故障树分析法在仪表着陆系统风险分析中的应用

摘要：针对结构复杂的仪表着陆系统，应用故障树分析法对其进行了风险分析，通过对比最小割集与维护单位的现有风险管控手段，可发现新的风险环节，以保证设备的正常运行。

关键词：故障樹分析法;风险分析;最小割集;仪表着陆系统

0 引言

仪表着陆系统是一种重要的民航空管设备，可为着陆的航班提供安全、可靠、不间断的无线电导航服务。该设备虽然故障率低，但鉴于其重要性强，对于设备维护人员而言，亟需一种先进的理论方法来指导设备风险分析和预防性维修工作，以保证设备的正常运行。

故障树分析法是一种描述系统结构和逻辑关系的方法，常用于系统故障诊断，寻找薄弱环节，可与知识库、推理机相结合组成专家系统[1-3]。对于仪表着陆系统这类设备，故障树分析法可作为设备预防性维修及评估运行风险的有效手段，是一种值得推广的风险分析方法。

1 故障树分析法

故障树分析法的关键在于建立正确的故障树，并随着对系统的深入认识，不断将故障树细化。

1.1    故障树建立步骤

对于刚接触一套新系统的工程技术人员而言，故障树的建立通常可采用以下步骤：（1）学习系统的组成结构，掌握各模块之间的逻辑关系;（2）按照重要性或根据本次分析所关心的问题，选择合适的故障现象作为顶事件;（3）把决定顶事件的各项直接原因列为子事件，并采用合适的逻辑关系将顶事件与子事件相结合;（4）遵循第3步方法建立下一级子事件，直至不可细分的事件，或不必再细分的事件作为底事件。

1.2    故障树符号表示

将事件、逻辑门、转移符号用如图1所示的符号表示，再使用连接线进行连接，即可画出故障树。

1.3    故障树的定性分析

故障树的定性分析通常采用最小割集的方法[4]，即分析引发顶事件的所有子事件链。若故障树由n个底事件M1，M2，…，Mn组成，C1，C2，…，Cm为底事件的集合，当C中的基本事件都发生时，顶事件就会发生，则称C为顶事件的割集，而当C去掉任何一个基本事件后就不再是割集时，称C为最小割集。

建立最小割集后，在进行安全风险分析时，将已有的备品备件、风险管控手段与最小割集一一对应，找到未对应上的最小割集，即可查找到新的风险环节。

2 故障树分析法的应用

仪表着陆系统由航向信标、下滑信标、指点标或测距仪组成。下面以NM7033型仪表着陆系统下滑信标为例，建立故障树并进行定性分析。

2.1    下滑信标结构

NM7033型下滑信标的整体结构如图2所示。

NM7033型下滑信标机柜内的结构如图3所示，为简化分析，图中省略了部分板件的冗余部分。

2.2    建立故障树

按照1.1中的步骤，以“航班反映下滑道信号异常”为顶事件，建立故障树，如图4所示。

2.3    使用最小割集进行定性分析

故障树的最小割集是一个或多个底事件的集合，它反映了系统的全部故障模式，因此最小割集可用于寻找顶事件发生的原因或原因组合。上述故障树结构函数为：

以大连机场为例，将最小割集和维护单位的风险管控手段一一对应，如表1所示。

综合考虑上述最小割集和已有的设备备件清单、设备风险控制清单，可以分析出新的风险环节为缺少实时发现无线电干扰的方法以及增加天线分配单元、监控合成单元的备件储备。将上述两项内容列入风险控制清单加以管控，以满足风险控制和设备预防性维护要求。

3 结语

本文应用故障树分析法对仪表着陆系统下滑信标进行了风险分析，对比了最小割集和设备维护单位的现有风险管控手段，分析出了新的风险环节，达到了提升设备预防性维护水平的目的。

[参考文献]

[1] 赵冬安.基于故障树法的地铁施工安全风险分析[D].武汉：华中科技大学，2011.

[2] 韩小涛，尹项根，张哲.故障树分析法在变电站通信系统可靠性分析中的应用[J].电网技术，2004（1）：56-59.

[3] 倪绍徐，张裕芳，易宏，等.基于故障树的智能故障诊断方法[J].上海交通大学学报，2008（8）：1372-1375.

[4] 朱大奇，于盛林.基于故障树最小割集的故障诊断方法研究[J].数据采集与处理，2002（3）：341-344.

收稿日期：2020-04-01

作者简介：闫朴（1983—），男，河北人，硕士研究生，工程师，研究方向：民航通信导航监视。