试析两种计算机联锁系统可靠性与安全性
  • 试析两种计算机联锁系统可靠性与安全性
  • 文章片段: 论文简介:试析两种计算机联锁系统可靠性与安全性计算机论文(2)系统的安全性冗余结构  计算机联锁系统的安全性冗余结构就是指为了使系统的安全性指标达到或超过目标值而采取的冗余结构,往往采用双机同时工作并彼此间进行频繁比较的二取二二重结构。  计算机联锁系统既要求有比较高的可靠性指标,又要求有比较高的安全性指标,就是将可靠性与安全性的系统结构结合起来,形成二乘二取二

试析两种计算机联锁系统可靠性与安全性

两种计算机联锁系统可靠性与安全性分析引言:可靠性和安全性是计算机联锁系统的重要性能指标。本文对计算机联锁系统这两项指标做了介绍,再通过二乘二取二和三取二两种冗余结构对可靠性和安全性进行计算分析和比较,发现采用不同冗余结构对车站联锁系统的影响不同,从而为铁路车站计算机联锁制约系统的选型提供了技术支持。
  随着铁路的快速发展,信号设备也得到不断更新。铁路车站计算机联锁系统是以计算机技术为核心,采用通信技术、可靠性与容错技术以及“故障—安全”技术实现铁路车站要求的实时制约。目前,应用的较广泛的计算机联锁系统有双机热备,二乘二取二,三取二系统等。由于车站计算机联锁制约系统直接关系到列车的运转安全,其可靠性和安全性指标是进行系统选型的重要因素,因此,对采用不同冗余结构的车站联锁制约系统的可靠性和安全性进行分析和比较,有着十分重要的现实作用。
  1.计算机联锁系统的可靠性和安全性
  铁路车站计算机联锁制约系统的可靠性是指规定的时间内,规定的条件下,系统完成规定功能的概率;而其安全性,是指衡量系统在发生故障时不导致危险侧输出的能力,两者关系紧密相连。如果系统的可靠性越高,其发生故障的概率就越小,故障发生时产生危险侧输出的概率也就越小,则系统的安全性也越高。
  通常,系统的可靠性是通过可靠度R(t)与平均故障间隔时间MTBF这两个指标来衡量;而系统的安全两种计算机联锁系统可靠性与安全性相关范文由论文的好帮手http://www.zidir.com提供,转载请保留****.性则是通过安全度S (t)指试析两种计算机联锁系统可靠性与安全性标来描述。
  我们假定采用不同冗余结构构成的系统是由相同的单机系统构成的,考虑到车站联锁制约系统中多为电子元器件,而元器件的失效分布可视为指数分布,因此,令计算机联锁制约系统的单机系统的可靠度为
  R(t)=e-λt ,式中λ为失效率,则平均故障间隔时间为
  MTBF= R(t) dt= ;
  同样地,如果用a表示单机系统发生的故障为危险侧故障的概率,系统发生的故障为危险侧的故障的检出率为δ,其中a与δ有关,,则系统的可靠度和安全度之间的关系为
  S(t)=1-a×[1-R(t)] ;
  可见,系统的可靠性直接影响系统的安全性,必须将二者有机地结合起来,在对车站计算机联锁制约系统的可靠性进行分析的基础上分析其安全性。
  2.二乘二取二和三取二系统
  计算机联锁系统一般采用冗余结构来提高其可靠性和安全性,其实质在于增加相同性能的模块,这些模块从完成系统功能的角度来看是多余的,但从提高系统运转的可靠性和安全性来看,却是必要的。
  (1)系统的可靠性冗余结构
  计算机联锁系统的可靠性冗余结构,就是指为了使系统的可靠性指标达到或
  者超过目标值而采用的冗余结构。系统的可靠性冗余结构,往往采用双机热备二重系统。
  (2)系统的安全性冗余结构
  计算机联锁系统的安全性冗余结构就是指为了使系统的安全性指标达到或超过目标值而采取的冗余结构,往往采用双机同时工作并彼此间进行频繁比较的二取二二重结构。
  计算机联锁系统既要求有比较高的可靠性指标,又要求有比较高的安全性指标,就是将可靠性与安全性的系统结构结合起来,形成二乘二取二和三取二的系统结构。
  3.两种计算机联锁系统的可靠性和安全性分析
  由以上系统图和前面分析系统的可靠性和安全性指标计算,很容易得到二乘二取二系统和三取二系统的性能指标。
  采用二乘二取二冗余结构构成的系统的可靠度为
  R1= 1-(1-R2)(1-R2)=2R2-R4 ;
  其平均故障间隔时间为
  MTBF1= R1(t) dt = - = ;
  其发生的故障为危险侧故障的概率为
  a1=4a2(1-δ) ;
  则二乘二取二冗余结构构成的系统的安全度为
  S1=1-a1×(1-R1)=1-4a2(1-δ)(1-R2)2 ;
  而采用三取二冗余结构构成的系统的可靠度为
  R2=R3 +3R2(1-R) =3R2-2R3 ;
  其平均故障间隔时间为
  MTBF2= R2(t) dt = - = ;
  其发生的故障为危险侧故障的概率为
  a2=3a×2a×(1-δ)=6a2(1-δ);
  则三取二冗余结构构成的系统的安全度为
  S2=1-a2×(1-R2)=1-6a2(1-δ)(1-3R2+2R3);
  对上面的计算结果进行比较分析,可以发现不同的冗余结构对车站计算机联锁制约系统可靠性和安全性的影响是不同的。由于铁路车站计算机联锁制约系统所选取的单机系统,其可靠度指标通常可以达到R>85%,a<5%, >95%,在这种情况下,三取二冗余结构构成的制约系统的可靠性,在可靠度指标和平均故障间隔时间指标上,都比二乘二取
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