這樣就構(gòu)造成了一個因果關(guān)系清晰的故障分析圖，形成故障樹。 故障樹結(jié)構(gòu)示意圖 建立故障樹的常用符號[28]。1) 底事件：主要分為基本事件和未探明事件。位于所要分析的故障樹的底端，是故障樹分析中導(dǎo)致其它事件的原因事件。底事件總是某個邏輯門的輸入事件；2) 基本事件：在故障樹中用圓形符號表示。是指在特定的故障樹中沒有必要去了解發(fā)生原因的底事件；3) 結(jié)果事件：在故障樹中用矩形符號表示，分為頂事件和中間事件。是故障樹中由其它事件或事件組合所導(dǎo)致的事件，它位于某個邏輯門的輸出端； 常用的故障樹符號類別事件符號邏輯門符號符號名稱基本事件結(jié)果事件與門或門4) 頂事件：位于所要分析的故障樹的頂端，是故障樹分析中的結(jié)果事件；5) 中間事件：既是某個邏輯門的輸出事件，又是其它邏輯門的輸入事件。是位于頂事件和底事件之間的結(jié)果事件；6) 與門：當(dāng)所有輸入事件都發(fā)生時，才有門的輸出；7) 或門：當(dāng)至少有一個輸入事件發(fā)生時，才有門的輸出； 建立故障樹的基本方法故障樹的建立可通過計算機或者人工進行。在這里主要介紹人工建立故障樹。建立故障樹就是依據(jù)演繹邏輯，從頂事件開始，向下逐級展開找出事件的直接原因，直到找出所有底事件為止。在建立故障樹過程中應(yīng)該注意下面幾個方面的問題[29]。(1) 正確選取頂事件頂事件是系統(tǒng)不希望發(fā)生的故障。頂事件的選取可以根據(jù)自己討論的問題選取，但必須遵循以下幾點：① 頂事件是否發(fā)生必須有明確的定義。② 頂事件必須能夠進一布進行分解，這樣才能建立故障樹。③ 頂事件能夠進行定量分析，即可以定量度量。(2) 準(zhǔn)確寫出故障樹中各個事件的說明(3) 正確劃分每個事件方框中的類型故障事件一般由部件故障和系統(tǒng)故障組成。其中由部件本身故障引起的成為部件狀態(tài)故障，由部件之外的故障引起的稱為系統(tǒng)狀態(tài)故障。如果為部件狀態(tài)故障，就在該事件下面接“或門”；如果為系統(tǒng)故障狀態(tài)，就要找出導(dǎo)致該故障的原因，根據(jù)分析結(jié)果，一個系統(tǒng)狀態(tài)故障可以接一個“與門”和“或門”，或者不接邏輯門。(4) 嚴(yán)格按照循序漸進的原則故障樹應(yīng)當(dāng)逐級建立，并逐級找出導(dǎo)致事件發(fā)生的原因。(5) 嚴(yán)格禁止“門門”短路在建立故障樹的過程中，不能把邏輯門和其他邏輯門直接連接起來。(6) 建樹方法指導(dǎo)方面應(yīng)注意以下幾個方面建立故障樹的時候，切忌錯誤，遺漏，要認(rèn)真。從開始建樹起，就要謹(jǐn)慎，否則等建立起來之后再返回去發(fā)現(xiàn)錯誤，那樣會增大工作量。在建立故障樹過程中，可參考以下幾點：① 以系統(tǒng)功能為主線分析故障事件；② 處理好系統(tǒng)與各個單元之間的邊界條件；③ 故障事件定義要準(zhǔn)確；④ 各個事件的邏輯關(guān)系和條件不允許邏輯混亂，必須分析清楚，；⑤ 建立完故障樹之后，要進行合理的簡化。 故障樹的數(shù)學(xué)描述(1) 故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)任意給定的單調(diào)關(guān)聯(lián)關(guān)系故障樹，均可化簡為規(guī)范故障樹，這種故障樹可利用結(jié)構(gòu)函數(shù)寫出故障樹的數(shù)學(xué)表達式[30]。設(shè)系統(tǒng)由個單元組成，用二值變量來表示單元的狀態(tài)，即：==1，2，…n ()由于系統(tǒng)的頂事件的狀態(tài)是底事件狀態(tài)的函數(shù)，所以系統(tǒng)狀態(tài)可以用行向量函數(shù) ()= ()稱為故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)。應(yīng)該注意到，在故障樹結(jié)構(gòu)函數(shù)中，事件發(fā)生對應(yīng)于故障發(fā)生；事件不發(fā)生，對應(yīng)于系統(tǒng)正常，上述定義與在最小割集中的定義一致。記個