Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Алгоритм расчета и прогнозирования показателей функциональной безопасности систем электроснабжения железнодорожного транспорта


https://doi.org/10.21683/1729-2646-2018-18-3-46-55

Полный текст:


Аннотация

Цель. Бесперебойность перевозочного процесса обеспечивается путем создания высоконадежной и безопасной системы электроснабжения железнодорожного транспорта, кроме того системы электроснабжения железных дорог обеспечивают питание сторонних муниципальных потребителей. Риск-ориентированный подход к системе управления железнодорожным транспортом требует наличия системы управления рисками и обеспечения безопасности его инфраструктуры. Основной задачей управления рисками в этой области является повышение надежности и безопасности объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта [1, 2]. При этом в связи с ростом количества интеллектуальных информационных систем, а также автоматизированных систем управления на железнодорожном транспорте, задача обеспечения функциональной безопасности приобретает важную роль. Чаще всего данную задачу решают введением избыточности, под которой понимается превышение меры сложности структуры систем по сравнению с их минимальными значениями, необходимыми для выполнения поставленной задачи [3]. Наиболее простым способом создания избыточности является введение резервирования, в частности, дублирование в системе функциональных узлов и элементов. Для оценки безопасности систем электроснабжения железнодорожного транспорта необходимо провести расчеты показателей функциональной безопасности их элементов и систем в целом с учетом резервирования. Такой подход позволит выбрать наиболее оптимальное распределение схем резервирования и обеспечит достижение заданного уровня безопасности системы в целом. Для этого необходимо учитывать сложную структуру оцениваемых объектов: наличие систем диагностики, защитных отказов, опасных отказов, а также их случайный характер. Цель статьи – разработка прикладного алгоритма расчета и прогнозирования показателей функциональной безопасности на примере систем электроснабжения железнодорожного транспорта, который может быть использован как для ручного расчета, так и для его автоматизации.

Методы. Система электроснабжения, для которой проводится оценка показателей функциональной безопасности, представляет собой, с функциональной точки зрения, последовательность реализации функций, при этом отказы ее элементов носят случайный характер и некоторые из них приводят к опасным событиям. Для анализа систем в данном случае широко применяются Марковские и полумарковские методы, а также графовые методы. Преимущество данных методов заключается в возможности оценки показателей функциональной безопасности сложных систем, находящихся во множестве состояний, что также характерно для систем электроснабжения железнодорожного транспорта.

Результат. В настоящей статье рассмотрено применение графовых полумарковских методов для расчета стационарных и нестационарных показателей функциональной безопасности для элементов систем электроснабжения с учетом резервирования и защитных отказов. Данный алгоритм позволяет рассчитать показатели безопасности на примере систем энергоснабжения и включает в себя совокупность поэтапных действий по построению графа состояний, расчету исходных и промежуточных показателей графа. Приведен пример расчета показателей функциональной безопасности графа силового трансформатора тяговой подстанции. 


Об авторах

О. Б. Проневич
АО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (АО «НИИАС»).
Россия

Ольга Б. Проневич – начальник отдела. 

Москва.



В. Э. Швед
АО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (АО «НИИАС»).
Россия

Виктория Э. Швед – главный специалист.

Москва.



Список литературы

1. Гапанович, В.А. Некоторые вопросы управления ресурсами и рисками на железнодорожном транспорте на основе состояния эксплуатационной надежности и безопасности объектов и процессов (проект УРРАН) [Текст] / В.А. Гапанович, И.Б. Шубинский, А.М. Замышляев // Надежность. – 2011. – № 1. – С. 2-8.

2. О безопасности инфраструктуры железнодорожного транспорта (ТР ТС 003/2011): утв. решением Комиссии Таможенного союза 15.07.2011 № 710) // Официальный сайт Евразийской Таможенной Комиссии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.eurasiancommission.org/ru/act/texnreg/deptexreg/tr/Pages/ TRVsily.aspx.

3. Шубинский, И.Б. Структурное резервирование в информационных системах. Предельные оценки [Текст] / И.Б. Шубинский // Надежность. – 2012 – № 1 (40). – С. 118-125.

4. Chang, L. Performance and Reliability of electrical power grids under cascading failures [Текст] / L. Chang, Z. Wu, A.S. Elnashai, B.F. Spencer // The 14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing. – China: October 12-17, 2008.

5. Wu, Z. State transition graph of cascading electrical power grids [Текст] / Z. Wu, Q. Zhong, Y. Zhang // IEEE Power Engineering Society General Meeting. – Tampa, Florida, 2007.

6. Шубинский, И.Б. Функциональная надежность информационных систем. Методы анализа / И.Б. Шубинский. – Ульяновск: Областная типография «Печатный двор», 2012.

7. ГОСТ Р МЭК 61508-2012. Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 1. Общие требования [Текст]. – Введ.

8. ГОСТ Р МЭК 61511-1-2015. Безопасность функциональная. Системы безопасности приборные промышленных процессов. Часть 1. Термины, определения и технические требования [Текст]. – Введ.

9. Обоскалов, В.П. Структурная надежность электротехнических систем / В.П. Обоскалов. – Екатеринбург: Издательство УрФУ, 2012.

10. Федотова, Г.А. Резервирование как составная часть проблемы надежности в электроэнергетике [Текст] / Г.А. Федотова // Надежность. – 2014. – № 1. – С. 60-79.

11. ГОСТ Р МЭК 61508-5-2012. Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 5. Рекомендации по применению методов определения уровней полноты безопасности [Текст]. – Введ.

12. Слышалов, В.К. Основы расчета надежности систем электроснабжения: учебное пособие [Текст] / В.К. Слышалов – Иваново: Издательство ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина», 2012.

13. Шубинский, И.Б. Графовый метод оценки производственной безопасности на объектах железнодорожного транспорта [Текст] / И.Б. Шубинский, А.М. Замышляев, О.Б. Проневич // Надежность. – 2017. – Том 17. – № 1. – С. 40-45

14. Norman, B. The Applicability of Markov Analysis Methods to Reliability, Maintainability, and Safety [Текст] / B. Fuqua Norman // Selected Topics in Assurance Related Technologies (START). – 2003. – Vol. 10. – No. 2.

15. Dutuit, Y. Probabilistic assessments in relationship with safety integrity levels by using Fault Trees [Текст] / Y. Dutuit, F. Innal, A.B. Rauzy, J.P. Signoret // Reliability Engineering & System Safety. – 2008. – Vol. 93(12). – P. 1867-1876.

16. Brissaud, F. Average probability of a dangerous failure on demand: Different modelling methods, similar results [Текст] / F. Brissaud, L.F. Oliveira // Proceedings of the 11th International Probabilistic Safety Assessment and Management Conference & the Annual European Safety and Reliability Conference. – Helsinki, Finland, 2012. – P. 6073-6082.

17. Ахо, А. Построение и анализ вычислительных алгоритмов [Текст] / А. Ахо, Дж. Хопкрофт, Дж. Ульман. – М.: Мир, 1979.

18. Babrauskas, V. How do electrical wiring faults lead to structure ignitions? [Текст] / V. Babrauskas // The 7th international Fire & Materials conference. – San Francisco, USA, 2001. – P. 39-50.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Проневич О.Б., Швед В.Э. Алгоритм расчета и прогнозирования показателей функциональной безопасности систем электроснабжения железнодорожного транспорта. Надежность. 2018;18(3):46-55. https://doi.org/10.21683/1729-2646-2018-18-3-46-55

For citation: Pronevich O.B., Shved V.E. Algorithm of calculation and forecasting of functional safety indicators of railway power supply systems. Dependability. 2018;18(3):46-55. (In Russ.) https://doi.org/10.21683/1729-2646-2018-18-3-46-55

Просмотров: 119

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


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


ISSN 1729-2646 (Print)
ISSN 2500-3909 (Online)