Показатели сохраняемости

Отказы аппаратуры и входящих з нее элементов наблюдаются не только в процессе работы, но и в процессе хранения. Количественно со­храняемость можно оценивать интенсивностью отказов элемента или средним временем между отказами при хранении. Есть также и специфи­ческие показатели сохраняемости.

Гамма-процентный срок сохраняемости - продолжительность хранения, в течение которой у объекта сохраняются установленные пока­затели с заданной вероятностью процентов.

Средний срок сохраняемости Т_с - математическое ожидание срока сохраняемости.

10. Показатели безопасности

Системы ЖАТ относятся к системам управления ответственными технологическими процессами, поэтому для данных систем очень важно обеспечение свойства безопасности. При этом приходится считаться с тем, что «абсолютная безопасность», как и «абсолютная надежность», не могут быть достигнуты из-за ограниченности выделяемых для их обеспечения средств, невозможности достижения такого абсолюта вследствие ограни­чений по уровню развития науки, техники, технологий; случайной, объек­тивной природы отрицательно влияющих на безопасность факторов.

Для количественной оценки уровня безопасности СЖАТ используют показатели, характеризующие их безотказность и ремонтопригодность по опасным отказам [20]: наработка до опасного отказа или между опасными отказами; вероятность безопасной работы или опасного отказа; интенсив­ность или параметр потока отказов, коэффициент готовности, коэффици­ент простоя, время восстановления.

Показатели живучести

Система, обладающая свойством живучести, проявляет его в свойст­ве постепенной деградации за счет введения как пассивных, так и активных средств обеспечения живучести. В результате система приходит в новое устойчивое состояние, например, что-то отключив и изменив тем самым свою структуру. Свойство живучести рассматривают, например, для систем диспетчерской централизации [37].

Показатели живучести классифицируют по состоянию системы и по результатам выполнения задания.

Обозначим через А_п - событие, соответствующее и-кратному появлению неблагоприятного воздействия, а через F - функцию работоспособ­ности системы. Функция F равна единице, если система работоспособна, и нулю, когда система неработоспособна. Тогда условный закон уязвимо­сти системы (1.24)

есть вероятность потери ее работоспособности при n-кратном неблагоприятном воздействии.

Выживаемость системы при n-кратном неблагоприятном воздействии (1.25)

Будем измерять ущерб, нанесенный системе неблагоприятным воз действием, дефектом, появившимся в системе от такого воздействия. Это может быть, например, один элемент, удаленный из системы в результате неблагоприятного воздействия. Критическим называют минимальное чис­ло дефектов, при котором происходит потеря работоспособности системы.

Количественно запас живучести системы оценивают по формуле (d- живучесть) [21]

(1.26)
где с — критическое число дефектов.

Другой вариант оценки запаса живучести (т-живучесть)

(1.27)

где т - максимальное число дефектов, которое еще может выдержать сис­тема без потери работоспособности.

Живучесть оценивают также по среднему числу неблагоприятных воздействий, приводящих к потере работоспособности системы,

(1.28)

Тогда средний запас живучести

(1.29)

Здесь к - математическое ожидание неблагоприятных воздействий, задаваемое выражением (1.28).

11.Критерии выбора осн. показателей надежности

Выбор показателей надежности заданного объекта ЖАТ по реко­мендациям Организации сотрудничества железных дорог (памятка ОСЖД Р-855) необходимо производить с учетом следующих критериев: класса объекта с точки зрения особенностей восстановления его работоспособно­сти, группы надежности в зависимости от серьезности последствий отказа, режима эксплуатации и ограничений времени использования.

Объекты по классам делятся следующим образом:

класс 1 — невосстанавливаемые объекты для общего пользования, а не специально для ЖАТ (конденсаторы, резисторы, полупроводниковые приборы и др.);

класс 2 — невосстанавливаемые объекты, предназначенные прежде всего специально для устройств ЖАТ (светофорные лампы, монолитные функциональные блоки и др.);

класс 3 - восстанавливаемые объекты всех видов, предназначенные как специально для устройств ЖАТ, так и для общего пользования (стре­лочные электроприводы, релейные блоки, комплексное оборудование и узлы и пр.).

Группа надежности объекта определяется, исходя из следующего: группа I - объекты, у которых все предполагаемые отказы должны Привести устройство в безопасное для движения поездов состояние с це­лью предотвращения прямой угрозы жизни людей и значительного мате­риального и морального ущерба (устройства ЭЦ, автоблокировки, пере­ездной автоматики, рельсовые цепи, реле СЦБ первого класса, компарато­ры мажоритарных систем и др.);

группа II - объекты, отказы которых не влияют непосредственно на безопасность движения поездов, а приводят к задержкам в движении (наборная группа ЭЦ, диспетчерская централизация, лампы накаливания и др-);

группа III — объекты, которые непосредственно не влияют на безопасность движения поездов, и их отказы не оказывают значительного влияния на работоспособность устройств ЖАТ и на бесперебойность движения поездов (диспетчерский контроль, индикаторные и диагностические элементы, непереносные измерительные приборы и др.).

Режимы эксплуатации различают следующие:

непрерывная эксплуатация - объект работает постоянно, без перерыва, за исключением времени восстановления;

периодическая эксплуатация - объект работает в определенные периоды, которые определяются, например, графиком движения поездов (большинство устройств ЖАТ); оперативная эксплуатация - объект работает только в определенных случаях и только временно при повреждениях, авариях и других предусмотренных ситуациях (например, устройства искусственного размыкания маршрутов, пригласительные сигналы, временные посты и др.).

В случае возможности включения объекта в различные режимы выбирается режим с более высокими требованиями эксплуатации Работа каждого объекта прекращается во время его ремонта, профилактики или окончания срока службы с последующим изъятием из эксплуатации. Ограничение времени использования может быть вынужденным или назначенным.

Вынужденное время использования, когда производится прекращение (восстанавливаемые объекты) или окончание (невосстанавливаемые объекты) срока службы вследствие внезапного отказа или после обнаружения несоответствия объекта предписанным техническим параметрам по результатам текущих измерений или диагностики.

Назначенное время использования, когда работа объекта прекра­щается в заранее установленные сроки в целях их профилактики или изме­рения и диагностики, а также когда объекты планомерно исключаются из эксплуатации. Рекомендуемые ОСЖД показатели надежности для устройств ЖАТ в зависимости от их соответствия указанным критериям приведены в табл.

Таб 1.2 Выбор основных показателей надежности устройств ЖАТ.

Причины отказов.

Причина отказа - это явления, процессы, события и состояния, обусловившие возникновение отказа объекта. Исследование причин отказа требует привлечения физической теории надежности и ряда инженерных дисциплин.

К явлениям, вызывающим отказы устройств ЖАТ, относятся пла­стическая деформация, разупрочнение поверхностей и т.п. К процессам могут быть отнесены изнашивание, рост трещин, коррозия, эрозия, старе­ние материалов и т.п. Отказы могут появляться как результат, например, следующих событий: появление перегрузок, изменение напряжения в сети, попадание абразива в масло, нарушение установленных режимов и правил эксплуатации и т.д. Состояниями изделий, приводящими к отказам, могут быть макро- и микротрещины, дефекты сборок и пр.

Отказы:

Конструкционные отказы, возникающие в результате несовершенства или нарушения установленных правил и (или) норм кон­струирования объекта (недостаточная защищенность от воздействий внешней среды, неправильный выбор материалов и смазок и пр.). Сюда же ложно отнести для СЖАТ недоработки типовых проектов и проектные шибки.

Производственные относятся отказы, возникшие в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления, строительства, монтажа объекта. К наиболее типичным дефектам технологии можно отнести: дефекты из-за неправильного состава материала (повышенная пластичность, недостаточная электропроводность); ошибки при механической обработке (задиры, заусенцы, трещины, прорезы); дефекты сварки (трещины, остаточные напряжения, недостаточная глубина шва термические повреждения отдельных участков основного материала и т.п.); дефекты при обработке поверхностей (химическая диффузия, ухудшение механических свойств материала и т.п.); дефекты сборки (повреждения поверхностей или изоляции, задиры, внесение абразива, несоответствие размера деталей и т.п.); дефекты монтажа (плохое качество пайка слишком большое натяжение или надкусывание монтажных проводов и т.п.); дефекты строительства (нарушение правил прокладки или изоляции напольных кабелей и др.).

Эксплуатационные отказы, возникающие в результате нарушения установленных правил или условий эксплуатации объекта: не правильное, несвоевременное или некачественное техническое обслуживание; низкое качество проверки или ремонта в контрольно измерительных пунктах (КИП), ремонтно-технологических участках (РТУ), мастерских и т.п.

При исследовании причин отказов должен проводиться анализ ре жимов и условий эксплуатации, а также действующих нагрузок. Нагрузки влияющие на надежность объекта, могут определяться внешними факто рами или функционированием самого объекта. К внешним для устройств ЖАТ относятся: климатические, механические, электромагнитные, радиационные, биологические воздействия, влияние технического обслуживания (ТО) и ремонта. При функционировании изделия возникают нагрузки обусловленные нагревом отдельных элементов или части их поверхности деформациями, неравномерностью износа и другими факторами. Анализ причин отказов проводится с целью обоснованной разработки мероприятий по их предотвращению как в серийно изготавливаемых и эксплуатируемых изделиях, так и во вновь разрабатываемых устройствах и системах с конструктивно-технологическим и схемным подобием. Выяв­ление причин отказа в соответствии с РД 50-514-84 «Надежность в технике Порядок проведения анализа причин отказов изделий» рекомендуется (производить в следующем порядке: установление факта отказа, внешних (проявлений отказа, вида отказа, технической сущности отказа и причин отказа.

Факт отказа определяют на основании критериев отказа, установленных нормативно-технической документацией.

Внешнее проявление отказа устанавливается органолептическими методами без использования диагностических средств. К ним относятся, например, шум в редукторе, запах гари при работе электродвигателя или (появление дыма, несоответствие показаний светофора фактическому со­стоянию блокучастков или стрелочных секций и т.п.

Вид отказа устанавливают после проведения диагностических процедур. К видам отказов относятся, например: износ зубьев шестерен, раз­рушение подшипника, завышенное сопротивление токопроводящего стыка рельсовой линии и т.п.

Техническая сущность характеризует физико-технические факто­ры, приводящие к данному виду отказа. (перекос шестерен, отсутствие приработки, попадание постороннего предмета взацепление и др.) для повышенного сопротивления токопроводящего стыка - увеличение переходного сопротивления между тросом и манжетой или переходного сопротивления между стыковым соединителем и рельсом.

Причиной отказа, например, приварного стыкового соединителя может быть низкое качество его изготовления или приварки; несвоевременная замена соединителей, выработавших свой ресурс.

При анализе причин отказов большое распространение получила схема Исикавы, представляющая собой дерево событий и позволяющая наглядно выявить основные факторы, влияющие на надежность изделия [12]. Пример схемы Исикавы для анализа причин отказов аппаратуры ЖАТ приведен на рис. 2.1. Явления (факторы), влияющие на результаты показывают на этой схеме стрелками, направленными к центральной линии, изображающей конечный результат - показатель надежности, внешнее проявление отказа, критерий отказа.