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              高鐵通信監控關鍵設備維護策略思考

              來源: www.halxjx.net 發布時間:2021-10-12 15:09
              論文地區:中國 論文語言:中文 論文類型:工程碩士
              這是大牛論文網精選的工程碩士論文范文,主要從高鐵通信監控關鍵設備維護策略深入思考,文章邏輯是首先利用故障模式影響分析法(FMEA),根據在現場整理出來的這些設備故障模型的相關信息,建立這些關鍵設備的故障邏輯
                 這是大牛論文網精選的工程碩士論文范文,主要從高鐵通信監控關鍵設備維護策略深入思考,文章邏輯是首先利用故障模式影響分析法(FMEA),根據在現場整理出來的這些設備故障模型的相關信息,建立這些關鍵設備的故障邏輯分析表,通過 FMEA 分析多得數據來構建系統故障樹(FTA),對故障樹進行定性和定量分析來得出高鐵通信網絡監控關鍵設備的各個重要度,并將重要度最高的設備進行風險優先數計算。

                 摘要:本篇論文屬于使用階段,對已投放使用的設備進行故障模式影響分析。文章邏輯是首先利用故障模式影響分析法(FMEA),根據在現場整理出來的這些設備故障模型的相關信息,建立這些關鍵設備的故障邏輯分析表,通過 FMEA 分析多得數據來構建系統故障樹(FTA),對故障樹進行定性和定量分析來得出高鐵通信網絡監控關鍵設備的各個重要度,并將重要度最高的設備進行風險優先數計算。

              第一章  緒論

              1.1研究背景和意義
              中國鐵路始創于 1876 年,至今已有 100 多年的歷史。從當初的第一條通信閉塞業務到今天的全網可控,中國鐵路的發展可謂是突飛猛進。這其中不得不提的即是中國鐵路通信網絡,這條中國鐵路專用的網絡承載了音視頻、數據傳輸、直通電話等多項業務,為中國鐵路穩定運行提供了堅實的基礎。因此,如何確保通信網絡穩定安全就顯得尤為重要。時至今日,中國鐵路實現了時速 350KM/時的速度,在國際上達到領先的位置。高鐵通信網絡自然需要得到實時的監控以確保能穩定運行。需要維護工作人員對高鐵通信網絡設備充分了解,熟知性能,對各設備數據掌握,通過對網絡的實時監控來完成將故障的頻率降到最低,并且努力將故障發生后的損失降到最低。
              信息對鐵路系統整體運行是至關重要的,因此需要這樣的一個通信網絡來準確傳送所需要的信息,自然要靠設備來實現,就像人與人、人與設備、設備與設備之間的信息交互,正是網絡監控信息需求的重要性,讓高鐵通信系統越來越完善,使維護工作中的網絡監控越發的重要。高鐵通信監控關鍵設備穩定運行也尤為重要。此篇文章將高鐵通信監控關鍵設備日常運行數據進行收集整理和統計分析,來對故障進行匯總分析,利用 FMEA 和 FTA 以及風險優先數對設備進行故障研究,為系統中各關鍵設備制定最適合的維護方式選擇方案,達到系統穩定運行的目的。
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              1.2國內外研究現狀
              1.2.1 通信監控關鍵設備重要度評估研究現狀
              網管設備重要度評估可分為設備的維護方式的抉擇、維護的順序及風險評價等方面給與數據支持。徐賢東、談敏佳[2-3]依據設備特征差異選用 RCM 和預測理論根據設備不同而求得的重要度指數,且構建對應模型來作為維護模式的標準;高萍、吳甦[4]發表了文章時選用 MonteCarlo 方法對設備的重要度做出評估,有助于設備在運行過程中狀況維護的實時抉擇;杜富豪、吳潤澤、陳文偉等人[5-6]發表文章中選取的重要度為研究目標,在其工作的電務系統中為維護的設備做風險評估。在設備的重要度評估方法研究方面,在設備重要度的文章里還有楊淮、敬加強、唐宗文[7]提出設備在實際使用中存在分布有差異的現狀,因此選擇使用 AHP 方法來解決此問題;文獻[8]提出主觀的傳統方式很難對設備重要度進行評估,解決方案是使用模糊的數學理論進行數據的統計,此方法可以克服主觀方法來完成設備重要度評估;文獻[9]提出圖像質量沒有標準的問題,解決方式是構建一類框架來為圖像質量提供參考標準,并結合回歸法來提升設備特性。在電務系統方面,鄧彬、郭創新、王越等人[10]提出新的問題,即天氣因素未被納入考慮范圍,他們認為是現在設備重要度評估方法的缺陷,且很多方法并不適合實際中狀況,所以提出解決方案,是選用 well-being 方法來解決上述問題,完成設備重要度評估;趙登福、段小峰、張磊[11]發表的文章中認為所有的損失都可以具體化,將此設為研究指標來搭建電務系統設備的重要度評估框架;郭嘉、何宇斌、韓宇奇等人[12]發表的文章中表明,為了將電信網障礙對電力系統造成的損失降到最低,首先需清除每個節點與中心的距離,將此設為研究指標來做設備重要度評估;文獻[13]是對泰國的電務系統設備做了重要度評估,將設備運行壽命、運行狀態、抗擊能力、損耗、衰退、安全等作為指標實施的研究。
              上述所介紹的文獻中共同點是均將外部因素和設備風險因素作為研究指標,涉及范圍都是電務系統方面或者設備方面。但上述設備有個共同不足是均沒有想到設備運行中會有實時的狀態變化,而這些變化會使設備重要度評估的準確性受到影響,所以需要將設備最常出現或者頻率很高的一些故障做障礙整理和統計,依據統計所得數據判斷相應設備對在整個系統穩定運行中的重要度。此種解決方案能解決上述文獻研究成果的不足。
              圖 1-1 研究路線圖
              圖 1-1 研究路線圖
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              第二章  相關理論研究

              2.1高鐵通信監控關鍵設備相關介紹
              隨著鐵路向現代化企業的邁進,新業務不斷涌現,無紙化辦公、客運服務信息管理、互聯網售票、貨運電子商務、車輛和鐵路基礎設施信息化管理等業務量急劇增加。作為信息化等業務的基礎平臺,需求的推動是鐵路通信網發展的重要內動力,科技進步也為鐵路通信網的升級換代提供了條件。由此可見,高鐵通信監控關鍵設備在鐵路通信網絡中的重要性,只有對網絡實時監控,才能確保無人機房和線路通道都能穩定可靠的運行,下面對高鐵通信監控系統中的四大關鍵設備進行介紹。
              (一)傳輸設備相關介紹
              傳輸網設備是數據傳送的通道,其功能是實現數據的傳送,如終端與交換機之間、交換機自連接之間的信息傳送。傳輸系統將終端和交換機搭建一起,構成網絡。傳輸網設備在網絡中承載各種語音、數據以及可視業務的傳送任務。如果沒有傳輸網設備就不能搭建網絡,也就無法實現信息的傳播。有線傳輸包含光電纜傳輸;無線傳輸包含 GSM-R、微波傳輸、衛星傳輸等。傳輸設備的優劣將導致網絡運行的穩定與否。
              傳輸網設備位于鐵路傳輸網匯聚層和接入層,現有傳輸技術包含 SDH、MSTP、WDM、和 OTN 等。選取 SDH 多途徑傳輸(MSTP),建設時依據本線骨干和接入兩層網設計,選取既有骨干層實施重要保護。干線通信線路采用兩條分設在線路兩側的光纜,地區和站場內以光纜為主,根據業務需要適當布放相應的電纜。本線骨干層傳輸系統節點設備布設在通信樞紐、較大的車站、與既有網互聯點,接入層傳輸系統節點設備可以布設在沿線多處機房。傳輸系統能提供 2.5 Gbit/s、622 Mbit/s、155 Mbit/s 光口,POS(622 Mbit/s、155 Mbit/s)接口,2 Mbit/s 電接口,以及 FE、GE 接口等。
              高鐵傳輸鏈路應用多種徑路搭建。本線局干層傳輸系統以線性 1+1 拓撲網絡為主,選取大于等于 SDH 2.5 Gbit/s 的指數級別,與既有通信傳輸系統的互聯采用 SDH 155 Mbit/s 及以上光口;接入層構成一個和多個自愈環,選取不低于SDH 622 Mbit/s 速率等級;站內多個通信接入接點搭建環型網絡。
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              2.2設備故障診斷方法相關介紹
              設備故障診斷是確保設備穩定運行的保障手段,需要對設備充分了解才可以輕松實現,故障診斷有很多方法,分為三大類大類。
              第一類是傳統的故障診斷方法,此方法屬于主觀故障診斷方法。主觀的故障診斷主要是指人為判斷,根據日常對設備的維護和檢測,熟知設備正常運行時的狀況,發現異常可輕松判斷設備出現了故障。設備的故障征兆是此種方法判斷設備故障的重要信號,需要根據這些征兆信號對號入座來判斷相應的故障。比如依據設備運行的指示燈有無異常、聲音有無異常、有無告警、數據檢測是否正常等來判斷。此種方法的優點是可以根據設備故障征兆快速直接的判斷故障,但是缺點是可以監測的范圍非常有限,且不能預測即將發生或者會發生的故障。同樣,還會有一些判斷方法,比如層次分析法(AHP),此種方法需要人為主觀的打分來算出權重,這樣也接入主觀因素,這種方法缺點是人為因素會干擾故障診斷的準確性。
              第二類是故障智能診斷方法,此種方法是結合第一種方法,再將人工智能融入進來,是當前最普遍使用的方法,也是故障診斷領域開辟出的一條新道路。故障智能診斷方法是將曾經需要交給人工完成的推理、統計、決策、抽象等功能交由計算機來完成,實現人工智能化。當前,基于淺知識和深知識的專家系統反響很好,且被普遍選用。深知識專家系統是有淺知識專家系統發展而來,克服了淺知識的缺點,獲得了新的算法。當遇到復雜的設備時,可將甚至是專家系統與淺知識專家系統相結合,取得更好的效果。
              第三類是故障診斷的數學方法,需要不斷學習科技最前沿的知識,并選用相對性的數學方法。若將故障診斷看作一門學科,那么這門學科仍在不斷探索和發展的階段里。當前利用數學工具實現的故障診斷方法有基于模式識別的診斷方法、基于概率統計的診斷方法、基于模糊數學的診斷方法、基于可靠性分析和故障分析的診斷方法,以及神經網絡、小波變換、分形幾何等。
              表 3-1  傳輸網設備故障統計分析表
              表 3-1  傳輸網設備故障統計分析表
              .................................

              第三章  高鐵通信監控關鍵設備故障統計分析 ................................ 13
              3.1 傳輸網設備故障模式統計分析 ................................................... 13
              3.2 接入網主系統設備故障模式統計分析 ......................................... 16
              第四章  高鐵通信監控關鍵設備故障模式影響分析 ............................... 25
              4.1 使用階段 FMEA 分析方法特性 ........................................... 25
              4.2 傳輸網設備故障模式影響分析 ................................ 26
              第五章  高鐵通信監控關鍵設備故障樹分析 ............................. 45
              5.1 故障樹技術 ........................................... 45
              5.2 高鐵通信監控關鍵設備故障樹模型建立 .......................... 47

              第六章  基于設備重要度及風險優先數的維護策略研究

              6.1設備重要度分析
              本小節選用了一種評估方式,是基于第四章 FMEA 和第五章 FTA 的關鍵設備重要度評估方式。此種方式是基于 FMEA 理論依據對收集的高鐵通信監控關鍵設備故障數據進行分門別類,在第三章和第四章整理的 FMEA 數據結果上,構建高鐵通信監控關鍵設備的FTA框架,并對其FTA框架進行定性和定量分析,通過上一章節中對高鐵通信監控關鍵設備進行定量分析,在有備用的情況下和無備用的情況下分別計算其失效率和可靠度。與此同時,本章節將統計高鐵通信監控關鍵設備的概率重要指數,還需對每個關鍵設備重要指數進行統計比較,分析得出傳輸設備、接入網主系統、V5 接入設備和接入網用戶系統中哪些設備是對高鐵通信監控系統影響較大的設備。
              需要被檢測的設備在所檢測的整體中所占的比例即為該設備重要指數。對高鐵通信監控關鍵設備的重要指數進行統計比較,可以為日常維護工作人員的工作安排及相關維修措施的改進提出有效依據。
              根據以上統計比較可以推出,關鍵設備的重要指數與最小故障樹的數量密切相關,對最小故障樹的數量進行從少到多的排列。
              根據定量分析原理,高鐵通信監控關鍵設備的元器件差異障礙分類產生的差異,及元器件有效年限的差異,分布函數必然有差異;所以,只有對高鐵通信監控關鍵設備的重要指數進行定量統計,并對其重要度指數結果采取比較的形式,這樣的統計結果才更有依據。此篇論文將傳輸設備、接入網主系統、V5 接入設備和接入網用戶系統這四個關鍵設備作為統計的元素進行重要指數的統計和比較,對每個關鍵設備重要比例的描述選擇采用重要指數來進行。
              ...............................

              第七章  總結與展望

              7.1論文總結
              此篇論文選用故障模式影響分析法(FMEA)根據現有工作崗位上收集并整理了高鐵通信監控關鍵設備的相關數據,包括設備日常運行可能出現的所有故障類型和設備維修方式等信息對設備現存維護模式提出改進。FMEA 分為四個階段,即:設計階段、制造階段、使用階段、建筑施工階段。本篇論文屬于使用階段,對已投放使用的設備進行故障模式影響分析。文章邏輯是首先利用故障模式影響分析法(FMEA),根據在現場整理出來的這些設備故障模型的相關信息,建立這些關鍵設備的故障邏輯分析表,通過 FMEA 分析多得數據來構建系統故障樹(FTA),對故障樹進行定性和定量分析來得出高鐵通信網絡監控關鍵設備的各個重要度,并將重要度最高的設備進行風險優先數計算。來提升對設備的了解度,依此數據對每個關鍵設備制定符合的維護模式,來實現對現有設備維護模式的改進,具體如下:
              首先,整理故障統計分析表。本文將高鐵通信監控關鍵設備從功能實現出發,將日常運行中最常出現及可能會出現的故障數據進行收集整理,依據部件、潛在失效模式、潛在失效原因分析及維修措施等項目統計匯總成故障統計分析表。
              其次,對故障模式進行故障影響模式分析(FMEA)并構建故障樹(FTA)。本文選用使用階段故障模式影響分析法(FMEA)對故障統計分析表中的潛在失效模式依據故障征兆、檢測方法、原因分析和維護措施等項目進行分析并匯總成FMEA 表。利用故障樹法將上述分析所得潛在失效模式繪制成故障樹模型,依據最小故障樹底事件概率推算出各設備重要度數值。
              最后,計算重要度及風險優先數(RPN)。依據維護模式特性要求將計算所得重要度數值最高的設備進行風險優先數計算。根據計算結果改善現有維護模型,并對改善后的效果進行闡述。
              參考文獻(略)
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