地鐵對(duì)緩解城市交通、便利人們出行帶來(lái)了巨大的貢獻(xiàn)，而在其中所使用的安防系統(tǒng)也具有重要意義。本文主要介紹地鐵中所使用的電視監(jiān)控系統(tǒng)的制定與分析，以供讀者參考。

    當(dāng)前是地鐵建設(shè)高潮，由于地鐵建設(shè)和營(yíng)運(yùn)安全問(wèn)題異常突出，對(duì)人民生命安全、社會(huì)穩(wěn)定影響很大，所以要求已中標(biāo)方在深化設(shè)計(jì)中有必要在設(shè)計(jì)階段提交系統(tǒng)保證計(jì)劃，系統(tǒng)保證計(jì)劃是說(shuō)明如何計(jì)劃、管理及監(jiān)控在其服務(wù)范圍內(nèi)的整體系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性及可維護(hù)性要求。

    系統(tǒng)保證計(jì)劃是研究解決系統(tǒng)外部隱患和系統(tǒng)內(nèi)部隱患對(duì)地鐵電視監(jiān)控系統(tǒng)危害程度，通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造、維修、運(yùn)營(yíng)措施，將潛在隱患控制在可接受范圍之內(nèi)，并通過(guò)壓力測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)在完成功能的安全性、可靠性、可用性和可維護(hù)性。

    國(guó)內(nèi)系統(tǒng)集成工程商在這方面還缺乏深入研究，比較難制定出較為完備的系統(tǒng)保證計(jì)劃報(bào)告，經(jīng)常反復(fù)多次難以通過(guò)專(zhuān)業(yè)的審核。針對(duì)這種情況，提出筆者的一些見(jiàn)解，以供讀者參考。

系統(tǒng)安全性
系統(tǒng)安全性要完成危害分析、危害分析完成、系統(tǒng)安全原則及規(guī)范要求的符合性評(píng)估、系統(tǒng)安全報(bào)告。

危害分析
    危害分析是現(xiàn)代城市軌道交通系統(tǒng)在設(shè)計(jì)建造時(shí)采用了許多安全措施來(lái)保障安全運(yùn)營(yíng)，是一種事前歸納方法，是從各種局部單元的危險(xiǎn)狀態(tài)歸納出最終的潛在事故和事故的嚴(yán)重性，在系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)階段要提供危害分析及危害登記冊(cè)。

    危害分析是針對(duì)系統(tǒng)的潛在危險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性的分析，有助于作出優(yōu)化安全的變更。集成商將參照以往的項(xiàng)目及運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，提供一份危害記錄作為參考，業(yè)主須在深化設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)階段檢查買(mǎi)方提供的危害記錄對(duì)此項(xiàng)工程的適用性，并作出適當(dāng)?shù)男薷慕ㄗh。主要隱患是指閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)以外的因素對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行干擾和破壞，如失火、水淹、強(qiáng)風(fēng)、電磁干擾、雷擊、觸電、未經(jīng)授權(quán)人員擅自操作設(shè)備、撞擊、非法侵入、爆炸等對(duì)本系統(tǒng)某個(gè)子系統(tǒng)、某個(gè)設(shè)備進(jìn)行干擾和破壞，用列表形式將隱患應(yīng)用于系統(tǒng)進(jìn)行隱患編號(hào)，是必須提交文件之一。

風(fēng)險(xiǎn)矩陣
    風(fēng)險(xiǎn)矩陣是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估一種方法，是對(duì)危害登記冊(cè)登記的危害分析產(chǎn)生出每個(gè)隱患現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行概率、嚴(yán)重性、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估工具，也是通過(guò)建議減輕措施每個(gè)隱患剩余風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行概率、嚴(yán)重性、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估工具，用適合本系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)矩陣進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估，根據(jù)危險(xiǎn)狀態(tài)發(fā)生的頻率和觸發(fā)事件發(fā)生的概率，可以推算出事故發(fā)生的頻率，再根據(jù)事故后果的嚴(yán)重級(jí)別和事故發(fā)生的頻率推算出各個(gè)危險(xiǎn)狀態(tài)（或?qū)?yīng)的事故）的危害等級(jí)。

    風(fēng)險(xiǎn)矩陣橫坐標(biāo)表示隱患事件發(fā)生的嚴(yán)重程度，說(shuō)明了隱患事件可能對(duì)安全的影響和對(duì)運(yùn)營(yíng)服務(wù)的影響，并且進(jìn)行了等級(jí)劃分，共計(jì)7個(gè)等級(jí)。

    風(fēng)險(xiǎn)矩陣縱坐標(biāo)表示隱患事件發(fā)生的頻率，說(shuō)明了隱患事件每年可能發(fā)生的頻率。共計(jì)10個(gè)等級(jí)。設(shè)計(jì)師根據(jù)以往項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)或FRACAS系統(tǒng)記錄的CCTV運(yùn)行中的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而判斷隱患事件發(fā)生的頻率。

    通過(guò)對(duì)隱患事件橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系，可能確定隱患事件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)矩陣共分為4級(jí)。 [nextpage]
·R1：除特殊情況外，必須消除該類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)；
·R2：必須將風(fēng)險(xiǎn)減低至最低實(shí)際可行的水平；
·R3：可接受的風(fēng)險(xiǎn)，但仍須按成本效益盡量減低風(fēng)險(xiǎn)；
·R4：可接受的風(fēng)險(xiǎn)。

危害登記冊(cè)
    危害登記冊(cè)登錄的隱患作為設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的依據(jù)，在設(shè)計(jì)中逐條落實(shí)，并通過(guò)內(nèi)部評(píng)審追蹤鑒別的危險(xiǎn)，為評(píng)審和監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)提供方法，是必須提交文件之一。

    在系統(tǒng)主要隱患清單基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)的預(yù)防、減輕措施。所有危害須按買(mǎi)方制定的風(fēng)險(xiǎn)矩陣進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估。各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的處理如下：被評(píng)估為R1或R2風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的所有危害事項(xiàng)，必須盡快通過(guò)設(shè)計(jì)方法，將風(fēng)險(xiǎn)減輕至R3或R4等級(jí)。只有在沒(méi)有可行的設(shè)計(jì)辦法下，才可考慮采用運(yùn)營(yíng)、維修程序或?yàn)檫\(yùn)營(yíng)及維修人員提供訓(xùn)練等方法來(lái)解決，將潛在隱患控制在可接受范圍之內(nèi)。

系統(tǒng)安全原則及規(guī)范要求的符合性評(píng)估
    該種評(píng)估是對(duì)危害登記冊(cè)主要隱患清單的相關(guān)的預(yù)防、減輕措施相關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)，符合被采用的設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)安全原則、工業(yè)守則或法規(guī)，以評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否符合相關(guān)的安全要求或設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

    已識(shí)別的安全要求或功能現(xiàn)在符合狀況，驗(yàn)證方法，進(jìn)行安全驗(yàn)證，以證明系統(tǒng)、設(shè)備的設(shè)計(jì)符合所需的安全功能、特色要求或標(biāo)準(zhǔn)。

    在系統(tǒng)最后設(shè)計(jì)階段要提供系統(tǒng)安全原則及規(guī)范要求的符合性評(píng)估并提交報(bào)告。

可靠性、可用性及可維護(hù)性計(jì)算
    地鐵中所使用的電視監(jiān)控系統(tǒng)，在國(guó)標(biāo)GB/T5271.14-2008中對(duì)其的可靠性、可用性及可維護(hù)性也做了相關(guān)的規(guī)定，本部分就在國(guó)標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以供參考。

    通過(guò)可靠性分析確定系統(tǒng)內(nèi)部的薄弱環(huán)節(jié)，可找出具有最大改進(jìn)潛力的子系統(tǒng)，改進(jìn)后分析計(jì)算結(jié)果達(dá)到招標(biāo)要求為止。

    所謂可靠性，是指產(chǎn)品（系統(tǒng)）在規(guī)定條件下（使用條件=工作條件+環(huán)境條件）和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃灾笜?biāo)常用是平均無(wú)故障時(shí)間MTBF（Mean Time Between Failure）。

    失效率（故障率）λ：也是產(chǎn)品可靠性的一種基本參數(shù)，其度量方法為在規(guī)定條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比。即MTTF或MTBF和λ互為倒數(shù)。

單位：故障次數(shù)/小時(shí)。
所謂可用性，是指產(chǎn)品（系統(tǒng)）在特定使用環(huán)境下為特定用戶用于特定用途時(shí)所具有的有效性、效率和用戶主觀滿意度。
所謂維修性，是指的是系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)平均修復(fù)時(shí)間MTTR(Mean Time to Repair)[nextpage]

可靠性的計(jì)算
1、可靠性模型
    其是指系統(tǒng)的可靠性框圖及數(shù)學(xué)模型。

    數(shù)學(xué)模型：電子元件在使用壽命則服從指數(shù)分布，因此產(chǎn)品的可靠性概率為 ，其電子產(chǎn)品組成串并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性概率也服從指數(shù)分布和實(shí)際基本相符的則：

2、可靠性框圖
    對(duì)于復(fù)雜產(chǎn)品的一個(gè)或一個(gè)以上的功能模式用方框表示的各組成部分的故障或它們組合如何導(dǎo)致產(chǎn)品故障的邏輯圖，常見(jiàn)是串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)模型。

3、串聯(lián)系統(tǒng)模型計(jì)算
    組成系統(tǒng)的所有單元，只要有一個(gè)單元發(fā)生故障，系統(tǒng)就發(fā)生故障，這樣的系統(tǒng)稱(chēng)為串聯(lián)系統(tǒng)。

可靠性框圖：

    n個(gè)單元的壽命服從指數(shù)分布時(shí)，其串聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為：

式中：
·Rs(t)：系統(tǒng)的可靠度；
·Ri(t)：?jiǎn)卧目煽慷龋?BR>·n：組成系統(tǒng)的單元組。
·λs為系統(tǒng)的失效率，λi為第i的單元的失效率。
系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間是：

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4、并聯(lián)系統(tǒng)模型計(jì)算
    組成系統(tǒng)的所有單元都發(fā)生故障，系統(tǒng)才發(fā)生故障，該系統(tǒng)稱(chēng)為并聯(lián)系統(tǒng)。
可靠性框圖：

其數(shù)學(xué)模型為：

系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間是：

維修性的計(jì)算

其中：n－單元數(shù)，λi－第i個(gè)單元的故障率，MTTRi－第i個(gè)單元的平均修復(fù)時(shí)間。
可用性的計(jì)算
平均停機(jī)時(shí)間MDT(Mean Down Time)：將平均修復(fù)時(shí)間(MTTR)和維護(hù)員工到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)前的響應(yīng)時(shí)間（RT）之和為平均停機(jī)時(shí)間MDT。
平均停機(jī)時(shí)間MDT(小時(shí))= MTTR(小時(shí))+RT(小時(shí))。
系統(tǒng)可用性：則指的是系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間除以平均無(wú)故障時(shí)間和故障平均維修時(shí)間及維護(hù)員工到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)前的響應(yīng)時(shí)間之和。

系統(tǒng)固有可用性：則指的是系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間除以平均無(wú)故障時(shí)間和故障平均維修時(shí)間之和。

結(jié)語(yǔ)
系統(tǒng)保證計(jì)劃是向業(yè)主證明提供設(shè)計(jì)建造的地鐵電視監(jiān)控系統(tǒng)是安全性高、可靠性高、工作效率高，維護(hù)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，選擇公認(rèn)實(shí)用分析計(jì)算方法以響應(yīng)招標(biāo)文件的安全性、可靠性、可用性及可維護(hù)性指標(biāo)。本文從理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)闡述地鐵電視監(jiān)控系統(tǒng)工程的安全性、可靠性、可用性及可維護(hù)性分析計(jì)算，可供類(lèi)似電子工程系統(tǒng)的業(yè)主和招投標(biāo)設(shè)計(jì)人員參考。
（作者：華北電力大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院副教授 劉燕平）