铁路信号PES安全性定量分析的研究

《铁路信号PES安全性定量分析的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4A卷第B期中国安全科学学报M0LN4A90NB2AAA年42月8CDE-#-FG>H#IDGEIGJ0K.E-L3GIN2AAAOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO铁路信号!"#安全性定量分析的研究$$$$$$闫剑平汪希时%北方交通大学电子信息工程学院&’摘要(铁路信号中的可编程电子系统%!"#&是一种安全相关系统)这类系统更注重失效*安全+而不仅仅是可靠性或可用性)基于系统的可靠性分析方法+给出了一种安全性定量分析方法)通

2、过把失效率划分为一些独立的部分+据其各自失效率的影响+利用,-./01模型可同时分析系统的可靠性和安全性)笔者根据铁路信号!"#常用的20023%附加诊断的二取二&容错结构给出了方法应用的实例)’关键词(可编程电子系统安全性分析失效*安全,-./01模型4引言铁路信号的主要功能是有效地保证铁路运输安全和提高运输效率)随着电子信息技术的发展+现在已大量引入可编程电子系统%!"#&+如机车信号5列车运行控制系统5微机联锁系统5自动化驼峰系统等)这些系统都是安全相关系统+高可靠性6可用性是必须要求的性能+但更重要

3、的是+在系统失效后能够尽量避免发生事故)7"8和8"9":"8的有关标准和草案都给出了铁路信号设备需要满足的安全性性能范围+而目前进行安全性分析的工作还进展不大+特别是定量分析方面+仍有很大差距)笔者基于铁路信号!"#的设计特点+对失效率进行独立划分+并通过,-./01模型反映各部分失效率的影响+给出了一种安全性定量分析方法)2安全性定量分析的主要指标可靠度5可用度和,;;<只能度量系统是否正常工作+而不能完全反映系统安全性)度量系统安全性的指标主要有危险失效概率%!<3&5安全失效概率%!<#&5安全度5

4、平均危险失效时间%,;;<3&5平均安全失效时间%,;;<#&5风险缩减因子%==<&等)%4&!<#和!<3对于安全相关系统+注重的是系统失效后处于危险状态还是安全状态)一般情况下+把系统失效后处于安全状态的可能性定义为!<#+处于危险状态的可能性定义为!<3)因此+系统的安全度#%>&可作如下描述?#%>&@4*!<3%>&%4&$本文得到北京地铁列车超速防护系统研究项目的资助$$博士研万方数据究生$$$教授5博士生导师第六期闫剑平等’铁路信号)<*安全性定量分析的研究K=-KLLLLLLLLLLLLL

5、LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL对于不可修系统的不可靠度!"#$和可靠度%"#$&有’!"#$()!*"#$+)!,"#$&%"#$(-./)!*"#$+)!,"#$0"1$同理&对于可修系统的不可用度2"#$和可用度3"#$&也有类似关系4"1$566!*和566!,在安全相关系统中&有时对系统发生危险失效或者安全失效的平均时间比较感兴趣&这就需要分析系统的566!*和566!,4566!*是指忽略系统的危险失效&只考虑安全失效对应的失效时间的平均

6、值4同理&566!,则是忽略安全失效&只考虑危险失效对应的失效时间的平均值4566!*和566!,可作如下计算’总工作时间总工作时间56!*(安全失效次数&566!,(危险失效次数"7$"7$%%!安全相关系统的主要目的是降低工业过程具有的固有风险&直至降低到可接受风险为止4风险降低程度的度量指标是%%!&定义为固有风险与可接受风险的比值&目前主要通过8安全完善度等级"*9:$;以数量级的形式来量化4对于铁路信号)<*&在正常工作或发生安全失效时都能有效降低风险&而在发生危险失效时则不能4因此&其风险降低能

7、力与)!,密切相关&故%%!可定义为/-0’-%%!("=$)!,7安全性的定量分析方法建立可靠性>安全性分析模型所要考虑的主要因素有/-0’相关的失效模式?失效检测的可用性及执行情况?系统单元所在的功能层次?冗余单元的数量和有效性?共因失效情况?各种可能的维修情况等45@ABCD模型是最灵活的可靠性分析技术&可适用于不可修>部分可修或完全可修系统&通过状态之间的转移能够反映各种动态行为4针对铁路信号)<*的失效.安全设计&把5@ABCD模型中的失效状态分解为安全状态和危险状态&就可同时定量分析可靠性和安全

8、性4为了详细描述5@ABCD模型中所有的转移状态&主要的解决方法是把失效率进行一系列独立的划分47E-基于失效模式对失效率的划分安全性分析不仅考虑失效&而且要考虑失效的模式及影响&即失效是否会导致危险事件的发生4可通过!5<3进行失效分类&最终产生对安全性分析起决定作用的两类失效模式’安全失效和危险失效/-&104大多数铁路信号)<*都选择失电情况作为安全状态&即尽可能在系统失效后切断电源&使其停止工作4在这种情