Preview

Надежность

Расширенный поиск

Научно-практический рецензируемый журнал

Журнал «Надежность» издается ежеквартально с 2001 года. Журнал включен в перечень ведущих журналов и изданий высшей аттестационной комиссии (ВАК). С 2010 года журнал выпускается при поддержке ОАО «РЖД». С 2012 года издается на двух языках: русском и английском. Журнал разносторонне освещает проблемы управления структурной надежностью, функциональной надежностью, функциональной безопасностью систем, отказоустойчивостью систем, проблемы сертификации, стандартизации в области надежности, функциональной и информационной безопасности систем. Одной из часто освещаемых тем на страницах журнала являются результаты внедрения комплексной технологии управления ресурсами, рисками и надёжностью на этапах жизненного цикла (УРРАН) объектов железнодорожного транспорта

 

Текущий выпуск

Том 22, № 4 (2022)
Скачать выпуск PDF

СТРУКТУРНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ, ПРАКТИКА 

3-7 29
Аннотация

Цель. Выбор метода и его апробация для подтверждения возможности безопасной эксплуатации корпуса стрелочного привода при осевых нагрузках подвижного состава 30 тс.
Метод. На данный момент нормативной документацией не установлены требования к прочности несущих элементов стрелочных электроприводов, а также методы их контроля. В связи с этим для решения задачи оценки прочности корпуса электропривода был выбран подход, который используется при оценке прочности несущих элементов локомотивов по ГОСТ Р 55513-2013. Данный способ давно применяется при расчетах и испытаниях тягового подвижного состава и хорошо себя зарекомендовал. Согласно этому методу, оценка прочности проводится путем сравнения коэффициента запаса сопротивления усталости n с допускаемым значением для стальных конструкций [n] = 2,0.
Результат. В результате проведенной работы была апробирована предлагаемая методика оценки прочности по критерию сопротивления усталости. Оценку значения предела выносливости корпуса электропривода выполнили по результатам стендовых испытаний на усталость трех объектов. При этом нагружение каждого из них проводили путем ступенчатого увеличения амплитуды действующей силы после достижения базового числа циклов. Величина нагрузки на первой ступени соответствовала эксплуатационной. После достижения базового числа циклов нагружения каждого объекта осуществлялся переход на следующую ступень. Испытания продолжались до обнаружения трещин. В процессе испытаний проводилась регистрация амплитуд напряжений на каждом уровне нагрузки. Для определения характеристик показателей сопротивления усталости был проведен расчет приведенного предела выносливости корпуса электропривода на основе гипотезы линейного суммирования усталостных повреждений с учетом условия детерминированного нагружения и с последующей обработкой полученных результатов статистическими методами. Получено значение предела выносливости корпуса шпального стрелочного электропривода, равное 48,4 МПа, при этом коэффициент запаса сопротивления усталости составил 2,86, что превышает минимально допустимое значение.
Заключение. Установлено, что корпус шпального стрелочного электропривода обладает достаточной прочностью от действия эксплуатационных статических и динамических нагрузок, а также подтверждена возможность его безопасной эксплуатации при нагрузках на ось 30 тс.

8-15 59
Аннотация

Цель этой статьи состоит в сравнении установки для вибродиагностики подшипников колесных пар грузовых, рефрижераторных и пассажирских вагонов УДП-2001СМ с системой диагностики механизмов ОМСД-02, которая применяется на Белорусской железной дороге относительно недавно.
Методы. В качестве анализа установки вибродиагностики УДП-2001СМ и системы диагностики механизмов ОМСД-02 рассматривались номенклатура выявляющих дефектов, способ установки пороговых значений (эталонных уровней) виброакустических импульсов и шумов для критерия «Брак» и «Годен», статистические данные забраковки буксовых узлов колесных пар грузовых и пассажирских вагонов по отношению к общему объему проведенных измерений, опыт эксплуатации различных депо Белорусской железной дороги.
Результаты. Описана технология вибродиагностического контроля подшипников колесных пар грузовых и пассажирских вагонов на примере стационарного съема виброакустических сигналов с пластин звукопроводов, на которые устанавливается диагностируемая букса. Представлены структурные схемы установки УДП-2001 СМ и системы ОМСД-02, а также дефекты подшипников, подлежащие выявлению на данном диагностическом оборудовании.
Заключение. Приведены достоинства и недостатки вышеописанных диагностических комплексов на основе опыта использования различных вагонных депо Белорусской железной дороги.

16-22 33
Аннотация

Цель. Повышение отказоустойчивости сервопривода за счет раздельного резервирования структурных элементов.
Методы. В статье применяются методы гармонического анализа, теории надежности технических систем.
Результаты. Проведено сравнение значений средней наработки до отказа сервоприводов, отличающихся степенью резервирования составляющих их структурных элементов (внешних соединителей, датчиков обратной связи, плат управления, электродвигателей и силовых редукторов). Показано, что резервирование структурных элементов одновременно с обеспечением возможности переключения на оставшиеся в работоспособном состоянии элементы в процессе работы сервопривода позволяет в три раза увеличить устойчивость к отказу. Предложен критерий определения момента времени принятия решения об изменении структуры электропривода до момента отказа резервированного элемента структуры электропривода.
Заключение. Предлагаемый в статье подход позволяет формализовать порядок изменения структуры электропривода в целях обеспечения требуемого уровня отказоустойчивости.

23-27 36
Аннотация

Цель. Целью работы является разработка технологии обработки обратной стороны кремниевых пластин и получение рельефа поверхности пластин для хорошей адгезии к напыляемым металлам с равномерной толщиной и с отсутствием механических напряжений, трещин и сколов. Поставленная цель достигается предварительной подготовкой поверхности пластин перед напылением контактных материалов методом пескоструйной обработки поверхности с использованием в качестве абразивного материала карбида кремния (SiC) с размером частиц песка не более 6 мкм.
Методы. Предложенный метод пескоструйной обработки способствует улучшению качества посадки кристалла за счет исключения появления напряженности поверхности, образования микротрещин и кристаллитов в структуре кристалла. Исследования проводились с использованием установки пескоструйной обработки с проведением контроля на электронном микроскопе.
Результаты. Показано, что нанесение металлов при формировании контакта к коллекторной области транзисторной структуры после проведения пескоструйной обработки улучшает адгезию поверхности полупроводниковой подложки. При этом не появляются механические напряжения и микротрещины по сравнению с процессами шлифовки, полировки и химобработки, которые обычно проводят перед созданием контакта операциями сборки транзистора к корпусу.
Выводы. Технология напыления тонких пленок металла в процессе изготовления полупроводниковых приборов влияет на надежность их работы. Обработка и подготовка обратной стороны кремниевых пластин с готовыми транзисторными структурами являются одними из ключевых операций технологического процесса изготовления транзистора, влияющими на адгезионные свойства поверхности перед напылительными процессами, выходные характеристики полупроводникового прибора, выход годных изделий, себестоимость.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 

28-36 19
Аннотация

Цель. В данной статье на основании анализа литературных источников в отечественных и зарубежных публикациях выводится оценка влияния феномена доверия в авиации на безопасность и надежность полетов. Доверие является многофункциональным феноменом, который сравнительно недавно появился в отечественной научной психологии (середина 1990-х гг.), и вскоре стал предметом исследований во многих науках. Феномен доверия в научной психологии считается категорией повышенной сложности в связи с его высокой динамичностью и многофакторной зависимостью. Объектами доверия могут выступать отдельные люди, социальные группы и организации, а также различные явления материального и нематериального мира. Феномен доверия принято подразделять на доверие к себе, доверие к людям (социальное) и доверие к миру.
Методы. Проведен анализ 49 источников тематической литературы, включающих статьи в научных журналах – 25, статьи в сборниках научных работ – 8, монографии – 15, авторефераты диссертаций – 1; из них труды отечественных авторов – 37, иностранных авторов – 12 научных трудов.
Результаты. Прослежено формирование доверия в онтогенезе и его влияние на развитие личности в последующей жизни. Большое значение имеет базовое доверие, которое формируется в младенчестве в диаде взаимоотношений мать-ребенок и в последующем определяет жизненную позицию, существенно влияющую на социализацию и развитие личности, поведение человека в личной жизни и профессиональной деятельности. Проведен анализ структуры феномена доверия (когнитивный, эмоциональный, поведенческий аспекты), его феноменологии и социально-психологических функций. Установлено, что феномен доверия имеет важное значение в различных сферах жизни и деятельности отдельных людей и организаций, проявляясь в этических, социально-психологических, экономических, юридических и политических функциях. Рассмотрена возможность приложения установленных при исследовании феномена доверия положений к авиации. Выявлено, что уровень доверия в системах авиации (гражданской и военной) оказывает влияние на безопасность полетов. Особую важность имеет доверие в деятельности летчика, поскольку оказывает влияние на его адаптационные возможности при возникновении профессиональных экстремальных ситуаций.
Заключение. Обоснована оценка феномена доверия в качестве фактора надежности деятельности авиационных систем. Наряду с этим устанавливается влияние доверия личности летчика на адаптацию и устойчивость к стрессу в условиях экстремальных ситуаций. Поэтому логично рассмотрение личностного доверия пилота как противострессового личностного ресурса. Следовательно, целесообразно продолжение исследований в направлении установления значения профессионального доверия летчика для повышения надежности полетов.

37-44 20
Аннотация

Цель. Целью работы является рассмотрение вопросов повышения объективности оценки качества управления подвижным составом машинистами.
Методы. В исследовании, представленном в статье, используются методы статистического анализа и линейной алгебры.
Результаты. Разработан алгоритм формирования профилактических мероприятий и произведена оценка эффективности их применения для машинистов транспортных средств городских рельсовых транспортных систем (ГРТС). Алгоритм формирования профилактических мероприятий для машинистов ГРТС включает в себя: прогнозирование нарушений; определение факторов, влияющих на возникновение каждого из типов нарушений; определение показателей машинистов, больше всего отклоняющихся от целевых значений. Оценка эффективности базируется на предположении о соотношении стоимости работы машиниста-инструктора с машинистом к стоимости потерь, которые может понести компания в случае совершения нарушения. В статье показано, что уровень ошибки первого рода в модели прогнозирования нарушений в работе машинистов оправдан при условии, что затраты, которые возникают при грубых нарушениях при управлении подвижным составом, значительно выше затрат на работу с этим машинистом. Представлен анализ применения интеллектуальной системы в 4-х эксплуатационных депо.
Заключение. В статье представлен алгоритм формирования профилактических мероприятий для машинистов, управляющих подвижным составом. Сформулирован экономический критерий эффективности применения разработанной математической модели прогнозирования грубого нарушения при управлении подвижным составом машинистом. Проведен анализ необходимых и достаточных условий экономической эффективности применения интеллектуальной системы. Представлен сравнительный анализ среднего количества грубых нарушений при управлении подвижным составом машинистами в депо с внедренной интеллектуальной системой и без нее.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 

45-52 26
Аннотация

Цель. Целью статьи является анализ особенностей использования коммерческих программных пакетов, основанных на моделях деревьев неисправностей (ДН), которые применяются в инженерной практике для расчета надежности систем противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ). Стандарты серии МЭК 61508 «Функциональная безопасность» обращают внимание на возможность получения в таких случаях неверных и неконсервативных оценок средней вероятности отказа на запрос выполнения функций безопасности ПАЗ. Основным источником некорректных результатов является применение приближенных и упрощенных формул для определения показателей надежности компонентов контуров ПАЗ, и вычисление показателя средней неготовности системы ПАЗ к выполнению функций безопасности по значениям средней неготовности ее компонентов. Для коррекции результатов моделирования ДН возможно использование поправочных коэффициентов, учитывающих структуру контура ПАЗ, а также применение точных формул стандарта МЭК 61508-6 для расчета средней вероятности отказа на запрос компонентов контура ПАЗ. Кроме того, возможен выбор типа модели отказов по общим причинам (ООП).
Методы. Проведен сравнительный анализ влияния составляющих опасных отказов, обнаруживаемых и не обнаруживаемых внутренним диагностированием, на оценку средней вероятности отказа на запрос компонентов контура ПАЗ. Показано, что для менее надежных компонентов эта зависимость существенно влияет на занижение оценки показателя неготовности. Эффективность введения корректирующих коэффициентов, учитывающих архитектуру контура ПАЗ, также зависит от надежности компонентов, и их введение целесообразно для тех компонентов, чей уровень полноты безопасности соответствует диапазону между уровнями 1 и 2. Для проектной оценки показателей функциональной безопасности возможно применение модели бета-фактора отказов по общим причинам, применяемой при проектном расчете функциональной безопасности ПАЗ.
Результаты. Анализ упрощенных и приближенных формул для расчета средней неготовности нерезервированных элементов контура ПАЗ показал, что при диагностическом покрытии более 90% использование упрощенных формул приводит к занижению показателя неготовности за счет увеличения влияния опасных обнаруженных отказов на вероятность несрабатывания ПАЗ. При использовании метода анализа ДН для получения консервативной оценки показателя неготовности контура ПАЗ следует использовать корректирующие коэффициенты, значения которых зависят от параметров резервирования каналов ПАЗ. Рассмотрены две модели учета ООП, применяемые при расчетах функциональной безопасности ПАЗ. Показано, что при использовании любой модели ООП показатели надежности системы снижаются. Это снижение определяется величиной бета-фактора и надежностью элементов системы ПАЗ.
Заключение. Изложенные в статье материалы показывают ограничения применения упрощенной формулы для оценки средней неготовности нерезервированных элементов ПАЗ в качестве исходных данных для построения ДН. При определении уровня полноты безопасности контура ПАЗ, имеющего в своем составе элементы с низкой надежностью, следует учитывать, что при использовании метода ДН в коммерческих программных пакетах возможно получение завышенных показателей надежности, что нежелательно в задачах анализа функциональной безопасности.

ОБРАБОТКА БОЛЬШИХ ДАННЫХ. ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ 

53-62 26
Аннотация

Цель. Преобразование признаков является одним из этапов применения методов машинного обучения, оказывающих существенное влияние на качество регрессионных моделей. Целью настоящей статьи является разработка критериев оценки качества снижения размерности данных на этапе преобразования признаков и адаптация метода UMAP к решению задачи прогнозирования количества дней до отказа на локомотивах ОАО «РЖД».
Методы. Методы преобразования данных делятся на две группы: одни пытаются сохранить глобальную структуру данных, вторые – локальные расстояния между точками. В настоящей статье подробно рассмотрен нелинейный метод снижения размерности UMAP, низкоразмерное представление данных в котором основывается на преобразовании графа ближайших соседей с сохранением структуры данных. Изучение структуры многообразия исходных данных осуществляется с применением методов топологического анализа данных и методами построения нечетких симплицированных множеств.
Результаты. Анализ теоретической базы UMAP, впервые проведенный на русском языке, позволил обоснованно выделить три основных параметра метода, варьирование которых оказывает существенное влияние на вид данных, полученных в результате преобразования. В частности – на качество разделения классов на двумерном пространстве. Также были определены характеристики входного набора параметров, влияющих на результаты UMAP. Продемонстрированы результаты практического применения метода UMAP. На промежуточных этапах: перечень ближайших соседей, взвешенный граф ближайших соседей. Основной результат: низкоразмерное представление данных (из исходных 44 измерений) на двумерном пространстве с разделением классов, что подтверждается как расчетами, так и визуально.
Выводы. Определено, что UMAP является эффективным и обоснованным методом снижения размерности, позволяющим за счет варьирования параметров преобразовывать данные таким образом, чтобы повысить качество подаваемых на модели машинного обучения данных по критерию «очевидное разделение классов». Преобразование является промежуточным этапом для подготовки данных к применению регрессионных моделей, и разделение классов выполнено для исключения грубых ошибок регрессий.

ИНФОРМАЦИЯ 

 
63-64 383
Аннотация

11­13 октября 2022 года в Баку состоялась Четвертая Евразийская конференция «Инновации в минимизации природных и техногенных рисков» (РИСК­2022). 



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.