2.2 Последовательность применения методологии урран для систем жат на этапе проектирования
Вначале необходимо проанализировать количественный и качественный состав рассматриваемого класса систем ЖАТ, построит обобщённую структурную или функциональную схему системы, выбрать один или несколько эталонных элементов (ЭО) с точки зрения удобства расчёта показателей надёжности и учёта эксплуатационной нагрузки на участке проектирования, обосновать совокупность возможных эталонных условий эксплуатации проектируемых систем.
Далее производится расчёт показателей надёжности функционирования ЭО в эталонных условиях эксплуатации. В качестве исходных данных используются сведения о типах, количестве элементов системы ЖАТ, статистические данные об их надёжности, структурная схема системы ЖАТ, показатели, характеризующие фактические условия эксплуатации, кроме того приводятся характеристики надёжности ЭО в эталонных условиях эксплуатации. Набор исходных данных зависит от типа рассматриваемых систем ЖАТ. В качестве методики расчёта рекомендуется использовать структурные методы расчёта показателей надёжности.
На следующем этапе определяются проектные показатели надёжности функционирования ЭО системы ЖАТ в фактических условиях эксплуатации, т.е. необходимо в качестве исходными данных для расчёта использовать показатели, характеризующие различные условия эксплуатации на участке проектирования, а также систему соответствующих поправочных коэффициентов. Система поправочных коэффициентов должна быть разработана и обоснована для конкретного типа систем ЖАТ.
После этого можно определить проектные значения показателей надёжности функционирования системы ЖАТ в фактических условиях эксплуатации. Расчёт базируется на анализе структуры взаимосвязей ЭО в процессе их функционирования в системе ЖАТ с учётом значений проектных показателей надёжности функционирования ЭО в фактических условиях эксплуатации.
Таким образом, определены показатели для анализа надёжности системы ЖАТ на этапе проектирования, а также получены исходные данные для расчёта показателей риска.
2.3 Структурные методы расчёта надёжности устройств и систем жат
Существует несколько различных методов расчёта показателей надёжности технических устройств вообще и устройств ЖАТ в частности: метод прогнозирования надёжности, структурные методы расчёта надёжности, физические методы расчёта надёжности. В «Методике расчёта показателей надёжности устройств СЦБ с учётом реальных условий их хранения и эксплуатации», при расчёте надёжности систем ЖАТ используются структурные методы расчёта, которые позволяют определять показатели надёжности систем и устройств ЖАТ на этапах проектирования. Поэтому подробно рассмотрим методику, основанную именно на этих методах.
Согласно данной методике, могут быть определены следующие расчётные показатели надёжности систем и устройств ЖАТ: средняя наработка на отказ, среднее время восстановления и коэффициент готовности. Например, данная методика позволит рассчитать показатели надёжности и безопасности функционирования ЭО системы ЖАТ в эталонных условиях эксплуатации.
Рассмотрим базовую методику расчёта показателей надёжности ЭО системы ЖАТ.
Каждый элемент рассматриваемого ЭО системы ЖАТ необходимо изобразить в виде прямоугольника. Затем прямоугольники соединяются линиями таким образом, чтобы полученная структурная схема отображала условия работоспособности. В качестве примера на рис. 2.1 и рис. 2.2 приведены соответственно структурные схемы нерезервированной системы, состоящей из n элементов, и системы с раздельным (поэлементным) резервированием.
Рис. 2.1 – Структурная схема нерезервированной системы
Рис. 2.2 –Структурная схема системы с раздельным резервированием
Резервирование элементов осуществляется методами постоянно включённого резерва, замещением и с дробной кратностью m=1/2.
Из структурных схем наглядно видны условия работоспособности. Система на рис. 2.1 работоспособна, если все её элементы исправны. Отказ любого элемента нарушает работоспособность системы, наступает её отказ. Система на рис. 2.2 работоспособна, если исправным является элемент 1 и любой один элемент дублированных пар, а также два любых элемента из трёх резервированных с дробной кратностью m=1/2.
Далее необходимо, используя сквозную нумерацию обозначить все прямоугольники, для каждого элемента записать коэффициенты условий хранения и эксплуатации и определить интенсивности отказов согласно «Методике расчёта показателей надёжности устройств СЦБ с учётом реальных условий их хранения и эксплуатации».
Для каждого элемента записываются в таблицу заданные виды отказов, интенсивности их возникновения и устранения. Значения интенсивностей возникновения отказов устройств ЖАТ приведены в Приложении 1.
Для повышения эффективности применения данного метода рекомендуется по возможности использовать следующий порядок разработки расчетной схемы надёжности, её эквивалентные преобразования и вычисление интенсивности отказов эталонного объекта в эталонных условиях: В зависимости от наличия или отсутствия резервирования, а при его наличии в зависимости от вида резервирования, интенсивность отказов одних и тех же элементов при различных схемах соединения различается.
Анализируя структурную схему ЭО, в ней выявляют типовые эквивалентные схемы расчета надежности, представленные в таблице П.2.1
Осуществляют преобразования схемы расчета надежности для получения результирующего выражения, позволяющего вычислить общую интенсивность отказов ЭО. Пример преобразований представлен в таблице П.2.2.
Используя данные об интенсивности отказов отдельных элементов и полученное результирующее выражение вычисляют результирующую интенсивность отказов ЭО.
Таким образом, в зависимости от уровня детализации и наличия исходных данных можно определить показатели надёжности на этапе проектирования как для новых разрабатываемых устройств и систем, так и для устройств, которые входят в состав эталонных элементов различных систем ЖАТ, чтобы можно было определить проектные показатели надёжности систем железнодорожной автоматики и телемеханики с учётом условий эксплуатации, для которых адаптируется данная система.