Шубинский Игорь Борисович – профессор, доктор технических наук, заместитель руководителя НТК
Москва
Igor B. Shubinsky, Professor, Doctor of Engineering, Deputy Director of Integrated Research and Development Unit
Moscow
Розенберг Ефим Наумович – профессор, доктор технических наук, первый заместитель Генерального директора
Москва
Efim N. Rozenberg, Professor, Doctor of Engineering, First Deputy Director General
Moscow
Коровин Александр Сергеевич – начальник сектора решения перспективных задач
Москва
Alexander S. Korovin, Head of Sector for FutureOriented Solutions
Moscow
Пенькова Наталья Геннадьевна – заместитель начальника центра безопасности и алгоритмической поддержки
Москва
Natalia G. Penkova, Deputy Head of Centre for Safety and Algorithmic Support
Moscow
Цель данной статьи – снижение стоимости оборудования системы управления движением локомотивов, которое достигается за счет применения структуры с одноканальным источником информации (в данном случае счетчиков осей) и двухканальным приемником информации (в данном случае бортовой системы управления) взамен традиционной структуры, где формирующее и принимающее устройства должны быть не менее чем двухканальными. При этом для обеспечения безопасности системы заложенный в наиболее широко применяемую многоканальную структуру механизм обнаружения отказов путем сравнения результатов работы между каналами бортового устройства дополняется программной реализацией проверяющих алгоритмов, позволяющих обеспечить соответствующий уровню полноты безопасности SIL4 уровень правильного обнаружения отказа одноканального устройства (в данном случае счетчика осей). Этот уровень в основном характеризуется количественным показателем «вероятность правильного обнаружения» и, чтобы добиться поставленной цели, необходимо вычислить допустимый и в то же время достижимый диапазон данной вероятности и параметров эффективности проверяющих алгоритмов, функцией от которых она является.
Методика. В статье показаны две модели безопасности системы управления движением локомотива: традиционная структура с двухканальным формирующим и принимающим устройством и структура с одноканальным источником и двухканальным приемником информации. Графовые модели содержат аналогичные состояния, имея различия только в параметрах модели. С помощью топологического метода [
Результаты. В представленной статье произведено нормирование вероятностных показателей эффективности программных и аппаратных средств обнаружения отказа для структуры с одноканальным источником и двухканальным приемником информации. При этом под нормированием показателей понимается процесс установления их предельно допустимых значений, обеспечивающих количественные показатели безопасности (среднюю наработку системы до опасного отказа, интенсивность и вероятность опасного отказа системы) не хуже, чем у традиционной структуры с двухканальными формирующим и принимающим устройствами. Выявлены наиболее значимые для обеспечения безопасности из-за сильного влияния на уровень правильного обнаружения отказа (в данном случае счетчика осей) параметры эффективности. Полученные результаты показали возможность сокращения аппаратных затрат с сохранением выполнения требований безопасности при использовании одноканальных источников информации (в данном случае счетчиков осей) и двухканальных приемников информации (в данном случае бортовой системы управления), имеющих в своем составе программное обеспечение, которое дает возможность обеспечить соответствующий высокий уровень правильного обнаружения отказа (в данном случае счетчика осей).
The paper Aims to reduce the cost of onboard train control systems by using an architecture with a single-channel source of information (in this case, axle counters) and a two-channel receiver of information (in this case, an on-board control system) instead of the conventional architecture, whereas the generator and receiver are to have at least two channels. Additionally, in order to ensure the system’s safety, the failure detection mechanism embedded in the most common multichannel architecture that involves comparing the outputs of the onboard unit’s channels is complemented by software verification algorithms that enable a SIL4-compliant level of correct failure detection of the single-channel device (in this case, an axle counter). This level is primarily characterized by the quantitative indicator “probability of correct detection” and achieving the goal requires calculating the acceptable and, at the same time, achievable range of this probability and the performance parameters of the verification algorithms, of which it is a function.
Methods. The paper shows two safety models of an onboard train control system, i.e., the conventional architecture with two-channel generating and receiving devices and the architecture with a single-channel source and a two-channel receiver of information. The graph models feature similar states and only differ in terms of the model parameters. By applying the topological method [
Results. The paper defines the probabilistic performance indicators of failure detection software and hardware for an architecture with a single-channel source and a two-channel receiver of information. Indicator definition involves setting maximum permissible values that enable the quantitative safety indicators (mean time to hazardous failure, rate and probability of hazardous failures) not worse than those of a conventional architecture with twochannel generating and receiving devices. The efficiency parameters that are the most safetycritical due to their significant effect on correct failure detection (in this case, the axle counter) are identified. The findings show that it is possible to reduce hardware-related costs without compromising compliance with the safety requirements when using single-channel sources (in this case, axis counters) and two-channel receivers of information (in this case, an on-board control system) that feature software enabling an appropriately high level of correct failure detection (in this case, of an axle counter).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.