地铁电视监控系统保证计划制定分析 - 安防知识网

地铁对缓解城市交通、便利人们出行带来了巨大的贡献，而在其中所使用的安防系统也具有重要意义。本文主要介绍地铁中所使用的电视监控系统的制定与分析，以供读者参考。

当前是地铁建设高潮，由于地铁建设和营运安全问题异常突出，对人民生命安全、社会稳定影响很大，所以要求已中标方在深化设计中有必要在设计阶段提交系统保证计划，系统保证计划是说明如何计划、管理及监控在其服务范围内的整体系统安全性、可靠性、可用性及可维护性要求。

系统保证计划是研究解决系统外部隐患和系统内部隐患对地铁电视监控系统危害程度，通过改进设计、制造、维修、运营措施，将潜在隐患控制在可接受范围之内，并通过压力测试验证系统在完成功能的安全性、可靠性、可用性和可维护性。

国内系统集成工程商在这方面还缺乏深入研究，比较难制定出较为完备的系统保证计划报告，经常反复多次难以通过专业的审核。针对这种情况，提出笔者的一些见解，以供读者参考。

系统安全性
系统安全性要完成危害分析、危害分析完成、系统安全原则及规范要求的符合性评估、系统安全报告。

危害分析
危害分析是现代城市轨道交通系统在设计建造时采用了许多安全措施来保障安全运营，是一种事前归纳方法，是从各种局部单元的危险状态归纳出最终的潜在事故和事故的严重性，在系统初步设计阶段要提供危害分析及危害登记册。

危害分析是针对系统的潜在危险进行系统性的分析，有助于作出优化安全的变更。集成商将参照以往的项目及运营经验，提供一份危害记录作为参考，业主须在深化设计、优化设计阶段检查买方提供的危害记录对此项工程的适用性，并作出适当的修改建议。主要隐患是指闭路电视监视系统以外的因素对本系统进行干扰和破坏，如失火、水淹、强风、电磁干扰、雷击、触电、未经授权人员擅自操作设备、撞击、非法侵入、爆炸等对本系统某个子系统、某个设备进行干扰和破坏，用列表形式将隐患应用于系统进行隐患编号，是必须提交文件之一。

风险矩阵
风险矩阵是进行风险等级评估一种方法，是对危害登记册登记的危害分析产生出每个隐患现有风险进行概率、严重性、风险等级评估工具，也是通过建议减轻措施每个隐患剩余风险进行概率、严重性、风险等级评估工具，用适合本系统风险矩阵进行风险等级评估，根据危险状态发生的频率和触发事件发生的概率，可以推算出事故发生的频率，再根据事故后果的严重级别和事故发生的频率推算出各个危险状态（或对应的事故）的危害等级。

风险矩阵横坐标表示隐患事件发生的严重程度，说明了隐患事件可能对安全的影响和对运营服务的影响，并且进行了等级划分，共计7个等级。

风险矩阵纵坐标表示隐患事件发生的频率，说明了隐患事件每年可能发生的频率。共计10个等级。设计师根据以往项目的经验或FRACAS系统记录的CCTV运行中的实际数据进行分析，从而判断隐患事件发生的频率。

通过对隐患事件横坐标和纵坐标对应关系，可能确定隐患事件的风险等级，风险矩阵共分为4级。 [nextpage]
·R1：除特殊情况外，必须消除该类风险；
·R2：必须将风险减低至最低实际可行的水平；
·R3：可接受的风险，但仍须按成本效益尽量减低风险；
·R4：可接受的风险。

危害登记册
危害登记册登录的隐患作为设计师设计的依据，在设计中逐条落实，并通过内部评审追踪鉴别的危险，为评审和监测危险提供方法，是必须提交文件之一。

在系统主要隐患清单基础上进行相关的预防、减轻措施。所有危害须按买方制定的风险矩阵进行风险等级评估。各风险等级的处理如下：被评估为R1或R2风险等级的所有危害事项，必须尽快通过设计方法，将风险减轻至R3或R4等级。只有在没有可行的设计办法下，才可考虑采用运营、维修程序或为运营及维修人员提供训练等方法来解决，将潜在隐患控制在可接受范围之内。

系统安全原则及规范要求的符合性评估
该种评估是对危害登记册主要隐患清单的相关的预防、减轻措施相关设计依据，符合被采用的设计、运营安全原则、工业守则或法规，以评估系统设计是否符合相关的安全要求或设计特点。

已识别的安全要求或功能现在符合状况，验证方法，进行安全验证，以证明系统、设备的设计符合所需的安全功能、特色要求或标准。

在系统最后设计阶段要提供系统安全原则及规范要求的符合性评估并提交报告。

可靠性、可用性及可维护性计算
地铁中所使用的电视监控系统，在国标GB/T5271.14-2008中对其的可靠性、可用性及可维护性也做了相关的规定，本部分就在国标的基础上进行相关运算，以供参考。

通过可靠性分析确定系统内部的薄弱环节，可找出具有最大改进潜力的子系统，改进后分析计算结果达到招标要求为止。

所谓可靠性，是指产品（系统）在规定条件下（使用条件=工作条件+环境条件）和规定时间内完成规定功能的能力。可靠性指标常用是平均无故障时间MTBF（Mean Time Between Failure）。

失效率（故障率）λ：也是产品可靠性的一种基本参数，其度量方法为在规定条件下和规定的时间内产品的故障总数与寿命单位总数之比。即MTTF或MTBF和λ互为倒数。

单位：故障次数/小时。
所谓可用性，是指产品（系统）在特定使用环境下为特定用户用于特定用途时所具有的有效性、效率和用户主观满意度。
所谓维修性，是指的是系统发生故障时平均修复时间MTTR(Mean Time to Repair)[nextpage]

可靠性的计算
1、可靠性模型
其是指系统的可靠性框图及数学模型。

数学模型：电子元件在使用寿命则服从指数分布，因此产品的可靠性概率为，其电子产品组成串并联系统的可靠性概率也服从指数分布和实际基本相符的则：

2、可靠性框图
对于复杂产品的一个或一个以上的功能模式用方框表示的各组成部分的故障或它们组合如何导致产品故障的逻辑图，常见是串联和并联系统模型。

3、串联系统模型计算
组成系统的所有单元，只要有一个单元发生故障，系统就发生故障，这样的系统称为串联系统。

可靠性框图：

n个单元的寿命服从指数分布时，其串联系统数学模型为：

式中：
·Rs(t)：系统的可靠度；
·Ri(t)：单元的可靠度；
·n：组成系统的单元组。
·λs为系统的失效率，λi为第i的单元的失效率。
系统的平均无故障时间是：

[nextpage]

4、并联系统模型计算
组成系统的所有单元都发生故障，系统才发生故障，该系统称为并联系统。
可靠性框图：

其数学模型为：

系统的平均无故障时间是：

维修性的计算

其中：n－单元数，λi－第i个单元的故障率，MTTRi－第i个单元的平均修复时间。
可用性的计算
平均停机时间MDT(Mean Down Time)：将平均修复时间(MTTR)和维护员工到达现场前的响应时间（RT）之和为平均停机时间MDT。
平均停机时间MDT(小时)= MTTR(小时)+RT(小时)。
系统可用性：则指的是系统的平均无故障时间除以平均无故障时间和故障平均维修时间及维护员工到达现场前的响应时间之和。

系统固有可用性：则指的是系统的平均无故障时间除以平均无故障时间和故障平均维修时间之和。

结语
系统保证计划是向业主证明提供设计建造的地铁电视监控系统是安全性高、可靠性高、工作效率高，维护简单的产品，选择公认实用分析计算方法以响应招标文件的安全性、可靠性、可用性及可维护性指标。本文从理论和实践经验阐述地铁电视监控系统工程的安全性、可靠性、可用性及可维护性分析计算，可供类似电子工程系统的业主和招投标设计人员参考。
（作者：华北电力大学能源与动力学院副教授刘燕平）