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.