FREQUENTIS内话通信系统故障分析

杨　帆（民航东北地区空管交通管理局，沈阳110043）

FREQUENTIS内话通信系统故障分析

杨帆
（民航东北地区空管交通管理局，沈阳110043）

FREQUENTIS内话通信系统，作为民航区域管制的主要设备，具有较强的综合语音交互能力，操作上功能性强，可根据用户需求，灵活地进行系统配置。但是，随着这种内话通信系统在民航的广泛使用，故障发生也在不断增加。

故障树；FMECA；RPN评分准则

1　内话通信系统的基本配置和工作原理

民航内话通信系统提供空管管制员之间的通信，也提供管制员与飞行器之间的通信。可为管制员的管制移交协调工作和对空指挥提供良好的人机操作面。其组成为中心交换机、席位电子模块（iPOS）及触摸屏（Power Panel）、人机接口（IPIP）、技术监视与控制系统（TMCS）。

2　内话通信系统故障情况

根据《空管设备每日运行简报》汇总的信息，对2008——2012年全国民航空管系统所属FREQUENTIS内话系统故障进行统计，共发生24次故障。按照故障原因描绘出设备运行态势曲线图。以下分别是内话系统硬件原因（图1）和软件原因（图2）故障曲线图。

图1　内话系统硬件故障趋势拟合图Fig.1　Hardware failure within the telephone system fitted trend chart

图2　内话系统软件故障趋势拟合图Fig.2　Trends in the telephone system software failure fitting chart

3　故障树分析法定性定量分析

故障树分析法（FTA）可辩识引起系统风险的元素风险。利用故障树的演绎分析方法建立以内话系统故障作为故障树的顶事件（P）。根据推演的方法将顶事件（P）分解成硬件故障和软件故障两个部分，建立以硬件故障和软件故障为顶事件的两个故障树。

3.1对系统硬件和软件各部分组件运用故障树定性分析法分解

3.1.1主机柜故障树定性分析

电源故障（X1），LB板故障（X2），BCB故障（X3），ERIF板故障（X4），GPIF板故障（X5），JIF板故障（X6），CIF板故障（X7），NI64板故障（X8）。

A机柜和B机柜故障树结构函数表达式为：

T1=X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8

3.1.2操作席位故障树定性分析

触摸屏故障（X9），处理器模块板件故障（X10），处理器模块接口故障（X11），IPOS电源稳压器故障（X12），IPOS电源接头故障（X13），IPIP组件板件故障（X14），IPIP组件接口故障（X15），扬声器喇叭故障（X16），扬声器接口故障（X17）。

结构函数表达式为：

T2=X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15+X16+X 17

3.1.3TMCS硬件故障树定性分析

显示器故障（X18），主板故障（X19），硬盘故障（X20）。

机房区TMCS和值班区TMCS硬件故障树结构函数表达式为：

3.1.4线路故障树定性分析

主机至席位PCM30总线故障（X25），主机及各席位外接电源线路故障（X26）；配线架线路故障（X27）。

结构函数表达式为：T4=X25+X26+X27。

3.1.5TMCS软件故障树定性分析

操作系统软件故障（X28），各席位配置文件出错（X29），主机柜各板件配置文件出错（X30），驱动程序失效（X31），监控软件自身出错（X32）。

结构函数表达式为：

3.1.6操作席位失效故障树定性分析

IPOS处理程序出错（X33），席位配置出错死机（X34）。

结构函数表达式为：T6=X33+X34。

3.1.7主机柜板卡配置失效故障树定性分析

LB板配置失效（X35），BCB板配置失效（X36），ERIF板配置失效（X37），GPIF板配置失效（X38），JIF板配置失效（X39），CIF板配置失效（X40），NI64板配置失效（X41）。

结构函数表达式为：

3.2对系统硬件和软件运用故障树定量分析

统计各故障树底事件五年内发生的持续时间之和。假设设备故障按照指数分布，计算这五年时间内发生故障的概率重要度q。

结构重要度：P=1/2n-1

所有底事件逻辑关系均为“或”。因此底事件的结构重要度：P=1/21-1=1/20=1。内话系统故障树顶事件MTBF值：

3.3内话系统故障树模型（FTA）结论

通过故障树模型的建立，以及对各底事件的定性分析，经过定量分析得出上表中的概率重要度的结果。通过统计和计算，内话系统故障时间都相对较短。其中，硬件故障占比较大，主要集中在触摸屏。

4　FMECA故障模式、影响及危害性分析

故障模式、影响及危害性分析（FMECA）是分析系统中每一产品可能产生的故障模式及其对系统造成影响，并按故障模式的严重程度及其发生概率予以分类的归纳分析方法。并以FMEA报告的形式提供，其中，RPN评分准则最为重要。

RPN评分准则公式：RPN=OPR×ESR×DDR。

其中，故障模式发生概率等级（O），故障模式影响严酷度等级（S），检测难度等级评（D）。内话系统重要组成部件RPN。根据RPN评分准则，IPOS触摸屏为192，是影响设备运行的主要因素。

5　系统运行风险和保障建议

通过全国2008——2012年内话系统故障数据，用FTA和FMECA对内话系统故障进行故障模型整理分析。硬件故障多为主机柜各板件。建议加强备件定期测试，保障备件的完好性。对故障板件及时送修，在送修期间，能够保证仍有相应的完好备件来应对设备突发故障情况。

硬件故障中，触摸屏的故障最多。目前3020X型中，触摸屏与处理器集成一体，导致故障几率大大增加。多发生处理器板故障，接口故障，以及触摸屏校准失效等情况。随着航班架次大幅上升，管制席位不断增加，导致目前席位过多，而触摸屏备件相对较少。建议增加备用触摸屏与席位的比重，来保障触摸屏故障能够及时更换，降低运行保障风险。

在与保障单位进行沟通了解后，目前这种内话系统在运行中，还存在其他需要协调解决的问题。具体问题如下：

第一，原厂标配话筒及耳麦存在线缆松动、连接脱焊、听筒故障、麦克故障等情况。建议采用国产话筒或耳麦来替换保障。

第二，管制使用中发现有线、无线部分声音大小不一致，调节音量平衡效果有限。建议增加自动电平增益控制等方法来控制音量输出均衡。

第三，内话系统中NI64板是用于同类型内话设备联网板卡。在安装后，测试无法调通，一直处于闲置状态。建议内话席位的相互通信能够更加方便、实效。

［1］许荣，车建国，杨作宾，等.故障树分析法及其在系统可靠性分析中的应用［J］.指挥控制与仿真，2010，（02）：27-28.

［2］陶勇剑，董德存，任鹏.采用故障树分析诊断系统故障的改进方法［J］.哈尔滨工业大学学报，2010，（01）：92-93.

Failure Analysis of FREQUENTIS telephone communication system

YANG Fan
（Civil Aviation Authority o fthe Northeast Air Traffic Control Traffic，Shenyang110043，China）

Abstract∶As the major equipment of regional regulation of civil aviation，t he FREQUENTIS internalization communication system has the strong integrated voice interaction capabilities and operating functions.It can do the system configuration flexibly according to the user's needs.But with the wide uses of FREQUENTIS，faults are increasing.

Fault tree；FMECA；RPNgrade criterion

V355

A

1674-8646（2015）02-0030-02