【正文】 應(yīng)該注意到，在故障樹結(jié)構(gòu)函數(shù)中，事件發(fā)生對(duì)應(yīng)于故障發(fā)生；事件不發(fā)生，對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)正常，上述定義與在最小割集中的定義一致。 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(jiǎn)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(dá)式[30]。從開始建樹起，就要謹(jǐn)慎，否則等建立起來(lái)之后再返回去發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，那樣會(huì)增大工作量。(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(lái)。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(gè)系統(tǒng)狀態(tài)故障可以接一個(gè)“與門”和“或門”，或者不接邏輯門。(2) 準(zhǔn)確寫出故障樹中各個(gè)事件的說明(3) 正確劃分每個(gè)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。② 頂事件必須能夠進(jìn)一布進(jìn)行分解，這樣才能建立故障樹。(1) 正確選取頂事件頂事件是系統(tǒng)不希望發(fā)生的故障。建立故障樹就是依據(jù)演繹邏輯，從頂事件開始，向下逐級(jí)展開找出事件的直接原因，直到找出所有底事件為止。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(shí)，才有門的輸出；7) 或門：當(dāng)至少有一個(gè)輸入事件發(fā)生時(shí)，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(jì)算機(jī)或者人工進(jìn)行。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(hào)表示，分為頂事件和中間事件。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。 故障樹結(jié)構(gòu)示意圖 建立故障樹的常用符號(hào)[28]。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(duì)某些特定的故障狀態(tài)做層層深入的分析，在進(jìn)行分析時(shí)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(jí)連起來(lái)。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(jì)分析方法。 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(jìn)行系統(tǒng)失效性分析的一種重要方法。(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)。 并聯(lián)系統(tǒng)可靠性框圖若該系統(tǒng)的各個(gè)單元相互獨(dú)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。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。 串聯(lián)系統(tǒng)可靠性框圖各單元相互獨(dú)立的系統(tǒng)，其可靠性為： ()其中，為系統(tǒng)在時(shí)刻正常工作的概率，即系統(tǒng)在時(shí)的可靠度；為第個(gè)單元在時(shí)刻正常工作的概率，即單元在時(shí)刻的可靠度。系統(tǒng)主要有串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)三種可靠性模型[26]。(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(shí)間的函數(shù)，其表達(dá)式如下： () 系統(tǒng)可靠性模型系統(tǒng)是由若干個(gè)工作單元組成的，是完成特定功能的綜合體。在進(jìn)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(wú)故障時(shí)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(shí)間間隔。常用概率來(lái)表示這種能力的大小。本文采用故障樹分析法對(duì)RBC切換進(jìn)行可靠性分析[25]。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(duì)大型系統(tǒng)的可靠性分析。RBC與聯(lián)鎖之間的通信采用單點(diǎn)連接。RBC間接通信時(shí)，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(cè)，而不通過各個(gè)RBC設(shè)備進(jìn)行。與移交RBC連接的MSC接收到位置報(bào)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(tái)2進(jìn)行通信，保證列車安全運(yùn)行。預(yù)告信息包括：車次號(hào)、邊界應(yīng)答器組號(hào)、車載設(shè)備工作模式、列車數(shù)據(jù)等；進(jìn)路請(qǐng)求信息包括：至行車許可終點(diǎn)距離、臨時(shí)限速個(gè)數(shù)以及附加的限制條件等。如武廣客運(yùn)專線的GSMR無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)分別在武漢和廣州各設(shè)一個(gè)MSC，綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，按照管轄范圍，3個(gè)RBC與武漢站的MSC進(jìn)行連接，剩余的6個(gè)RBC通過傳輸通道與廣州站的MSC進(jìn)行連接。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(gè)外圍接口單元故障的時(shí)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(jìn)行，二者與DFF架的來(lái)你先應(yīng)采用同軸線接口。此時(shí)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(jìn)入MSC2的管界時(shí)，RBC與車載設(shè)備之間的通信通過MSC1和MSC2之間的E接口實(shí)現(xiàn)，[23]。(1) 與該MSC連接的RBC的覆蓋范圍是否與另一個(gè)MSC的覆蓋范圍重疊；(2) MSC邊緣是否與校區(qū)的邊緣重疊。從RBC到車載設(shè)備接收機(jī)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(dòng)交換中心(MSC)—〉基站控制器(BSC)—〉GSMR基站—〉車載GSMR無(wú)線通信接收模塊—〉車載控制主機(jī)；從車載設(shè)備至RBC的控制信息的傳輸路徑為：車載主機(jī)—〉車載GSMR無(wú)線通信發(fā)送模塊—〉GSMR基站—〉基站控制器(BSC)—〉移動(dòng)交換中心(MSC)—〉ISDN網(wǎng)絡(luò)接口—〉固定網(wǎng)絡(luò)通信接口—〉RBC[24]。RBC系統(tǒng)通過ISDN PRI接口與GSMR無(wú)線網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)交換中心(MSC)連接，一個(gè)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(hào)碼，并且按照負(fù)荷分擔(dān)的原則將車載臺(tái)對(duì)某個(gè)RBC的呼叫路由到一個(gè)可用的PRI接口上。接收RBC繼續(xù)與通信電臺(tái)2進(jìn)行通信，并切實(shí)時(shí)與RBC控制中心保持通信，直到進(jìn)行下一次切換。預(yù)告信息包括：車次號(hào)、邊界應(yīng)答器組號(hào)、車載設(shè)備工作模式、列車數(shù)據(jù)等；進(jìn)路請(qǐng)求信息包括：至行車許可終點(diǎn)距離、臨時(shí)限速個(gè)數(shù)以及附加的限制條件等。列車在運(yùn)行過程中，兩個(gè)RBC控制中心保持實(shí)時(shí)通信。本文主要設(shè)計(jì)兩部GSMR通信電臺(tái)均正常時(shí)候，兩個(gè)屬于不同控制中心的RBC之間的切換。目前正在建的蘭新線，由于線路比較長(zhǎng)，在蘭州鐵路局和烏魯木齊鐵路局各設(shè)一個(gè)控制中心，用來(lái)控制全路的RBC。而且我國(guó)目前的客運(yùn)專線本線路的RBC系統(tǒng)只采用統(tǒng)一廠家的，不會(huì)涉及到不同廠家RBC之間的兼容性。在這一過程中，車載設(shè)備繼續(xù)按照移交RBC提供的延伸到接收RBC管轄區(qū)的MA進(jìn)行控車，若RBC切換的時(shí)間超出系統(tǒng)允許的車地通信事件，列車將觸發(fā)常用制動(dòng)，并降至CTCS2級(jí)控車。此時(shí)完成了RBC之間的切換。若呼叫成功，那么接收RBC將接收到車載設(shè)備發(fā)送來(lái)的通信初始化信息，同時(shí)接收RBC將通信版本信息發(fā)送至車載設(shè)備，之后車載設(shè)備再將通信建立信息發(fā)送至接收RBC，完成以上過程之后，接收RBC與車載設(shè)備建立了通信會(huì)晤。⑦ 根據(jù)提供的列車位置報(bào)告，移交RBC切斷了與電臺(tái)1的通信，并且將其從移交RBC的清單中刪除。④ 當(dāng)列車最大安全前端通過RBC邊界之后，車載設(shè)備只接受移交RBC發(fā)送來(lái)的終止會(huì)話信息而拒絕接收其他信息，并且將列車位置報(bào)告發(fā)送至移交RBC。如果接收RBC管轄范圍內(nèi)的進(jìn)路發(fā)生更改時(shí)，應(yīng)及時(shí)將變化后的進(jìn)路信息發(fā)送至移交RBC，同時(shí)移交RBC將向車載設(shè)備發(fā)送變更計(jì)劃后的MA。其中預(yù)告信息包括：車次號(hào)、邊界應(yīng)答器組號(hào)、車載設(shè)備工作模式、列車數(shù)據(jù)等；進(jìn)路請(qǐng)求信息包括：至行車許可終點(diǎn)距離、臨時(shí)限速個(gè)數(shù)以及附加的限制條件等。 只有一部電臺(tái)正常時(shí)RBC切換的示意圖① 列車正常行駛至RBC切換邊界當(dāng)列車通過了RBC切換預(yù)告應(yīng)答器組后，車載設(shè)備將列車位置報(bào)告發(fā)送至移交RBC。此時(shí)完成了RBC之間的切換。⑨ 當(dāng)列車最小安全末端越過切換應(yīng)答器組之后，處于休眠模式的車載設(shè)備記錄接收RBC的呼叫信息。⑦ 根據(jù)提供的列車位置報(bào)告，移交RBC切斷了與電臺(tái)1的通信，并且將其從移交RBC的清單中刪除。⑤ 如果在切換過程中，當(dāng)列車最大安全前端越過切換邊界而沒有和接收RBC成功建立通信會(huì)話以及獲得行車許可時(shí)，那么列車速度降至CTCS2級(jí)列控系統(tǒng)控車，并且按移交RBC提供的行車許可繼續(xù)運(yùn)行。④ 當(dāng)列車最大安全前端駛過RBC切換邊界之后，移交RBC與接收RBC同時(shí)會(huì)接收到車載設(shè)備發(fā)送的列車位置報(bào)告。完成以上過程后，就建立了車載設(shè)備與接收RBC之間的通信連接。③ 車載設(shè)備根據(jù)移交RBC提供的電話號(hào)碼，使用電臺(tái)2呼叫接收RBC。如果接收RBC管轄范圍內(nèi)的進(jìn)路發(fā)生更改時(shí)，應(yīng)及時(shí)將變化后的進(jìn)路信息發(fā)送至移交RBC，同時(shí)移交RBC將向車載設(shè)備發(fā)送變更計(jì)劃后的MA。預(yù)告信息包括：車次號(hào)、邊界應(yīng)答器組號(hào)、車載設(shè)備工作模式、列車數(shù)據(jù)等；進(jìn)路請(qǐng)求信息包括：至行車許可終點(diǎn)距離、臨時(shí)限速個(gè)數(shù)以及附加的限制條件等。移交RBC接收到該信息后，將切換命令發(fā)送至車載設(shè)備，該切換命令包括：至RBC切換點(diǎn)的距離、接收RBC的ID以及電話號(hào)碼。具體切換如下[21]： 兩部電臺(tái)都正常時(shí)的RBC切換示意圖① 列車正常運(yùn)行至RBC邊界點(diǎn)(假設(shè)移交RBC與車載設(shè)備使用通信電臺(tái)1進(jìn)行通信)。(1) 兩部GSMR通信電臺(tái)都正常時(shí)的切換兩部GSMR通信電臺(tái)(電臺(tái)電臺(tái)2)都正常時(shí)：移交RBC。鄭西客運(yùn)專線的RBC設(shè)備只由安薩爾多公司提供，因此，不存在兩個(gè)不同廠家RBC之間的切換。當(dāng)列車運(yùn)行至RBC切換點(diǎn)的時(shí)候移交RBC通過切換預(yù)告應(yīng)答器組通知列車與接收RBC之間建立通信聯(lián)系。在這之前，接收控車權(quán)的RBC需要準(zhǔn)備好相關(guān)的列車進(jìn)路，并將這些信息發(fā)送至移交RBC，移交RBC通過GSMR通信網(wǎng)絡(luò)再將相關(guān)信息發(fā)送至車載。在此，對(duì)RBC的切換流程進(jìn)行詳細(xì)的描述，為下文RBC切換方案的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。(3) 切換標(biāo)志牌：該標(biāo)志牌的作用是提示司機(jī)進(jìn)入RBC區(qū)域，通常將其設(shè)置在RBC切換點(diǎn)處[20]。(2) RBC切換點(diǎn)(RN)：當(dāng)列車前端越過切換點(diǎn)以后，下一個(gè)RBC開始控制列車，該RBC停止了對(duì)列車的控制。(1) 預(yù)告點(diǎn)(LTA)：切換預(yù)告點(diǎn)可以是區(qū)間內(nèi)位置合適的任意一個(gè)應(yīng)答器組，當(dāng)RBC接收到車載設(shè)備發(fā)送的LTA位置信息后，就可以判斷是否開始向列車發(fā)送切換信息。RBC在進(jìn)行切換時(shí)主要完成以下功能，[19]。RBC進(jìn)行切換時(shí)，列車發(fā)送位置報(bào)告之后，RBC需要確定該列車是否在切換區(qū)段。(3) 列車位置報(bào)告越過切換預(yù)告點(diǎn)。(1) 列控車載設(shè)備必須處于完全監(jiān)控模式(FS)。從下一個(gè)RBC傳遞到當(dāng)前RBC的信息包括TSR。 RBC切換示意圖CTCS3控車時(shí)，列車必須不減速的通過相鄰RBC的邊界。 無(wú)線小區(qū)容量的要求RBC切換區(qū)無(wú)線容量要求(1) 正常情況下，在RBC切換區(qū)域，同一列車的兩個(gè)GSMR通信電臺(tái)分別于兩個(gè)RBC連接；(2) 根據(jù)《CTCS3級(jí)列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案》，在RBC切換區(qū)，同一列車上的兩個(gè)GSMR通信電臺(tái)同時(shí)與RBC連接，該事件主要包括：① 通信電臺(tái)2與下一個(gè)RBC之間建立會(huì)話并交互必要信息事件：40s；② 列車尾部(最小安全末端)通過RBC切換執(zhí)行點(diǎn)所需事件：列車運(yùn)行一個(gè)車長(zhǎng)的時(shí)間；③ 通信電臺(tái)1釋放與RBC1之間連接的事件：5s。這些因素分別為：MSC設(shè)置地點(diǎn)、RBC設(shè)置地點(diǎn)以及管轄區(qū)域；② RBC應(yīng)與其管轄范圍相應(yīng)的MSC連接，如果RBC管界跨越兩個(gè)相鄰的MSC時(shí)，應(yīng)當(dāng)分別與這兩個(gè)MSC進(jìn)行連接。MSC與RBC的連接：為保證系統(tǒng)可靠性，每個(gè)RBC應(yīng)當(dāng)按照位置分布，通過主用和備用通道連接至兩個(gè)相關(guān)的MSC。35個(gè)奇數(shù)站或者35個(gè)偶數(shù)站位于同一個(gè)2M的環(huán)內(nèi)?；绢l率配置：應(yīng)當(dāng)滿足各類業(yè)務(wù)正常應(yīng)用的需求，在兩個(gè)RBC交界區(qū)域，還應(yīng)當(dāng)考慮從一個(gè)RBC向另一個(gè)RBC切換時(shí)每列車雙移動(dòng)終端使用的容量需求。切換區(qū)長(zhǎng)度以及位置選擇：相鄰小區(qū)的覆蓋重疊長(zhǎng)度需滿足350km/h時(shí)速下2次正常切換的需要，兩個(gè)小區(qū)在重疊區(qū)內(nèi)的電平大于所要求的最小接收電平92dBm。單網(wǎng)交織冗余覆蓋方式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)允許在單個(gè)基站或直放站遠(yuǎn)端機(jī)故障的情況下仍能滿足通信要求。 單網(wǎng)交織覆蓋原理圖本文主要對(duì)單網(wǎng)交織冗余的覆蓋方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。 GSMR通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)線覆蓋方式目前典型的GSMR覆蓋方式主要有：?jiǎn)尉W(wǎng)冗余覆蓋方式、同站址雙網(wǎng)交織覆蓋以及交織站址雙網(wǎng)覆蓋。(5) PRI接口B信道符合《－網(wǎng)絡(luò)接口規(guī)范第1部分物理層技術(shù)規(guī)范》。(3) －網(wǎng)絡(luò)接口規(guī)范第3部分基本呼叫控制技術(shù)規(guī)范。PRI接口D信道符合下列規(guī)范[17]：(1) －網(wǎng)絡(luò)接口規(guī)范第1部分物理層規(guī)范。ISDN服務(wù)器采用冗余配置，每個(gè)ISDN服務(wù)器與MSC之間采用獨(dú)立的物理通道進(jìn)行連接[16]。四個(gè)ISDN服務(wù)器可以連接到同一個(gè)RBC上面，并且他們都采用相同的電話號(hào)碼。CFM實(shí)際上就是我們所說的ISDN服務(wù)器，主要包括：通用服務(wù)器、ISDN PRI接口卡。STUCC模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)等實(shí)體認(rèn)證、會(huì)話密鑰的生成、信源的認(rèn)證以及消息完整性校驗(yàn)等等功能，同時(shí)STUCC還可以實(shí)現(xiàn)與ISDN服務(wù)器之間的接口和通信。適用于CTCS3的GSMR無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主要包括SFM和CFM兩種通信功能單元。在評(píng)比性良好的室內(nèi)、地下通道、旅客車廂內(nèi)，根據(jù)需要采用蜂窩基站或利用室內(nèi)分布系統(tǒng)解決無(wú)線覆蓋。車站原則上應(yīng)設(shè)基站。碼速變換器(TRAU)盡量與MSC同址設(shè)置。 GSM