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摘要：以 UT-8012可视化直流验电接地装置作为研究对象，通过运用 FTA分析方法对其进行分析，建立可靠性模型和故障树图。再通过失效模式与影响分析出可视化直流验电接地装置的所有故障形式，并根据零部件失效的具体原因制定了预防措施。
1 引言
在城市轨道交通接触网设备日常检修、故障抢修、残压放电时，为了保障检修人员及设备安全，需要停电挂地线。随着可视化自动接地系统在城市轨道交通中逐步广泛运用，可视化直流验电接地装置对于保障地铁日常维护等挂拆地线的作用变得尤为突出，为保障可视化自动接地系統的可靠运行水平，需要对可视化直流验电接地装置可靠性进行研究。
可视化自动接地系统设备作为城市轨道交通运输的关键组成部分，其自身可靠性已成为衡量行车设备工作性能的重要指标。近年来，故障树分析法（ FTA）、故障模式与影响分析法（FMEA）等可靠性分析方法已在城市轨道交通方面逐步应用，
但在可视化自动接地系统的可靠性研究上却是少之又少。本文运用故障树分析（ FTA）和故障模式影响分析（ FMEA）相结合的方法，对可视化直流验电接地装置系统进行可靠性分析。为了简便分析，针对可视化直流验电接地装置电路的结构功能建立了可靠性模型。然后对系统进行故障树分析（ FTA）进行定性和定量的分析，再进行 FMEA分析。
2 UT-8012可视化直流验电接地装置结构功能
UT-8012型号的可视化直流验电接地装置，其集验电、放电、接地为一体化的装置，其电路系统含电动接地刀闸、直流验电闭锁控制器、放电器、安全管控单元、摄像机、带电显示装置等设备，具有远程验电和接地操作、接触网残压自动放电、接触网和接地刀闸运行参数和视频画面实时上传等功能，实现了接地操作的全程遥控。
可视化直流验电接地装置动作过程如下，如图一所示：
在安全管控系统模拟预演操作内容。
在辅控系统执行接地刀闸遥控合闸申请。
在辅控系统执行接地刀闸遥控合闸。
a）接地装置自动执行闭锁逻辑检查、验电、放电和接地刀闸合闸操作。
b）如果闭锁逻辑检查通不过或验电有电，接地装置拒绝执行接地刀闸合闸操作。
（4）在辅控系统视频画面监视接地刀闸合闸操作过程，检查接地刀闸已合闸到位，接地操作完成。
3 UT-8012可视化直流验电接地装置故障树分析
3.1 UT-8012可视化直流验电接地装置 FTA
故障树分析就是在产品设计过程中，对可能造成 UT-8012可视化直流验电接地装置故障的各个有关联的因素进行分析，由上至下，找出导致可视化直流验电接地装置失效的初始因素。
3.2 UT-8012可视化直流验电接地装置的建立
根据设备逻辑性特点，建立 UT-8012可视化直流验电接地装置故障树，以可视化直流验电接地装置系统故障作为顶事件（T），机械故障、电气故障、通信故障作为中间事件。然后逐级细化找出能引起上一级事件发生全部的因素，最后，直到找出引起 UT-8012可视化直流验电接地装置故障的不能或不需要分解的原因作为底事件。作为顶事件的 UT-8012可视化直流验电接地装置故障是由其机械故障、电气故障和通信故障引起的，主要包括：底座故障（ D）;绝缘子故障（ E）;刀闸、传动故障（ F）等等。由此建立如图一所示的 UT-8012可视化直流验电接地装置故障树。底事件如表一所示。
3.3 故障树的定量分析
在确定 UT-8012可视化直流验电接地装置各种故障因素的前提下，对相应的底事件进行评估发生概率，其对于提高 UT8012可视化直流验电接地装置可靠性具有重要意义。
设各最小割集 xi对应的故障概率为 F（xi） （i = 1、2、3…n）， n为最小割集的个数。则顶事件的故障概率 P为：
则 UT-8012可视化直流验电接地装置系统的可靠性 R（X）用数学公式表示为：
通过对 UT-8012可视化直流验电接地装置关进行故障树分析，得出了相关部件的主要故障形式。由表一分析可知，元件、录像、主机和服务器对应的底事件最多，因此其故障概率较大。
3 UT-8012可视化直流验电接地装置部件的 FMEA
故障模式及影响分析，是在系统功能阶段、设计阶段或者过程阶段根据基本故障判据或重要故障模式对特定单元进行分析，事先预防故障问题的发生。
根据建立的故障判据为标准进行分析整理得出 UT-8012可视化直流验电接地装置所有故障形式，并对重要程度进行评估。
4 UT-8012可视化直流验电接地装置可靠性保证措施
根据 FTA和 FMEA的分析结果，制定了以下四个方面的预防措施：
（1）确保电压传感器采集精度和工作稳定性，避免电压传感器采集数据误差过大或者电压传感器失效。
（2）提高接触器的器件性能及工作稳定性，确保接触器可靠、频繁有效动作。
（3）提高录像电源及数据线性能，确保在灰尘多、风速高、噪音大、高温、多雨等特殊情况下仍正常工作，确保录像数据采集及传输正常。
（4）确保校验逻辑正确以及逻辑算法简化有效，确保逻辑校验有效和快速。
作者简介：王华彬（1992—），男，广东湛江人，助理工程师，主要从事城市轨道交通供电系统技术管理工作。
1 引言
在城市轨道交通接触网设备日常检修、故障抢修、残压放电时，为了保障检修人员及设备安全，需要停电挂地线。随着可视化自动接地系统在城市轨道交通中逐步广泛运用，可视化直流验电接地装置对于保障地铁日常维护等挂拆地线的作用变得尤为突出，为保障可视化自动接地系統的可靠运行水平，需要对可视化直流验电接地装置可靠性进行研究。
可视化自动接地系统设备作为城市轨道交通运输的关键组成部分，其自身可靠性已成为衡量行车设备工作性能的重要指标。近年来，故障树分析法（ FTA）、故障模式与影响分析法（FMEA）等可靠性分析方法已在城市轨道交通方面逐步应用，
但在可视化自动接地系统的可靠性研究上却是少之又少。本文运用故障树分析（ FTA）和故障模式影响分析（ FMEA）相结合的方法，对可视化直流验电接地装置系统进行可靠性分析。为了简便分析，针对可视化直流验电接地装置电路的结构功能建立了可靠性模型。然后对系统进行故障树分析（ FTA）进行定性和定量的分析，再进行 FMEA分析。
2 UT-8012可视化直流验电接地装置结构功能
UT-8012型号的可视化直流验电接地装置，其集验电、放电、接地为一体化的装置，其电路系统含电动接地刀闸、直流验电闭锁控制器、放电器、安全管控单元、摄像机、带电显示装置等设备，具有远程验电和接地操作、接触网残压自动放电、接触网和接地刀闸运行参数和视频画面实时上传等功能，实现了接地操作的全程遥控。
可视化直流验电接地装置动作过程如下，如图一所示：
在安全管控系统模拟预演操作内容。
在辅控系统执行接地刀闸遥控合闸申请。
在辅控系统执行接地刀闸遥控合闸。
a）接地装置自动执行闭锁逻辑检查、验电、放电和接地刀闸合闸操作。
b）如果闭锁逻辑检查通不过或验电有电，接地装置拒绝执行接地刀闸合闸操作。
（4）在辅控系统视频画面监视接地刀闸合闸操作过程，检查接地刀闸已合闸到位，接地操作完成。
3 UT-8012可视化直流验电接地装置故障树分析
3.1 UT-8012可视化直流验电接地装置 FTA
故障树分析就是在产品设计过程中，对可能造成 UT-8012可视化直流验电接地装置故障的各个有关联的因素进行分析，由上至下，找出导致可视化直流验电接地装置失效的初始因素。
3.2 UT-8012可视化直流验电接地装置的建立
根据设备逻辑性特点，建立 UT-8012可视化直流验电接地装置故障树，以可视化直流验电接地装置系统故障作为顶事件（T），机械故障、电气故障、通信故障作为中间事件。然后逐级细化找出能引起上一级事件发生全部的因素，最后，直到找出引起 UT-8012可视化直流验电接地装置故障的不能或不需要分解的原因作为底事件。作为顶事件的 UT-8012可视化直流验电接地装置故障是由其机械故障、电气故障和通信故障引起的，主要包括：底座故障（ D）;绝缘子故障（ E）;刀闸、传动故障（ F）等等。由此建立如图一所示的 UT-8012可视化直流验电接地装置故障树。底事件如表一所示。
3.3 故障树的定量分析
在确定 UT-8012可视化直流验电接地装置各种故障因素的前提下，对相应的底事件进行评估发生概率，其对于提高 UT8012可视化直流验电接地装置可靠性具有重要意义。
设各最小割集 xi对应的故障概率为 F（xi） （i = 1、2、3…n）， n为最小割集的个数。则顶事件的故障概率 P为：
则 UT-8012可视化直流验电接地装置系统的可靠性 R（X）用数学公式表示为：
通过对 UT-8012可视化直流验电接地装置关进行故障树分析，得出了相关部件的主要故障形式。由表一分析可知，元件、录像、主机和服务器对应的底事件最多，因此其故障概率较大。
3 UT-8012可视化直流验电接地装置部件的 FMEA
故障模式及影响分析，是在系统功能阶段、设计阶段或者过程阶段根据基本故障判据或重要故障模式对特定单元进行分析，事先预防故障问题的发生。
根据建立的故障判据为标准进行分析整理得出 UT-8012可视化直流验电接地装置所有故障形式，并对重要程度进行评估。
4 UT-8012可视化直流验电接地装置可靠性保证措施
根据 FTA和 FMEA的分析结果，制定了以下四个方面的预防措施：
（1）确保电压传感器采集精度和工作稳定性，避免电压传感器采集数据误差过大或者电压传感器失效。
（2）提高接触器的器件性能及工作稳定性，确保接触器可靠、频繁有效动作。
（3）提高录像电源及数据线性能，确保在灰尘多、风速高、噪音大、高温、多雨等特殊情况下仍正常工作，确保录像数据采集及传输正常。
（4）确保校验逻辑正确以及逻辑算法简化有效，确保逻辑校验有效和快速。
作者简介：王华彬（1992—），男，广东湛江人，助理工程师，主要从事城市轨道交通供电系统技术管理工作。