北京燕房线信号系统RAM 分析
2020-02-06朱海霞ZHUHaixia
朱海霞ZHU Hai-xia
(交控科技股份有限公司,北京100000)
0 引言
燕房线信号系统采用全自动运行方式,列车唤醒、休眠、出入库、正线运行、自动折返等作业均由信号系统自动控制完成。现结合北京轨道交通燕房线工程质保期内信号系统(2018-1-1 至2019-12-31)的运营期间的信号系统故障数据,评估燕房线信号系统的RAM 指标。
1 信号系统概述
CBTC 信号系统由ATP、ATO、联锁、DCS 系统等系统组成。
ATP 子系统实现基于通信的列车控制CBTC 模式以及基于应答器的点式列车控制BLOC 模式;ATO 系统实现全线的列车自动启动、加速、巡航、惰行和减速停车等过程,实现全自动无人驾驶;联锁子系统对应系统三级控制模式实现相应的控制功能,在CBTC 模式下,结合移动闭塞要求提供相关的进路信息,由区域控制器发送移动授权;在点式降级模式下,可结合固定闭塞要求提供相应的点式进路信息,由有源应答器发送移动授权;在站间模式下,实现传统的联锁功能;DCS(数据通信系统)可以实现地面设备、地车设备间的数据传输。此报告的评估范围为北京轨道交通燕房线信号系统运营期间的RAM 表现,包括如下子系统:计算机外围设备;电源设备(含UPS);ATP/ATO 地面设备;ATP/ATO 车载设备;计轴设备;DCS 设备;联锁设备。
2 可靠性目标
根据北京轨道交通燕房线合同《通用技术部分》、合同技术册等相关要求,信号系统须达到的RAM 指标如下所示:
ATP/ATO 地面设备,MTBF≥100000h,MTTR≤240min;
ATP/ATO 车载设备,MTBF≥150000h,MTTR≤30min;
计算机外围设备,MTBF≥50000h,MTTR≤45min;
计轴设备,MTBF≥175000h,MTTR≤30min;
DCS 设备、联锁设备、电源设备(含UPS)MTBF≥100000h,MTTR≤30min;
信号系统可用性≥99.98%。
3 数据统计
北京运营公司提供了燕房线质保期(2018-1-1 至2019-12-31)的故障数据,原则上,在对RAM 指标进行考核时,统计的故障应为造成系统功能失效的硬件故障,不考虑软件/数据失效经过核实用于本次RAM 考核计算的故障列表详见表1。
3.1 车载子系统运营时间计算
北京轨道交通燕房线目前有16 列车投入运营,车载信号设备累计运行时间按月分别计算,按照运营公司的统计数据:燕房线西段单程平均运行时间为1550 秒,折返时间为425 秒;列车的出段时间为125 秒,入段时间为125秒;开行车次为平日302 次,双休264 次;每日运营的列车数为平日11 列,双休7 列。
车载子系统累积运营时间=(工作日*302+休息*264)*(1550+425)/3600+(工作日*11*(125+125)+休息日*7*(125+125))/3600
注:车载子系统中的AOM 插箱在非运营时间也一直处于带电状态。
3.2 非车载子系统运营时间计算
轨旁信号设备(包括轨旁设备和车站设备)每日的运行时间为24 小时,每月运营总时间为:整套设备的运营时间=运营天数*24
非车载子系统的运营时间=整套设备的运营时间*系统数量
4 RAM 数据计算
4.1 可靠性计算
设备系统可靠性,一般通过MTBF 来衡量。MTBF 单位为“小时”,它反映了硬件设备的时间质量,是体现系统硬件设备在规定时间内保持功能的一种能力。计算公式如下:
其中:系统总运营时间=系统设备套数*系统考核期的累计工作时间。
表1 各子系统故障统计
图1 可靠性计算结果
图2 可维护性计算结果
4.2 可维护性计算
系统的可维护性,一般通过MTTR 来衡量。从维修人员接触故障设备并允许维修,到故障设备完全恢复其设计使用功能所经历的时间,其中需要扣除由于外界条件终止修复的时间,计算公式如下:
4.3 可用性计算
系统设备的可用性,一般通过MTBF 和MTTR 计算得出,系统的整体可用性,是其各子系统可用性的乘积,子系统和系统整体可用性公式如下:
系统可用性的计算公式为:AS=A1·A2·…·An。
4.4 RAM 分析结果
结合故障数据、可靠性指标的计算方法,对燕房线信号各系统RAM 指标做出计算。电源设备、ATP/ATO 地面设备、联锁设备考核周期内未发生故障,可靠性均满足合同指标要求,见图1。
各子系统可维护性满足合同指标要求,详见图2。
考核周期内可用性均满足合同指标要求,详见图3。
5 结论
按招标合同中的考核原则:在质保期内,任何一个考核周期(连续12 个月)内的可靠性、可用性、可维护性指标符合要求,即满足合同要求。综上所述信号系统各周期各子系统可维护性、可用性、可用性均满足合同RAM 指标要求,RAM 指标考核通过。
图3 可用性计算结果