САТЭП / Обучение / Программа обучения электромехаников СЦБ
Курс лекций по безопасности и надежности систем

Курсы лекций «Основы теории надежности и построения безопасных систем железнодорожной автоматики» и «Надежность систем» разработаны проф. Кустовым В.Ф. и введены в государственную программу образования Украинской государственной академии железнодорожного транспорта (УкрГАЖТ, Харьков, Фейербаха,7) в рамках кафедры  «Автоматика и компьютерное телеуправление движением поездов».

А. План лекцій  курсу “Основи теорії надійності та побудови безпечних систем залізничної автоматики”

1.Вступ. Роль систем залізничної автоматики в організації руху поїздів та забезпеченні їх безпеки.
Основні поняття, терміни та визначення теорії надійності.
2. Кількісні та якісні показники надійності систем залізничної автоматики.
3. Кількісні та якісні показники функційної безпечності систем залізничної автоматики. Закони розподілу відмов.
4. Метод розрахунку показників безвідмовності та функційної безпечності технічних засобів за розрахунково-логічними схемами надійності.
5. Визначення показників надійності та функційної безпечності за результатами статистичних випробувань. Розрахунок експлуатаційної інтенсивності відмов елементів за допомогою довідкових даних з їх надійності.
6. Метод розрахунку показників безвідмовності та функційної безпечності технічних засобів за графами їх станів
7. Резервування об'єктів. Способи резервування та їх класифікація. Загальне навантажувальне резервування. Розрахунок показників безвідмовності та функційної безпечності.
8.Роздільне навантажувальне резервування. Розрахунок показників безвідмовності та функційної безпечності. Оптимальне роздільне резервування. Особливості розрахунку при використанні різних елементів порівнянь результатів функціонування каналів резервування. Порівняльна характеристика загального та роздільного навантажувального резервування.
9. Мажоритарне резервування "n" із "m". Розрахунок показників безвідмовності та функційної безпечності
10. Загальне ненавантажувальне резервування. Розрахунок показників безвідмовності та функційної безпечності.
11.Роздільне ненавантажувальне та ковзне резервування. Розрахунок показників безвідмовності та функційної безпечності. Визначення необхідної кількості запасних приладів
12. Аналіз різних способів резервування, їх переваги та недоліки. Порівняльна характеристика показників надійності та функційної безпечності об’єктів з різними способами резервування.
Змішане резервування і розрахунок показників безвідмовності та функційної безпечності при його використанні.
13.Вплив періодичного контролю на безвідмовность і функційну безпечність резервованих та нерезервованих об'єктів. Розрахунок показників надійності та функційної безпечності при навантажувальному дублюванні з періодичним контролем.
14. Розрахунок показників надійності та функційної безпечності при мажоритарному резервуванні "2" із "3" з періодичним контролем.
15.Вплив відновлення на кількісні характеристики безвідмовності та функційної безпечності нерезервованих та резервованих технічних засобів залізничної автоматики. Розрахунок показників безвідмовності та функційної безпечності резервованих об'єктів з відновленнням.
16. Методи побудови безпечних схем на елементах з несиметричними та симетричними відмовами. Правила побудови відповідальних електричних кіл управління та контролю. Правила та методи забезпечення функційної безпечності релейних схем.
17. Безпечні пристрої сполучення з об'єктами контролю та керування. Програмні методи забезпечення функційної безпечності систем залізничної автоматики.
18.Загальна характеристика чинників, які впливають на експлуатаційну надійність та безпеку функціонування систем залізничної автоматики.
19.Електромагнітна сумісність систем залізничної автоматики. Основні поняття, терміни та визначення. Джерела та види електромагнітних завад, шляхи їх проникнення в технічні засоби залізничної автоматики.
20.Способи та пристрої захисту технічних засобів від електромагнітних завад
21. Випробування систем залізничної автоматики на електромагнітну сумісність. Характеристика нормативної бази, методів випробувань та випробувального обладнання.
22.Етапи доказу функційної безпечності технічних засобів залізничної автоматики та їх характеристика. Визначення показників функційної безпечності розрахунковими методами. Стендові, полігонні та експлуатаційні випробування. Експертні оцінки. Імітаційне моделювання. Вимоги до документа «Доказ функційної безпечності»
23.Сертифікація технічних засобів залізничної автоматики. Функції сертифікаційних органів та випробувальних центрів. Характеристика нормативної бази, методів випробувань та випробувального обладнання.
24.Характеристика надійності електромагнітних реле і релейної апаратури, конденсаторів, резисторів, дроселів, трансформаторів, розрядників, варисторів та ін.
25.Експлуатаційна надійність електронних елементів: діодів, транзисторів, тиристорів, інтегральних мікросхем, оптронів та ін.
26.Шляхи підвищення надійності та функційної безпечності технічних засобів керування руху поїздів на залізничному транспорті.

 Розрахункова робота № 1
"Розрахунок безвідмовності та функційної безпечності пристроя залізничної автоматики ( Методичні вказівки для виконання РР та пакет прикладних програм до курсу )

Розрахункова робота № 2
"Розрахунок безвідмовності та функційної безпечності пристроя залізничної автоматики при використанні різних способів резервування

Розрахункова робота № 3
"Обгрунтування вибору раціональної структури пристроя залізничної автоматики з використанням періодичного контролю або відновлення"

Література

1. Кустов В.Ф. “Основи теорії надійності та функційної безпечності систем залізничної автоматики ”. Навчальний посібник. Харків. УкрДАЗТ. 2008 р., 156с.
2. Кустов В.Ф. Методичні вказівки для виконання розрахунково-графічних та контрольних робіт до курсу “Основи теорії надійності та побудови безпечних систем залізничної автоматики ”. Харків. УкрДАЗТ. 2007 р., 36с.
3. Методика доказу функційної безпечності комплексів управління та регулювання рухом поїздв. Київ. Транспорт України, 106с.
4. ДСТУ 4178-2003. Комплекси технічних засобів систем керування та регулювання руху поїздів. Функційна безпечність і надійність. Вимоги та методи випробовування. Чинний від 01.07.2003.
5. ДСТУ 4151-2003. Комплекси технічних засобів систем керування та регулювання руху поїздів. Електромагнітна сумісність. Вимоги та методи випробовування. Чинний від 01.01.2004.
6. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности. М.: Высшая школа,1985.
7.  Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных систем. М.: Энергия, 1977.
8.Теоретические основы железнодорожной автоматики и телемеханики / Под ред. А.С.Переборова. – М.: Транспорт, 1984.
9.Теоретические основы железнодорожной автоматики и телемеханики. Учебник для вузов / Под ред. В.В. Сапожникова. – М.: Транспорт, 1995.
10.Ягудин Р.Ш. Надежность устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. М.: Транспорт, 1989.
11.Лисенков В.М. Безопасность технических средств в системах управления движением поездов. М.: Транспорт, 1992.
12. Лисенков В.М. Статистическая теория безопасности движения поездов. М.: Транспорт, 1999.
13.Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики и телемеханики. Под ред. Сапожникова В.В. М.:Транспорт, 1995.
14. Сертификация и доказательство безопасности систем железнодорожной автоматики. Под ред. Сапожникова В.В. М.:Транспорт, 1997.
15.Меньшиков Н.Я. и др. Надежность железнодорожных систем автоматики и телемеханики. М.:Транспорт, 1976.

Склав:
професор ____________ В.Ф.Кустов

ЭКЗАМЕНАЦІЙНІ ПИТАННЯ
по курсу “Основи теорії надійності та побудови безпечних
систем залізничної автоматики”

1.Основні поняття та визначення теорії надійності: надійність, безвідмовність, функціональна безпека, довговічність, ремонтопридатність, збереження, пошкодження, відмова, працездатність, справність.
2.Імовірність безвідмовної та безпечної роботи, ймовірність відмови, ймовірність безпечної відмови. Методика визначення за результатами статистичних випробувань.
3.Середній час безвідмовної та безпечної роботи. Статистичне та ймовірнісне визначення.
4.Щільність розподілу часу безвідмовної та безпечної роботи. Статистичне і аналітичне визначення. Взаємозв"язок з іншими характеристиками безвідмовності та безпеки.
5.Інтенсивність відмов. Статистичне та ймовірнісне визначення. Взаємозв"язок з іншими показниками надійності.
6.Кількісні характеристики об"єктів, що відновлюються. Параметр потоку відмов, середній час відновлення, інтенсівність відновлення, коефіцієнт готовності.
7. Кількісні характеристики функціональної безпеки. Поняття небезпечної відмови. Кількісні та якісні вимоги до технічних засобів управління та регулювання рухом поїздів.
8. Експоненційний закон розподілу відмов та його основні характеристики. Визначення та взаємозв"язок показників безвідмовності та безпеки при експоненціальному законі розподілу відмов.
9.Методика визначення показників безвідмовності та функціональної безпеки об"єктів за результатами статистичних випробувань.
10. Методи визначення кількісних характеристик безвідмовності та безпеки об"єктів, що не відновлюються.
11.Послідовне з"єднання елементів в розрахунково-логічних схемах безвідмовності та безпеки. Розрахунок показників безвідмовності та безпеки при послідовному з"єднанні.
12. Паралельне з"єднанні елементів в розрахунково-логічних схемах надійності об"єктів. Визначення основних показників безвідмовності та безпеки систем залізничної автоматики.
13.Методика розрахунків показників безвідмовностіі та функціональної безпеки технічних засобів при змішаному з"єднанні їх елементів у розрахунково-логічних схемах надійності.
14. Методика визначення кількісних характеристик безвідмовності та безпеки функціонування об"єктів, що відновлюються.

15. Загальна характеристика чинників, які впливають на надійність та безпеку об"єктів залізничної автоматики та комп"ютерних систем управління.
16. Основні напрямки підвищення та забезпечення потрібної безпеки та безвідмовності систем залізничної автоматики.
17. Вплив комплектуючих виробів і режимів їх функціонування на надійність об"єктів. Особливості вибору комплектуючих виробів для систем залізничної автоматики.
18.Вплив структури об"єкту на його безвідмовність та безпеку.
19.Класифікація зовнішних впливів на апаратуру залізничної автоматики і їх аналіз.
20.Випробування як важливий чинник підвищення надійності та безпекисистем залізничної автоматики. Види випробувань, вхідний контроль елементів.
21.Випробування систем залізничної автоматики на безвідмовність та безпеку функціонування. Основні етапи доказу безпеки функціонування технічних засобів систем управління та регулювання рухом поїздів таїх характеристика.

22.Способи резервування та їх класифікація. Загальна характеристика. Переваги та недоліки різних способів резервування.
23. Методи розрахунку показників безвідмовності та безпеки резервованих об"єктів.
24.Розрахунок безвідмовності та безпеки при навантаженому загальному резервуванні.
25. Розрахунок імовірності безпечної роботи та середнього часу напрацювання на небезпечену відмову при загальному навантаженому дублюванні.
26.Розрахунок безвідмовності при навантаженому роздільному резервуванні. Оптимальне роздільне резервування.
27.Розрахунок ймовірності та середнього часу безвідмовної та безпечної роботи при роздільному навантаженому дублюванні.
28.Мажоритарне резервування. Розрахунок показників безвідмовності та безпеки при мажоритарному резервуванні "n" із "m". Особливості розрахунку безпеки функціонування при мажоритарному резервуванні.
29. Розрахунок показників безвідмовності та безпеки об"єктів при мажоритарному резервуванні "2" із "3" без відновлення.
30.Визначення функції безвідмовності та безпеки, при мажоритарному резевуванні "2" із "3". Розрахунок середнього часу безвідмовної та безпечної роботи об"єктів при мажоритарному резевуванні "2" з "3".
31.Розрахунок показників безвідмовності та безпеки при мажоритарному резервуванні "2" із "3" без відновлення. Виграш надійності в порівнянні з об"єктом без резервування.
32.Розрахунок безвідмовності при ненавантаженому загальному резервуванні.
33.Розрахунок безвідмовності при ненавантаженому роздільному резервуванні.
34. Розрахунок безвідмовності при ненавантаженому резерві без відновлення при роздільному резервуванні.
35.Розрахунок імовірності та середнього часу безвідмовної та безпечної роботи при роздільному ненавантаженому дублюванні.
36. Методика розрахунку запасних приладів при експлуатації систем залізничної автоматики
37.Ковзне ненавантажене резервування. Розрахунок безвідмовності при груповому ненавантаженомку резервуванні.
38. Порівняльна характеристика загального та роздільного навантаженого резервування.
39.Порівняльна характеристика навантаженого та ненавантаженого загального резервування.
40.Порівняльна характеристика загального навантаженого дублювання та мажоритарного резервування з періодичним контролем.
41.Порівняльна характеристика загального навантаженого дублювання та мажоритарного резервування без відновлення.
42.Вплив періодичного контролю на безвідмовность і безпеку резервованих та нерезервованих об"єктів.
43.Розрахунок загальної інтенсивності відмов при навантаженому дублюванні з періодичним контролем.
44. Вплив відновлення на кількісні характеристики безвідмовності та безпеки функціонування нерезервованих систем залізничної автоматики.
45.Вплив відновлення на показники надійності об"єктів з резервуванням.
46.Методика розрахунку показників безвідмовності та безпеки об"єктів при навантаженому дублюванні з відновленнням.
47.Методика розрахунку кількісних характеристик безвідмовності та безпеки при мажоритарному резервуванні з відновленням.
48 Методика розрахунку показників надійності об"єктів при мажоритарному резервуванні "2" із "3" з відновленням.

49.Вплив електромагнітних завад на безвідмовності та безпеку технічних засобів управління та регулювання рухом поїздів.
50. Основні джерела електромагнітних завад та способи їх подавлення. Вплив електромагнітних завад на безвідмовність та безпеку функціонування технічних засобів, навколишне середовище та людину.
51.Основні шляхи проникнення електромагнітних завад в технічні засоби АКСУ та способи захисту від них. Особливості забезпечення електромагнітної сумісності мікропроцесорних пристроїв залізничної автоматики.
52.Випробування систем залізничної автоматики на електромагнітну сумісність. Номенклатура видів випробувань, методика випробувань та основні прилади для їх проведення.

53.Характеристика надійності та безпеки функціонування релейної апаратури залізничної автоматики.
54.Характеристика надійності та безпеки функціонування оптронів, конденсаторів, трансформаторів та резисторів.
55.Характеристика надійності та безпеки функціонування напівполупроводникових елементів та інтегральних мікросхем.
56. Аналіз надійності рейкових кіл.
57.Аналіз надійності основних елементів і пристроів систем електричної централізації.
58.Аналіз надійності основних елементів і пристроів систем автоматичного автоблокування.
59.Аналіз безвідмовності та безпеки функціонування систем автоматичної переїзної сигналізації.
60.Шляхи підвищення надійності та безпеки технічних засобів автоматики та комп"ютерних систем управління на залізничному транспорті.


Склав ____________________ Кустов В.Ф.

 

ЭКЗАМЕНАЦІЙНІ ПИТАННЯ
по курсу “ Надійність систем ”

1.Основні поняття та визначення теорії надійності: надійність, безвідмовність, функційна безпечність, довговічність, ремонтопридатність, збережуваність, пошкодження, відмова, працездатність, справність.
2.Імовірність безвідмовної та безпечної роботи, ймовірність відмови, ймовірність безпечної відмови. Методика визначення за результатами статистичних випробувань.
3.Середній час наробітку до відмови. Середній час наробітку до небезпечної відмови. Статистичне та ймовірнісне визначення.
4.Щільність розподілу наробітку до відмови. Статистичне і аналітичне визначення. Взаємозв"язок з іншими характеристиками безвідмовності.
5.Щільність розподілу наробітку до небезпечної відмови Статистичне і аналітичне визначення. Взаємозв"язок з іншими показниками функційної безпечності.
6.Інтенсивність відмов. Статистичне та ймовірнісне визначення. Взаємозв"язок з іншими показниками надійності.
7.Інтенсивність небезпечних відмов. Статистичне та ймовірнісне визначення. Взаємозв"язок з іншими показниками функційної безпечності.
8. Показники функційної безпечності. Поняття небезпечної відмови. Кількісні та якісні вимоги до технічних засобів керування та регулювання руху поїздів.
9.Експоненційний закон розподілу відмов та його основні характеристики. Визначення та взаємозв"язок показників безвідмовності та функційної безпечності при експоненціальному законі розподілу відмов.
10.Показники надійності об"єктів, що відновлюються. Параметр потоку відмов, середній час відновлення, інтенсівність відновлення, коефіцієнт готовності.
11.Методика визначення показників безвідмовності та функційної безпечності об"єктів за результатами статистичних випробувань.
12.Методика розрахунку показників безвідмовності та функційної безпечності технічних засобів за розрахунково-логічними схемами надійності.
13.Послідовне з"єднання елементів в розрахунково-логічних схемах безвідмовності та функційної безпечності. Розрахунок показників безвідмовності та функційної безпечності при послідовному з"єднанні.
14. Паралельне з"єднанні елементів в розрахунково-логічних схемах надійності об"єктів. Визначення основних показників безвідмовності та функційної безпечності систем.
15.Методика розрахунків показників безвідмовності та функційної безпечності технічних засобів при змішаному з"єднанні їх елементів у розрахунково-логічних схемах надійності.
16.Методика розрахунку показників безвідмовності та функційної безпечності систем за графами їх станів

17.Способи резервування та їх класифікація. Загальна характеристика. Переваги та недоліки різних способів резервування.
18.Методи розрахунку показників безвідмовності та безпечності резервованих об"єктів.
19.Розрахунок функційної безпечності при загальному навантажувальному резервуванні. Особливості розрахунку у разі використання розв’язувального елемента «І».
20.Розрахунок імовірності безпечної роботи та середнього наробітку до небезпечної відмови при загальному навантажувальному дублюванні.
21.Розрахунок безвідмовності при навантажувальному роздільному резервуванні з розв’язувальним елементом «І».
22. Розрахунок функційної безпечності у разі використання оптимального роздільного резервування.
23.Розрахунок ймовірності безвідмовної та безпечної роботи, середнього наробітку до відмови та небезпечної відмови у разі використання роздільного навантажувального дублювання.
24.Мажоритарне резервування. Розрахунок показників безвідмовності та функційної безпечності при мажоритарному резервуванні "n" із "m". Особливості розрахунку функційної безпечності у разі використання мажоритарного резервування.
25. Розрахунок показників безвідмовності та функційної безпечності об"єктів у разі використання мажоритарного резервування "2" із "3" без відновлення.
27.Розрахунок показників безвідмовності та безпечності при мажоритарному резервуванні "2" із "3" без відновлення. Виграш надійності в порівнянні з об"єктом без резервування.
28.Розрахунок функційної безпечності у разі використання ненавантажувального загального резервування.
29.Розрахунок безвідмовності у разі використання ненавантажувального роздільного резервування.
30. Розрахунок безвідмовності при ненавантажувальному резерві без відновлення при роздільному резервуванні.
31.Розрахунок імовірності безпечної роботи та середнього наробітку до небезпечної відмови у разі використання роздільного ненавантажувального дублювання.
32.Розрахунок імовірності безвідмовної роботи та середнього наробітку до відмови у разі використання роздільного ненавантажувального дублювання.
33. Методика розрахунку запасних приладів при експлуатації комп’ютерних систем
34.Ковзне ненавантажувальне резервування. Розрахунок безвідмовності у разі використання ковзного ненавантажувального резервування.
35.Порівняльна характеристика загального та роздільного навантажувального резервування.
36.Порівняльна характеристика навантажувального та ненавантажувального загального резервування.
37.Порівняльна характеристика загального навантажувального резервування та мажоритарного резервування «n із m».
38.Порівняльна характеристика загального навантажувального дублювання та мажоритарного резервування «2 із 3» без відновлення.
39.Порівняльна характеристика загального навантажувального дублювання та мажоритарного резервування «2 із 3» з періодичним контролем.

40.Вплив періодичного контролю на безвідмовность і функційну безпечність резервованих та нерезервованих об"єктів.
41.Розрахунок загальної інтенсивності відмов при навантажувальному резервуванні з періодичним контролем.
42. Розрахунок імовірності безпечної роботи, середнього наробітку до небезпечної відмови у разі використання навантажувального резервування з періодичним контролем
43.Розрахунок імовірності безвідмовної роботи, середнього наробітку до відмови у разі використання навантажувального резервування з періодичним контролем
44.Вплив відновлення на показники безвідмовності та функційної безпечності нерезервованих систем.
45.Вплив відновлення на показники безвідмовності та функційної безпечності об"єктів із резервуванням.
46.Методика розрахунку показників безвідмовності та функційної безпечності об"єктів при навантажувальному дублюванні з відновленням.
47.Методика розрахунку показників безвідмовності та функційної безпечності при мажоритарному резервуванні об"єктів з відновленням.
48.Методика розрахунку показників безвідмовності та функційної безпечності об"єктів при не навантажувальному дублюванні з відновленням.
49 Методика розрахунку показників безвідмовності та функційної безпечності при мажоритарному резервуванні "2" із "3" об"єктів з відновленням.

50.Вплив електромагнітних завад на безвідмовності та функційну безпечність технічних засобів управління та регулювання рухом поїздів.
51. Основні джерела електромагнітних завад та способи їх подавлення. Вплив електромагнітних завад на безвідмовність та функційну безпечність технічних засобів, довкілля та людину.
52.Основні шляхи проникнення електромагнітних завад в технічні засоби та способи захисту від них. Особливості забезпечення електромагнітної сумісності мікропроцесорних пристроїв.
55.Випробування систем на електромагнітну сумісність. Номенклатура видів випробувань, методика випробувань та основні прилади для їх проведення.

56. Загальна характеристика чинників, які впливають на надійність та функційну безпечність комп’ютерних систем.
57. Основні напрямки підвищення та забезпечення потрібної функційної безпечності та безвідмовності комп’ютерних систем.
58. Вплив комплектуючих виробів і режимів їх функціонування на надійність об"єктів. Особливості вибору комплектуючих виробів для комп’ютерних систем.
59.Вплив структури об"єкту на його безвідмовність та функційну безпечність .
60.Класифікація зовнішних впливів на технічні засоби комп"ютерних систем та їх аналіз.
61.Випробування як важливий чинник підвищення надійності та функційної безпечності систем. Види випробувань, вхідний контроль елементів.
62.Випробування систем на безвідмовність та функційну безпечність. Основні етапи доказу функційної безпечності технічних засобів комп’ютерних систем.
63. Структура документа «Доказ функційної безпечності технічних засобів».
64.Шляхи підвищення надійності та функційної безпечності технічних засобів комп"ютерних систем.