基于FMEA和FTA的ZPW-2000A轨道电路可靠性研究

摘要

随着我国铁路交通运输的快速发展,铁路信号系统已经成为保障铁路交通运输安全和效率的重要手段,而轨道电路作为铁路信号系统关键设备之一,其在铁路运输系统中起着非常重要的作用。目前ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路是我国铁路信号系统上广泛应用的设备,其可靠性性能不仅关系着铁路交通运输的安全和效率,更关系着我国铁路交通运输事业的快速发展和广大乘客的生命财产安全,因此对ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路的可靠性研究具有十分重要的理论和现实意义。本文基于铁道部的重点项目,从实际的ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路结构出发,利用FMEA(Failure Mode and Effects Analysis,故障模式影响分析)和FTA(Fault Tree Analysis,故障树分析)两种方法对其进行可靠性分析,从而为轨道电路的可靠性研究提供参考。
　　首先,对ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路的基础理论知识进行详细的阐述,介绍其主要技术特点,主要技术条件及其主要技术指标,同时也对其工作原理以及系统组成部分作出介绍。
　　其次,通过FMEA法对ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路进行分析,根据轨道电路系统的结构组成和工作原理,定义FMEA分析内容,划分系统分析层次和绘制系统的可靠性框图,依照故障判据逐一分析各设备,找出所有可能潜在的故障模式、故障原因、故障后果及其检测方法。采用RPN(Risk Priority Number,风险优先数)对轨道电路系统进行风险分析,并制定相应的补救措施,以消除或者降低这些风险。
　　最后,在此基础上建立ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路系统故障树,通过求取系统最小割集,找到薄弱环节,并结合蒙特卡罗法进行可靠性分析,提出改进措施,以提高轨道电路可靠性性能,为相关部门提供参考。通过与相关技术规定比较,结果表明,本文所提可靠性研究方法是科学的、有效的。

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1 绪论

1.1 论文的选题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容

2 ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路系统简介

2.1 系统特征

2.2 系统原理

2.3 系统构成

2.4 小结

3 FMEA与FTA原理

3.1 故障模式影响分析法

3.2 故障树分析法

3.3 FMEA与FTA结合的可靠性分析流程

3.4 小结

4 ZPW-2000A轨道电路系统的FMEA分析

4.1 定义系统

4.2 绘制系统可靠性框图

4.3 故障判据

4.4 ZPW-2000A轨道电路系统FMEA分析表

4.5 ZPW-2000A轨道电路系统风险分析

4.6 小结

5 ZPW-2000A轨道电路系统的FTA分析

5.1 ZPW-2000A轨道电路系统故障树

5.2 ZPW-2000A轨道电路系统故障树分析

5.3 ZPW-2000A轨道电路系统可靠性仿真

5.4 提高ZPW-2000A轨道电路系统可靠性措施

5.5 小结

结论

致谢

参考文献

附录A ZPW-2000A轨道电路系统故障模式严重度调查结果

附录B ZPW-2000A轨道电路系统故障模式发生度调查结果

附录C ZPW-2000A轨道电路系统故障模式检测度调查结果

攻读学位期间的研究成果