铁路信号设备故障管理系统的研究

黎伙金 赵 阳 张 萍

在我国高速铁路和客运专线建设中，对铁路信号设备的可靠性和安全性的要求相比普速铁路更高。为了尽可能减少铁路信号设备故障对铁路运营的影响，降低故障发生频率、缩短故障延时、控制故障影响范围，成为全路电务设备维护的主要目标之一。因此，需要对铁路信号设备故障进行合理有效地综合管理，变被动式的亡羊补牢为主动式的事前管理，优化故障管理流程就显得至关重要。

1 铁路信号设备故障管理系统的基本流程

铁路信号设备故障管理系统以FRACAS（故障报告、分析及纠正措施系统）为基础，通过一整套规范化的程序，使设备发生的故障能得到及时的报告和纠正，从而实现设备安全、可靠地工作，达到对设备可靠性和维修性的预期要求，防止故障再现。铁路信号设备故障管理系统的基本流程如图1所示，该流程包含十个主要环节，各环节的关键工作内容如下。

故障发现：根据设备的全生命周期管理模型，故障可以被设计、测试、使用及维护等不同角色的人员在生命周期的不同阶段发现。对设备生命周期各阶段的所有故障的发现，均纳入铁路信号设备故障管理系统，实施统一管理。

图1 铁路信号设备故障管理系统的基本流 程

故障报告：对铁路信号设备的故障发现进行甄别，以判断其是否为设备故障，对确认为设备故障的故障现象完成故障报告工作。故障报告需完整、真实地反映故障发生时的一切请况，如时间、地点、所处工作状态及环境条件、故障现象的详细描述、故障现象的发现人员及报告人员等。

故障核实：对故障报告中的全部内容，按照发生故障时的实际情况进行逐一确认、核实，以重新证实故障报告的真实性和准确性。将故障定位至最低一级可更换的故障部件。对可重复试验的故障部件，用相同的合格部件更换、代替故障部件后，重新进行测试和试验，以确定故障是否被纠正；同时通过对更换下来的故障部件进行测试，以核实该可疑故障部件是否确有故障，并初步确定故障的范围。对不可重复试验的故障部件，可以通过对故障影响和后果的详细分析来证实。

故障原因分析：它包括故障部件及其故障的资料分析、故障部件工作历史及故障历史的分析、可能导致故障发生的外部因素分析、对故障部件进行检查或测试、提出故障原因和故障机理的假设，以及用试验或理论分析的方法进行验证等多种途径。根据试验或理论分析的结果，可以得出故障原因分析的结论，并完成故障原因分析报告。

故障原因分析评审：主要是对故障原因分析报告进行评审，其评审的内容主要包括原因分析的方法是否适宜、原因分析的过程是否客观可信、原因分析的深度与广度是否与故障范围相匹配、原因分析的结论是否正确等。

制定故障纠正措施：对于已经查明原因的故障，依据经过评审的故障原因分析报告，针对原因分析的结论制定纠正措施，以防止故障的再次发生。故障纠正措施可以按其性质分为技术类纠正措施和管理类纠正措施二大类，也可以按其产生作用的程度与范围分为恢复性纠正措施、完善性纠正措施和改善性纠正措施三大类。

故障纠正措施评审：主要是对纠正措施的可行性、有效性、与故障原因的可追溯性、是否会引入新的故障模式及附加的不可靠性、是否需要实施其他辅助措施、是否有遗留问题等内容进行审查，并出具审查意见。

故障纠正措施实施：通过评审的故障纠正措施应经有效的配置管理系统反馈到相应的部门与人员，并通过规范的管理流程确保其得到贯彻实施。在纠正措施实施的过程中，对于可能出现相同故障模式的类似设备，需要本着 “举一反三”的原则，研究确定是否需要采取同样的纠正措施。

故障纠正措施有效性验证：对于已经采取纠正措施的故障设备，还需要通过试验、试用等方法验证纠正措施的有效性。如果不能达到预期效果，则需要进一步分析故障原因或采取其他的纠正措施，直到故障得到彻底解决。

故障闭环：在铁路信号设备故障管理系统中，故障闭环既是一个环节，也是一种状态。对于系统中的任何一个故障，当已经采取了相应的纠正措施，且通过了纠正措施的有效性验证，确认故障已经得到了切实解决，则可以实施故障闭环，从而将该故障的状态设置为故障闭环状态。

2 故障管理委员会的机构设置及其职责

为了保证铁路信号设备故障管理系统的有效运行，及时有效地处理各类故障，通常需设立一个故障管理委员会。故障管理委员会是铁路信号设备故障信息的管理机构，负责故障信息的闭环管理。委员会由设计、研发、工程、使用与维护的各个方面的代表组成，并有权利要求设备各相关方对故障进行调查、分析，确保相应的纠正措施得到落实。

故障管理委员作为维持铁路信号设备故障管理系统有效运行的常设机构，其主要职责包括：

1．定期召开会议，统计并发布阶段性的铁路信号设备故障信息。

2．完成相关故障原因分析和纠正措施效果的评审。

3．对重大故障和重复出现的故障及时组织专项分析和专项治理。

4．对铁路信号设备故障进行趋势分析，必要时可提出相应的预防措施。

5．协调设备各相关方进行故障调查、分析与纠正，并对其相应工作进行审查。

6．通过对故障信息的汇总与分析为铁路信号设备故障的设计与开发、运营与维护提供建议。

3 应用示例

铁路信号设备故障管理系统选取通用的FRACAS模块作为支持平台，采用定制流程与表单的形式，实现对设备各类故障信息的有效管理。尽管铁路信号设备故障管理系统的基本流程及其主要环节是一定的，但针对不同类型的设备，可以通过对管理流程及表单的整合来简化故障信息的处理。

以铁路信号基础设备中的计算机联锁系统为例，在其示例应用的过程中，设计了 “问题／故障报告表”，用于完成故障发现、故障报告和故障核实阶段的工作，如图2所示；设计了 “故障分析、评审及纠正措施验证表”，用于完成故障原因分析及其评审、纠正措施的制定及其评审、纠正措施的实施及其有效性验证、故障闭环阶段的工作，如图3所示。

计算机联锁系统故障管理系统的示例应用表明：在铁路信号设备故障管理系统的实施过程中，为了保证故障管理流程的完整性，要确保在流程优化的过程中没有对主要环节进行裁剪；为了保证对故障信息描述的准确性和客观性，要确保在表单的整合过程中不会造成关键字段的缺失。

图2 铁路信号设备故障管理系统中的问题／故障报告表

图3 铁路信号设备故障管理系统中的故障分析、评审及纠正措施验证表

4 结束语

铁路信号设备故障管理系统覆盖了设备的整个生命周期，有助于实现设备的大数据管理与应用。同时，铁路信号设备故障管理系统通过对故障信息的综合管理，改变了对故障管理仅仅局限于找到其根源，改善并纠正该情况的被动局面，并为实现在故障发生前通过预防性检查，确定并解决可能存在的问题提供了技术支持。随着铁路信号设备故障管理系统的推广使用，通过对故障信息的统筹分析，可有效提高设备的可靠性，减少设备故障对铁路运营的影响。

［1］ 袁成华 ．铁路信号设备故障分析与处理［M］．北京：中国铁道出版社，2009．

［2］ 李映红 ．高速铁路信号系统［M］．西南交通大学出版社，2009．

［3］ 周苏 ．管理信息系统新编［M］．北京：中国铁道出版社，2010．