地鐵對緩解城市交通、便利人們出行帶來了巨大的貢獻，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)和營運安全問題異常突出，對人民生命安全、社會穩(wěn)定影響很大，所以要求已中標(biāo)方在深化設(shè)計中有必要在設(shè)計階段提交系統(tǒng)保證計劃，系統(tǒng)保證計劃是說明如何計劃、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、可用性及可維護性要求。

    系統(tǒng)保證計劃是研究解決系統(tǒng)外部隱患和系統(tǒng)內(nèi)部隱患對地鐵電視監(jiān)控系統(tǒng)危害程度，通過改進設(shè)計、制造、維修、運營措施，將潛在隱患控制在可接受范圍之內(nèi)，并通過壓力測試驗證系統(tǒng)在完成功能的安全性、可靠性、可用性和可維護性。

    國內(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)保證計劃報告，經(jīng)常反復(fù)多次難以通過專業(yè)的審核。針對這種情況，提出筆者的一些見解，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)范要求的符合性評估、系統(tǒng)安全報告。

危害分析
    危害分析是現(xiàn)代城市軌道交通系統(tǒng)在設(shè)計建造時采用了許多安全措施來保障安全運營，是一種事前歸納方法，是從各種局部單元的危險狀態(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)計階段要提供危害分析及危害登記冊。

    危害分析是針對系統(tǒng)的潛在危險進行系統(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目及運營經(jīng)驗，提供一份危害記錄作為參考，業(yè)主須在深化設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計階段檢查買方提供的危害記錄對此項工程的適用性，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)以外的因素對本系統(tǒng)進行干擾和破壞，如失火、水淹、強風(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、爆炸等對本系統(tǒng)某個子系統(tǒng)、某個設(shè)備進行干擾和破壞，用列表形式將隱患應(yīng)用于系統(tǒng)進行隱患編號，是必須提交文件之一。

風(fēng)險矩陣
    風(fēng)險矩陣是進行風(fēng)險等級評估一種方法，是對危害登記冊登記的危害分析產(chǎn)生出每個隱患現(xiàn)有風(fēng)險進行概率、嚴(yán)重性、風(fēng)險等級評估工具，也是通過建議減輕措施每個隱患剩余風(fēng)險進行概率、嚴(yán)重性、風(fēng)險等級評估工具，用適合本系統(tǒng)風(fēng)險矩陣進行風(fēng)險等級評估，根據(jù)危險狀態(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)重級別和事故發(fā)生的頻率推算出各個危險狀態(tài)（或?qū)?yīng)的事故）的危害等級。

    風(fēng)險矩陣橫坐標(biāo)表示隱患事件發(fā)生的嚴(yán)重程度，說明了隱患事件可能對安全的影響和對運營服務(wù)的影響，并且進行了等級劃分，共計7個等級。

    風(fēng)險矩陣縱坐標(biāo)表示隱患事件發(fā)生的頻率，說明了隱患事件每年可能發(fā)生的頻率。共計10個等級。設(shè)計師根據(jù)以往項目的經(jīng)驗或FRACAS系統(tǒng)記錄的CCTV運行中的實際數(shù)據(jù)進行分析，從而判斷隱患事件發(fā)生的頻率。

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

危害登記冊
    危害登記冊登錄的隱患作為設(shè)計師設(shè)計的依據(jù)，在設(shè)計中逐條落實，并通過內(nèi)部評審追蹤鑒別的危險，為評審和監(jiān)測危險提供方法，是必須提交文件之一。

    在系統(tǒng)主要隱患清單基礎(chǔ)上進行相關(guān)的預(yù)防、減輕措施。所有危害須按買方制定的風(fēng)險矩陣進行風(fēng)險等級評估。各風(fēng)險等級的處理如下：被評估為R1或R2風(fēng)險等級的所有危害事項，必須盡快通過設(shè)計方法，將風(fēng)險減輕至R3或R4等級。只有在沒有可行的設(shè)計辦法下，才可考慮采用運營、維修程序或為運營及維修人員提供訓(xùn)練等方法來解決，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)范要求的符合性評估
    該種評估是對危害登記冊主要隱患清單的相關(guān)的預(yù)防、減輕措施相關(guān)設(shè)計依據(jù)，符合被采用的設(shè)計、運營安全原則、工業(yè)守則或法規(guī)，以評估系統(tǒng)設(shè)計是否符合相關(guān)的安全要求或設(shè)計特點。

    已識別的安全要求或功能現(xiàn)在符合狀況，驗證方法，進行安全驗證，以證明系統(tǒng)、設(shè)備的設(shè)計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)計階段要提供系統(tǒng)安全原則及規(guī)范要求的符合性評估并提交報告。

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

    通過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潛力的子系統(tǒng)，改進后分析計算結(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)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。可靠性指標(biāo)常用是平均無故障時間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。
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)生故障時平均修復(fù)時間MTTR(Mean Time to Repair)[nextpage]

可靠性的計算
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)分布和實際基本相符的則：

2、可靠性框圖
    對于復(fù)雜產(chǎn)品的一個或一個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，常見是串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)模型。

3、串聯(lián)系統(tǒng)模型計算
    組成系統(tǒng)的所有單元，只要有一個單元發(fā)生故障，系統(tǒng)就發(fā)生故障，這樣的系統(tǒng)稱為串聯(lián)系統(tǒng)。

可靠性框圖：

    n個單元的壽命服從指數(shù)分布時，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)：單元的可靠度；
·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)的平均無故障時間是：

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4、并聯(lián)系統(tǒng)模型計算
    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)的平均無故障時間是：

維修性的計算

其中：n－單元數(shù)，λi－第i個單元的故障率，MTTRi－第i個單元的平均修復(fù)時間。
可用性的計算
平均停機時間MDT(Mean Down Time)：將平均修復(fù)時間(MTTR)和維護員工到達(dá)現(xiàn)場前的響應(yīng)時間（RT）之和為平均停機時間MDT。
平均停機時間MDT(小時)= MTTR(小時)+RT(小時)。
系統(tǒng)可用性：則指的是系統(tǒng)的平均無故障時間除以平均無故障時間和故障平均維修時間及維護員工到達(dá)現(xiàn)場前的響應(yīng)時間之和。

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

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