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浅谈Petri网的地铁信号系统可靠性分析.doc浅谈 Petri 网的地铁信号系统可靠性分析引言地铁信号系统故障极有可能造成列车相撞追尾等恶性事件,因此, 加强地铁信号系统安全性下的可靠性理论分析对减少系统故障隐患、提高地铁系统整体安全性均具有较强的现实意义。 1 地铁信号系统功能与故障分析 地铁信号系统功能分析由于城市轨道交通系统的不断发展, 地铁信号系统已由传统的“根据地面信号显示传递行车命令, 司机按行车规则操纵列车运行的方式”发展到“按地面发送的信息自动监控列车速度和自动调整列车追踪间隔的方式”。现代化的地铁信号系统包括地铁信号设备、连锁设备和闭塞设备组成。信号设备由列车自动控制系统(ATC 系统,AutomaticTrainControl) 、信号灯系统组成。 ATC 系统是在机车信号和列车自动停车装置的基础上发展起来的, 包括三大子系统:列车自动监控子系统(ATS 系统,AutomaticTrainSupervision) 、列车自动防护子系统(ATP 系统,AutomaticTrainProtection) 和列车自动运行子系统(ATO 系统,AutomaticTrainOperation), 简称 3A 系统。它是一套完整的控制、监督、管理系统, 三个子系统之间既相互独立又相互联系。 地铁信号系统故障类型分析根据南京地铁信号系统运行故障, 总结归纳了地铁信号系统故障的主要类型为系统缺陷、材质不良及软件故障三大类型见表 1。从故障主要类型可以看出, 故障发生原因绝大多数追溯于地铁信号系统的设备故障。 2 地铁信号系统结构模型及设备层次划分 地铁信号系统结构模型地铁信号系统由信号设备、联锁设备和闭塞设备组成, 信号设备则主要由 ATC 控制系统和信号等构成, 联锁设备和闭塞设备则涉及到联锁闭塞计算机、道岔、轨道电路、信号灯等。地铁信号系统不仅控制着列车在轨道上安全行驶的过程, 同时还控制着列车站台停靠定位及屏蔽门的开启。参照南京地铁 1 号线信号系统的实例, 构建了地铁信号系统运行结构模型。 地铁信号系统设备层次划分根据地铁信号设备中各模块的功能及性能标准, 对信号系统的设备重要程度进行相应的系统划分。从表中可以看出, 重要程度最高的为: 联锁系统( 用于正线的信号控制) 和轨旁 ATP; 其次是道岔、信号机、轨道电路; 再次是信号电源、计算机联锁、同步环线; 重要程度最低的是 ATS( 自动列车监控系统)、 LOW( 本地操作站, 放置于联锁站)、 DTI( 发车计时器)和 PIIS( 旅客向导系统)。 3 地铁信号系统 Petri 网可靠性模型为了便于研究地铁信号系统整体效能, 根据系统功能模块进行子系统的划分, 将地铁信号系统 Petr i 模型对象分为5 大子类: 闭塞机子类、信号灯子类、列车子类、轨道区段子类、通信子类。图3 构建的对象子类间的 Petri 模型表现了地铁信号系统实际运行过程中各子类模块间信息传输及相互影响关系, 各对象子网间消息托肯的传递具。根据地铁信号系统功能和故障类型分析以及设备层次划分, 假设重要设备发生故障的情况下, 构建地铁信号系统 Petri 网可靠性模型, 模型包括?个 Petri 子类网。 信号灯类子网 Petri 网模块信号灯发生故障情况下信号灯类 Petri 子网?图? ?示, 图中??方?表示对象