3. Расчет показателей безопасности для двухканальных структур

При построении безопасных микроэлектронных СЖАТ в настоящее время широко применяются двухканальные и трёхканальные (мажоритарные) структуры [2]. На рис. 5 приведена двухканальная (дублированная) структура с безопасным сравнением. В ней два одинаковых устройства управления (УУ) работают параллельно во времени. Их аналогичные выходные сигналы сравниваются безопасной схемой сравнения (БСС). Сигнал на управление формируется только при совпадении соответствующих сигналов обоих устройств управления.

Рис.5. Двухканальная структура с безопасным сравнением

Такую структуру также называют структурой «два из двух» (сокращённо структурой «2v2»).

Таблица 1.

Состояния устройств		Состояние структуры «2v2»
УУ1	УУ2
Работоспособное	Работоспособное	Работоспособное
Работоспособное	Неработоспособное	Защитное
Неработоспособное	Работоспособное	Защитное
Неработоспособное	Неработоспособное	Опасное

В таблице 1 приведены состояния структуры в зависимости от состояний устройств (каналов). Один канал будем называть структурной « один из одного» или структурой «1v 1». Схема БСС считается абсолютно надежной. Структура работоспособна только в том случае, когда работоспособны оба УУ. Это означает, что с точки зрения безотказности имеется логически последовательное соединение каналов. Структура переходит в опасное состояние, когда неработоспособны оба УУ. В этом случае может оказаться, что неправильные значения одноименных выходных сигналов обоих каналов совпадают, и структура выдаёт неправильное воздействие на управляемые объекты. Следовательно, с точки зрения безопасности имеется логически параллельное соединение каналов. (При этом к УУ1 и УУ2 не предъявляются требования по безопасности, т.е. их отказы не делятся на защитные и опасные).

Если известна интенсивность отказов одного УУ, то показатели безотказности одного канала рассчитываются по формулам:

; ; Т _“1v1” =

Если в двухканальной структуре «два из двух» оба канала идентичны (λ₁=λ₂=λ) то её показатели безотказности рассчитываются по формулам:

; λ _“2v2”(t)=2λ;

; Т _“2v2” =

Показатели безопасности структуры «два из двух» согласно табл.1 определяются по формулам:

;

;

;

.

Тема 7. Обеспечение надежности и безопасности систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.

Создание высоконадежных систем автоматики телемеханики и связи (АТС) является актуальной задачей всегда, так как низкая надежность этих систем и устройств может привести не только к их отказам, но и к катастрофам, которые будут связаны с потерей материальных ценностей или жертвами. Современные системы АТС строятся на основе микропроцессорных схем, которые имеют надежность на порядок выше, чем электронные и, тем более, релейные системы. Однако при их эксплуатации требуются дополнительные жесткие условия по обеспечению температурно-влажностного режима и защиты этих устройств от электромагнитных излучений. Кроме того, микропроцессорные устройства критичны к стабильности питающих напряжений.

Микропроцессорные системы АТС решают очень большой круг задач по сравнению с немикропроцессорными системами, а расширение круга задач приводит к усложнению этих систем. Однако, чем сложнее система, тем меньше надежность. Рассмотрим меры, обеспечивающие высокую надежность систем при их разработке, при производстве и меры для поддержания заданного уровня надежности при эксплуатации этих систем.

1.Меры при проектировании систем:

1) выбор высоконадежных элементов для построения принципиальных электрических схем;

2) разработка оптимальных схемных решений;

3) обеспечение высокого уровня надежности за счет использования помехоустойчивого кодирования, оптимальных способов резервирования устройств на соответствующем уровне;

4) выбор необходимых материалов при изготовлении устройств;

5) применение систем встроенного контроля работоспособного состояния устройств.

2. Меры, используемые для обеспечения высокой надежности при изготовлении устройств и систем:

1) использование передовых технологий изготовления электронной аппаратуры;

2) максимальная автоматизация процесса производства;

3) безукоризненное выполнение технологического процесса;

4) контроль качества выпускаемой продукции.

3. Меры, применяемые для поддержания требуемого уровня надежности при эксплуатации:

1) уменьшение воздействия нежелательных климатических факторов и вредных воздействий (ударной нагрузки, вибраций и тому подобного);

2) безукоризненное выполнение всех видов технического обслуживания;

3) точное выполнение всех правил эксплуатации систем и устройств;

4) контроль технического состояния устройств при их эксплуатации;

5) постоянное повышение уровня технических знаний (квалификации) персонала, который эксплуатирует устройства и системы (от 20 до 30% отказов аппаратуры проявляется в результате нарушения правил эксплуатации и технического обслуживания).