2. Проблемы создания высоконадежных систем. Абсолютно надежные системы

Контактная сеть является очень важной технической системой, отказ которой приводит к серьезным последствиям. В результате отказа контактной сети всегда возникают экономические потери, но в ряде случаев дополнительно возникают неблагоприятные экологические последствия, а также возможны катастрофы с гибелью людей. Цена отказа контактной сети очень велика и поэтому к ней предъявляются очень высокие требования по надежности. Мы стремимся к тому, чтобы контактная сеть стала абсолютно надежной системой или близкой к таковой с показателями надежности P(t) ≥ 0,999 и К_г ≥ 0,995. Однако на практике проектирование, создание и эксплуатация такой системы сталкивается с рядом непреодолимых трудностей. Рассмотрим некоторые из них.

Как было отмечено выше, на сегодняшний момент невозможно рассчитать показатели надежности контактной сети с точностью до трех знаков после запятой поскольку:

- имеющаяся точность исходных данных, полученных по результатам опытов и эксплуатации ниже требуемой точности расчета;

- не созданы математические модели контактной сети, адекватные реальным условиям;

- размерность уравнений, описывающих математические модели, высока и не позволяет получить достаточно точные решения.

Невозможно получить необходимые данные по надежности контактной сети с требуемой точностью и экспериментальным путем. Причинами этого являются экономические и физические соображения, а также соображения безопасности.

В связи с этим мы имеем пока неразрешенное противоречие между необходимостью создания абсолютно надежной системы и невозможностью статистических испытаний такой системы с расчетом показателей ее надежности.

Создание высоконадежных систем идёт, в том числе и по пути разработки качественных критериев надежности. При таком подходе абсолютно надежной называется система, которая удовлетворяет некоторым качественным критериям надежности. Качественными критериями являются такие критерии, которые обеспечивают заданные показатели надежности и не требуют расчетов и испытаний по определению численных показателей надежности.

В настоящее время принято считать, что абсолютно надежной называется система, надежность которой не менее заданной надежности и для которой одновременно удовлетворяются качественные критерии надежности. За заданную вероятность безотказной работы рекомендуется принимать P(t) = 0,999.

Качественные критерии надежности должны удовлетворять следующим основным условиям:

- не должны противоречить численным показателям надежности;

- не зависимость от численных показателей надежности;

- возможность реализации на практике;

- достоверность получаемых результатов.

Выбор критериев абсолютно надежной системы зависит от используемого метода обеспечения надежности. Возможны два типа критериев – одинарные и комплексные.

Одинарным называется критерий, позволяющий создать абсолютно надежную систему путем применения одного метода повышения надежности.

Примеры одинарных критериев:

- система абсолютно надежна, если число ее элементов n < m;

- система абсолютно надежна, если время ее непрерывной работы t < τ;

- система абсолютно надежна, если время ее восстановления Тв не превышает заданное значение Тз.

Комплексным называется критерий, позволяющий создать абсолютно надежную систему путем применения двух и более методов повышения надежности.

Примеры комплексных критериев:

- система абсолютно надежна, если она состоит из числа элементов n < m и отказ одного любого элемента не ведет к отказу системы;

- система абсолютно надежна, если время ее работы не превышает Тз и все ее элементы работают с нагрузкой, не превышающей k% от номинальной нагрузки;

- система абсолютно надежна, если время ее восстановления Тв не превышает заданное значение Тз и отказ одного любого элемента не ведет к отказу системы.

Абсолютно надежные системы требуют разработки качественных критериев для каждой конкретной системы. Их эксплуатация невозможна без непрерывной диагностики состояния. Абсолютно надежные системы, как правило, сложны и обладают большой избыточностью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

3. Выводы по материалу занятия.

4. Ответы на вопросы.

5. Задание на самостоятельную работу.

ЛИТЕРАТУРА:

6. Надежность и диагностика систем электроснабжения железных дорог: Учебник для вузов ж/д транспорта/ А.В. Ефимов, А.Г. Галкин. – М.: УМК МПС России, 2000.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ УСВОЕНИЯ МАТЕРИАЛА ЗАНЯТИЙ

1. Что изучает теория надежности?

2. Что такое надежность? Охарактеризовать надежность как комплексное свойство объекта.

3. В каких состояниях может находиться объект? Дать определения этих состояний объекта.

4. Что такое отказ? Какие могут быть виды отказов объектов?

5. Что такое структура системы? Дать определения понятий «элемент», «объект», «система».

6. Дать определения понятий «восстанавливаемый объект» и невосстанавливаемый объект».

7. Что такое наработка объекта? Дать определение наработки до отказа и наработки между отказами. В каких случаях применяются эти понятия?

8. Что такое ресурс? Какие виды ресурсов могут устанавливаться объекту?

9. Что такое срок службы? Какие виды сроков службы могут устанавливаться объекту?

10. Что такое резервирование? Какие виды резервирования применяются на практике?

11. Что такое критерий надежности объекта? Что такое показатель надежности объекта?

12. Критерии надежности невосстанавливаемого объекта. Их характеристика.

13. Критерии надежности восстанавливаемого объекта. Их характеристика.

14. Экспоненциальный закон распределения времени до отказа объектов СЭЖТ.

15. Нормальный закон распределения времени до отказа объектов СЭЖТ.

16. Усеченный нормальный закон распределения времени до отказа объектов СЭЖТ.

17. Логарифмический нормальный закон распределения времени до отказа объектов СЭЖТ.

18. Закон распределения Вейбулла.

19. Вероятностная модель изменения надежности объекта СЭЖТ.

20. Лямбда-характеристики объектов СЭЖТ.

21. Подходы к расчетам надежности объектов СЭЖТ.

22. Три уровня надежности объектов СЭЖТ. Их характеристика.

23. Понятия структурной и функциональной надежности объектов СЭЖТ.

24. Особенности расчетов надежности объектов СЭЖТ.

25. Типичные периоды эксплуатации объектов электроснабжения железнодорожного транспорта.

26. Планы наблюдений за работой объектов электроснабжения железнодорожного транспорта.

27. Порядок расчета показателей надежности объектов электроснабжения железнодорожного транспорта. Краткая характеристика.

28. Группировка данных.

29. Расчет эмпирических характеристик надежности.

30. Выбор теоретического закона распределения безотказной работы объектов СЭЖТ.

31. Определение неизвестных параметров закона распределения.

32. Проверка правильности гипотезы о выбранном законе распределения.

33. Определение точности оценок параметров распределения.

34. Построение графиков теоретического распределения.

35. Оценка надежности исследуемого объекта СЭЖТ.

36. Вероятность и частота. Совместимые и несовместимые события.

37. Правила теории вероятности.

38. Параллельно-последовательные структурные схемы по надежности объектов СЭЖТ.

39. Расчет количественных показателей надежности систем при последовательном соединении их элементов.

40. Расчет количественных показателей надежности систем при параллельном соединении их элементов.

41. Преобразования «треугольник - звезда» и «звезда - треугольник».

42. Мостовая схема соединения элементов по надежности.

43. Структурная схема надежности систем электроснабжения с общим резервированием. Ее характеристика.

44. Структурная схема надежности систем электроснабжения с раздельным резервированием. Ее характеристика.

45. Структурная схема надежности систем электроснабжения с комбинированным резервированием. Ее характеристика.

46. Модель отказа «нагрузка и прочность – случайные величины».

47. Модель отказа «нагрузка и прочность – случайные процессы».

48. Организация технического обслуживания объектов СЭЖТ.

49. Модель отказа «параметр – поле допуска».

50. Процесс эксплуатации восстанавливаемых объектов.

51. Определение показателей надежности восстанавливаемых объектов СЭЖТ.

52. Экспериментальные данные по надежности восстанавливаемых объектов СЭЖТ.

53. Виды комплектов запасных частей.

54. Расчеты комплектов запасных частей.

55. Методы обеспечения и повышения надежности контактной сети.

56. Проблемы создания высоконадежных систем. Абсолютно надежные системы.

СОДЕРЖАНИЕ

Лекция №1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Лекция №2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Лекция №3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Лекция №4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Лекция №5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Лекция №6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Лекция №7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Лекция №8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Лекция №9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Лекция №10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Лекция №11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Лекция №12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Лекция №13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

Лекция №14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

Вопросы для контроля усвоения материала занятий . . . . . . . . . . . . . . . 85

СОДЕРЖАНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90