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基于FMEA分析的板级自动化故障诊断的应用研究
| 论文题名： | 基于FMEA分析的板级自动化故障诊断的应用研究 |
| 关键词： | 列车控制系统;故障诊断;自动化;可靠性分析;板级设计 |
| 摘要： | 基于通信的列车控制系统(Communication Based Train Control，CBTC)已经成为城市轨道交通运行控制系统的主流。其功能性、安全性和可靠性直接关系到广大乘客的出行效率和生命安全。随之而来的是对CBTC系统设备设计提出的严苛标准。电路板是CBTC系统功能实现的基础也是产品设计的直接对象。对板级设计的验证成为CBTC系统全生命周期中功能性、安全性和可靠性分析的关键。对电路板进行故障检测和故障诊断可以有效的揭示产品设计环节中的缺陷，从而完善产品的设计。受限于现有的诊断方法，CBTC系统板级故障诊断存在人员依赖度高、诊断准确性低和诊断策略缺乏等诸多问题。 FMEA分析是可靠性分析中的常用方法。本文旨在通过引入FMEA分析解决故障诊断过程中的现有问题。从元器件出发对硬件进行FMEA分析可以获得电路板的全面的故障信息，再将故障信息加载到故障树模型。通过故障树的定性、定量分析方法可以得到板级故障模式和故障根源的关系图谱，即故障模式和故障硬件的对应关系。并据此建立故障信息数据库，当检测出故障时对故障信息数据库进行查询，从而实现故障诊断自动化。但是，当前的FMEA分析方法中的很多环节并不适用于以获取故障信息为目的的行为。 本文首先根据CBTC系统硬件特点对现有的FMEA分析方法进行改进，使其满足CBTC系统硬件故障信息获取的要求。又以CBTC系统中具体板卡为例，对其分析过程进行了分步描述。而后，对FMEA分析结果建立故障树模型，用以直观的描述故障模式和故障硬件间的对应关系。根据故障树模型中的定性和定量分析方法可以确定导致每种故障模式的潜在故障硬件，并对潜在故障硬件进行排序。为解决潜在故障硬件的排序问题，文章引入元器件重要度概念，使问题得到解决。 本文设计并实现了基于FMEA分析的CBTC系统板级自动化故障诊断辅助工具。并针对目标板卡及目标测试案例，使用该工具进行故障检测和故障诊断。结果证明该方法可行，满足CBTC系统硬件设计验证要求。最后，本文分析了该故障诊断方法的改进之处，并提出本工作下一步的研究方向。 |
| 作者： | 尚麟宇 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 郜春海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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