СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ С ОЦЕНКОЙ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ
METHOD FOR IMPROVING RELIABILITY OF RAILROAD AUTOMATION AND TELEMECHANICS SYSTEMS WITH EVALUATION OF EFFICIENCY THEREOF

Изобретение относится к средствам автоматизации процессов контроля, диагностирования и мониторинга технического состояния и технического обслуживания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) и может быть использовано для оперативного планирования работ но устранению неисправностей или их подавлению, а также оценки эффективности выполнения плана повышения надежности (ЖАТ).
Известна система технического диагностирования и мониторинга (RU, №95153, U1), содержащая по крайней мере один линейный пункт диагностирования, соединенный со станционными контроллерами, подключенными через станционные преобразователи к системам железнодорожной автоматики и телемеханики. Линейный пункт диагностирования включает концентратор и соединен с возможностью управления с перегонным контроллером, соединенным с перегонными первичными преобразователями, подключенными к устройствам ЖАТ. Центральный пост диагностирования и мониторинга соединен через аппаратуру передачи данных с линейными пунктами диагностирования и включает по крайней мере одну станцию связи, сервер центрального поста и автоматизированные рабочие места пользователей дистанционного уровня, объединенные в локальную вычислительную сеть. Введен центр диагностирования и мониторинга, соединенный с центральными постами диагностирования и мониторинга и включающий сервер центра и автоматизированные рабочие места пользователей центра, объединенные в локальную вычислительную сеть. Автоматизированное рабочее место электромеханика оборудовано программно-аппаратными средствами автоматизации работ по техническому обслуживанию устройств ЖАТ, обеспечивающими измерение электрических параметров устройств ЖАТ, формирование и документирование журналов автоматизированного учета результатов измерений, формирование и документирование таблиц нормативной и справочной информации, выявление в автоматическом режиме факта проведения технического обслуживания устройств ЖАТ эксплуатационным персоналом.
Эта система решает задачу обеспечения передачи комплексной информации о функционировании устройств ЖАТ потребителям для уменьшения трудозатрат по проведению измерений и фиксации параметров при техническом обслуживании устройств ЖАТ.
Преимуществом системы является оперативное устранение неисправностей устройств ЖАТ, ее ограничением - невозможность формирования краткосрочного или достаточно продолжительного плана по улучшению функционирования отдельной станции или перегона и, соответственно, оценки эффективности его выполнения.
Патент США US 8538611 «Multi-level railway operations optimization system and method» (RU, №2359857, C2) раскрывает оптимизированную работу железнодорожного транспорта, а точнее, способ эксплуатации железнодорожного транспорта с помощью многоуровневого системного подхода, включающего в себя сбор ключевых данных на каждом уровне и обмен данными с другими уровнями системы.
Техническим решением этого изобретения является создание многоуровневой системы для управления системой железнодорожного транспорта и ее рабочими компонентами, которые включают в себя два уровня, предназначенных для оптимизации работы, которые содержат рабочие параметры, задающие рабочие характеристики. Рабочие параметры обоих уровней взаимозаменяемы Вопросы формирования краткосрочного или достаточно продолжительного плана по улучшению функционирования отдельной станции или перегона и, соответственно, оценки эффективности его выполнения в этом патенте не рассматриваются.
Известен способ удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики (RU, №2384886, С2), включающий сбор дискретной информации и/или аналоговой информации о состоянии устройств ЖАТ, преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму, определение состояния устройств ЖАТ «включено/выключено» путем сравнения дискретной информации со значением порога срабатывания, передачу собранной информации об устройстве ЖАТ по цифровым каналам связи на автоматизированное рабочее место, программным способом отслеживание и оценку технического состояния устройств ЖАТ. Измеряемые аналоговые сигналы с территориально разнесенных объектов с помощью аналоговых коммутаторов поочередно подключают к аналоговой линии связи, по которой передают на вход централизованного многофункционального измерителя, измеряющего параметры входящих аналоговых сигналов и сопротивление изоляции кабелей монтажа устройств ЖАТ, не оборудованных сигнализаторами заземления. Централизованным многофункциональным измерителем преобразуют в цифровую форму и передают в цифровой канал связи. Заданием внешнего опорного сигнала управляют значением порога срабатывания, и таким образом определяют состояния дискретных устройств ЖАТ «включено/выключено» в схемах с различными диапазонами переменных или постоянных напряжений представления дискретной информации.
Этот способ направлен на решение конкретных технических задач: уменьшение стоимости удаленного мониторинга и технической диагностики устройств ЖАТ за счет сокращения количества специализированных измерителей, расширение набора измеряемых параметров сигналов, обеспечение безопасности подключения и исключения влияния устройств мониторинга па диагностируемые устройства ЖАТ, а также упрощение практической реализации измерения сопротивления изоляции монтажа устройств СЦБ и определения состояния дискретных устройств ЖАТ «включено/выключено» в схемах с различными диапазонами переменных или постоянных напряжений представления дискретной информации.
Вопросы по формированию плана по улучшению функционирования устройств ЖАТ для отдельной станции или перегона и, соответственно, оценки эффективности его выполнения в этом патенте не рассматриваются.
Известна Комплексная автоматизированная система управления хозяйством централизации, сигнализации и блокировки второго поколения АСУ-Ш-2, «РОСЖЕЛДОРПРОЕКТ», Гипротранссигналсвязь, Октябрь 2008 г.
По сути АСУ-Ш-2 является базой данной, а компоненты (подсистемы, связанные с нею) решают различные задачи.
АСУ-Ш-2 имеет возможность связи с такими системами, как КЗ ОУ ЖАТС - Комплекс задач "Учет и анализ отказов, повреждений и неисправностей устройств ЖАТС" предназначен для автоматизации следующих задач на всех уровнях управления хозяйством сигнализации, централизации и блокировки (хозяйство Ш):
- сбор данных о нарушениях работы устройств ЖАТС;
- оперативный анализ причин нарушений работы устройств ЖАТС;
- планирование мероприятий по недопущению повторения отказов;
- формирование оперативных и отчетных документов;
- представление необходимой информации для реализации функций управления других комплексов задач.
С системой ЕК АСУИ - единой корпоративной автоматизированной системой управления инфраструктурой.
КАС АНТ - комплексной автоматизированной системой учета, контроля устранения отказов технических средств и анализа их надежности.
С системой КЗ АЛНС - комплекс задач "Учет и анализ нарушений работы устройств АЛСН, САУТ, КЛУБ",
где АЛСН - автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия;
САУТ - система автоматического управления торможением поездов;
КЛУБ - комплексное локомотивное устройство безопасности.
С системой КЗ Мониторинг, в которой пользователи получат доступ к результатам вычислений по внутренней сети передачи данных на сайте автоматизированной системы расчетов.
Па текущий момент ограничениями АСУ-Ш-2 является отсутствие возможности планирования работ. Функция планирования работ в рамках технического обслуживания и ремонта делегирована ЕК АСУИ, которая в свою очередь позволяет планировать работы с различной периодичностью в соответствии нормативными документами. При этом реальное состояние устройств инфраструктуры при планировании работ не учитывается.
Наиболее близким для заявленного способа является техническое решение, описанное в статье «Автоматизация технологии риск менеджмента в хозяйстве автоматики и телемеханики». Автоматика, связь, информатика, выпуск №11/2017 (УДК 004.896:311:656.25), согласно которой разработана и внедрена автоматизированная система анализа надежности технических средств железнодорожной автоматики и телемеханики АС АНШ, созданная на основе методологии УРРАН - управления ресурсами, рисками и анализом надежности. АС АНШ позволяет осуществить оценку рисков потерь поездо-часов из-за отказов систем ЖАТ и показателей их надежности.
Оценка рисков потерь поездо-часов из-за отказов систем ЖАТ и показателей их надежности сложна и базируется на обработке большого объема статистических данных, применении аналитических моделей, численных методов и аппарата теории вероятностей. Уровни риска оценивают с помощью матриц рисков, представляющих собой реализацию модели ALARP - «as low as reasonably practicable» - низкий, насколько это возможно, описывающей некоторую абстракцию, позволяющую более наглядно оценивать результаты. В статье представлена структура системы и описан процесс ее создания. Приведены ее выходные формы, позволяющие оценить состояние технических средств и деятельность структурных подразделений хозяйства автоматики и телемеханики.
Известное техническое решение ограничивается оценкой состояния технических средств и деятельности структурных подразделений хозяйства автоматики и телемеханики, который выполняет АС АНШ.
Недоработкой такой системы является ее достаточная сложность и отсутствие возможности формирования проекта плана последующих работ, оценки эффективности их выполнения для снижения вероятности возникновения потерь поездо-часов из-за отказов технических средств ЖАТ.
Решаемой изобретением задачей является улучшение технико-эксплуатационных характеристик, создание плана профилактических работ и оценка его эффективности.
Технический результат, полученный при использовании изобретения, - снижение вероятности возникновения потерь поездо-часов из-за отказов технических средств ЖАТ, а также упрощение и оперативное формирование плана работ по устранению отказов технических средств ЖАТ и оперативной оценке выполнения плана.
Для решения поставленной задачи с достижением технического результата в известном способе повышения надежности систем железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ), заключающийся в том, что используют данные, хранящиеся на сервере АСУ-Ш-2 - комплексной автоматизированной системы управления хозяйством централизации, сигнализации и блокировки второго поколения такие, как инцидент, фактический уровень риска, допустимая интенсивность отказа технических средств 1 и 2 категории, фактическая интенсивность отказов технических средств 1 и 2 категории, в структуру инцидента входят данные об объекте, о типе инцидента, категории отказа технических средств, о классификаторе инцидента 1-го уровня, о классификаторе инцидента 2-го уровня, о дате и времени начала инцидента, о примечании инцидента, о потере поездо-часов, об активе инцидента. Согласно изобретению, вводят сервер приложений, в состав которого входит модуль связи с внешними системами, модуль расчетов, база данных, сайт сервера приложений и таймер, связанный модулем расчетов и модулем связи с внешними системами. Сервер приложений принимает при помощи модуля связи с внешними системами указанные данные от сервера АСУ-Ш-2. При помощи модуля расчетов сервер приложений вычисляет для выбранного объекта показатели такие, как интенсивность инцидентов, фактический уровень риска, прогнозный уровень риска, ожидаемую интенсивность инцидентов, проводит анализ Парето, формирует проект плана повышения надежности (ППН). Сервер приложений оценивает эффективность ППН и из модуля расчетов записывает в его базу данных показатели - интенсивность инцидентов, ожидаемую интенсивность инцидентов, проект ППН, оценку эффективности ППН, которые для выбранного объекта отображает на его сайте и при помощи модуля связи с внешними системами передает на сервер АСУ-Ш-2.
Возможны дополнительные варианты осуществления способа, в которых целесообразно, чтобы
- модуль расчетов сервера приложений производил промежуточную оценку эффективности ППН и итоговую оценку эффективности ППН;
- показатели сервера приложений при помощи модуля связи с внешними системами передавали на серверы комплекса задач "Учет и анализ отказов, повреждений и неисправностей устройств ЖАТС" - "КЗ ОУ ЖАТС", единой корпоративной автоматизированной системы управления инфраструктурой - "ЕК АСУИ", комплексной автоматизированной системы учета, контроля устранения отказов технических средств и анализа их надежности - "КАС АНТ", комплекса задач "Учет и анализ нарушений работы устройств АЛСН, САУТ, КЛУБ" - "КЗ АЛНС" и системы "КЗ Мониторинг";
ш
- при формировании проекта ППН сервер приложений запускал таймер и определял наступление времени формирования проекта ППН, при наступлении этого времени сервер приложений при помощи модуля связи с внешними системами забирает из базы данных сервера АСУ-Ш-2 те данные по объектам, для которых происходит формирование проекта ППН, и приводит данные к общей классификации первого уровня - тип устройств и второго уровня - элементы типов устройств, в модуле расчетов сервера приложений сравнивают фактическую и допустимую интенсивности отказов технических средств 1 и 2 категории объекта, если фактическая интенсивность превышает допустимую, то для объекта определяют прогнозный уровень риска и проверяют его уровень, если фактическая интенсивность отказов технических средств 1 и 2 категории не превышает допустимую, то выполняют оценку потерь поездо-часов на объекте, если потерь поездо-часов на объекте не было, то объект не включают в проект ППН, если потери поездо-часов на объекте были, то для него выполняют проверку прогнозного уровня риска, если фактическая интенсивность отказов технических средств 1 и 2 категорий превышает допустимую или на объекте произошли потери поездо-часов и если прогнозный уровень риска допустимый или не принимаемый в расчет, то объект не включают в проект ППН, а если уровень риска недопустимый или нежелательный, то объект включают в проект ППН, модуль расчетов для каждого объекта последовательно производит определение интенсивности инцидентов объекта, группировку инцидентов по типу устройств и определение интенсивности инцидентов по типу устройств на объекте, причем определение интенсивности λ инцидентов по объекту, типу устройств и элементам типов устройств выполняется в соответствии с математическим выражением
где
1,2
n - количество отказов технических средств 1 и 2 категорий;
3
n - количество отказов 3 категории;
то
n - количество отступлений от норм содержания устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ);
по
n - количество предотказов системы технической диагностики и мониторинга (СТДМ);
1,2
Т - продолжительность отказов 1 и 2 категории;
3
Т - продолжительность отказов 3 категории;
то
Т - продолжительность отступлений от норм содержания устройств СЦБ;
по
Т - продолжительность предотказов СТДМ;
набл
Т - продолжительность наблюдения за объектом,
В случае если значение какого-то из параметров отсутствует, то оно принимается равным 0.
модуль расчетов определяет долю интенсивности инцидентов типа устройств по объекту и долю интенсивности инцидентов элемента по типу устройств соответствии с математическими выражениями
где
ту
ω - доля интенсивности инцидентов типа устройств по объекту;
ту
λ - интенсивность инцидентов типа устройств;
о
λ - интенсивность инцидентов объекта;
где
э
ω - доля интенсивности инцидентов элемента по типу устройств;
ту
λ - интенсивность инцидентов типа устройств;
э
λ - интенсивность инцидентов элемента;
и сортирует типы устройств по убыванию доли интенсивности инцидентов на объекте для корректного определения накопленной доли, при этом определение накопленной доли устройств определяется путем суммирования нарастающим итогом долей типов устройств по объекту, от большего к меньшему,
модуль расчетов производит проверку накопленной доли интенсивности инцидентов типов устройств при помощи функции анализа Парето, если накопленная доля интенсивности инцидентов типа устройств составляет менее 80%, то проект ППН распространяется на данный тип устройств, а если накопленная доля интенсивности инцидентов более 80%, то проверяется наличие потерь поездо-часов по этому типу устройств, если накопленная доля более 80% и потерь поездо-часов по типу устройств не было, то проект ППН не распространяется на этот тип устройств, поэтому проект ППН осуществляется для всех типов устройств, по которым были допущены потери поездо-часов или накопленная доля интенсивности инцидентов которых не более 80%,
модуль расчетов выполняет группировку элементов типов устройств, включенных в проект ППН для последующего определения их интенсивности инцидентов, при этом определение интенсивности инцидентов элементов по типу устройств выполняется в соответствии с приведенным ранее математическим выражением
модуль расчетов определяет ожидаемую интенсивность инцидентов потока инцидентов на объекте в результате выполнения работ по проекту ППН в соответствии с математическим выражением
где
ож
λ - ожидаемая интенсивность потока инцидентов на объекте;
ф
λ - фактическая интенсивность потока инцидентов объекта;
- интенсивность потока инцидентов типа устройств, включенного в проект ППН;
n - количество типов устройств по объекту, включенных в проект ППН;
после проверки всех типов устройств по всем объектам модуль расчетов формирует проект ППН преимущественно в форме таблицы;
- при оценке эффективности ППН сервер приложений запускал таймер и определял наступление времени оценки эффективности ППН, если время оценки эффективности ППН наступило, то сервер приложений при помощи модуля связи с внешними системами забирает из базы данных сервера АСУ-Ш-2 данные по объектам, включенным в ППН,
если в соответствии со значением по таймеру требуется выполнение промежуточной оценки эффективности плана повышения надежности, то модуль расчетов сервера запускает цикл последовательной проверки всех объектов, включенных в ППН для выполнения промежуточной оценки, модуль расчетов выбирает объект для проверки и проверяет его выполнение, определяет интенсивность инцидентов в соответствии с математическим выражением
где
1,2
n - количество отказов технических средств 1 и 2 категорий;
3
n - количество отказов 3 категории;
то
n - количество отступлений от норм содержания устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ);
по
n - количество предотказов система технической диагностики и мониторинга (СТДМ);
1,2
T - продолжительность отказов 1 и 2 категории;
3
Т - продолжительность отказов 3 категории;
то
Т продолжительность отступлений от норм содержания устройств СЦБ;
по
Т - продолжительность предотказов СТДМ;
набл
Т - продолжительность наблюдения за объектом,
в случае, если значение какого-то из параметров отсутствует, то оно принимается равным 0,
модуль расчетов из базы данных сервера АСУ-Ш-2 при помощи модуля связи забирает данные об интенсивности отказов технических средств 1 и 2 категории и потери поездо-часов по объекту, выполняет сравнение рассчитанных результатов с допустимыми, результаты сравнения при помощи модуля связи записывают в базу данных сервера АСУ-Ш-2 в виде показателей - отчета о промежуточной оценке эффективности плана повышения надежности, уровне интенсивности отказов технических средств, интенсивности инцидентов и наличии потерь поездо-часов, которые также отражают на сайте сервера приложений, после промежуточной оценки эффективности ППН для последнего объекта цикл заканчивают, а сервер приложений переходит в режим ожидания следующего срабатывания таймера, если по таймеру наступил момент формирования итоговой оценки эффективности ППН модуль расчетов запускает цикл последовательной проверки всех объектов, включенных в ППН для выполнения итоговой оценки, модуль расчетов выбирает объект и производит проверку выполнения работ ППН по этому объекту, модуль расчетов определяет уровень риска, в соответствии с которым производит итоговую оценку эффективности ППН с указанием степени выполнения ППН, при этом модуль расчетов формирует отчет о выполнении ППН и уровне риска, в соответствии с которым повышение надежности можно признать эффективной, если только уровень риска оценивается как допустимый или не принимаемый в расчет, после оценки последнего объекта цикл заканчивают, степень выполнения ППН и уровень риска для объекта при помощи модуля связи записывают в базу данных сервера АСУ-Ш-2 и отображают на сайте сервера приложений.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются с помощью варианта его выполнения со ссылками на фигуры.
Фигура 1 изображает структурною схему для реализации заявленного способа;
Фиг. 2 - блок-схему алгоритма для сервера приложений в режиме формирования ППН;
Фиг. 3 - таблицу с входными данными для формирования проекта ППН;
Фиг. 4 - то же, что фиг. 2, продолжение;
Фиг. 5 - таблицу с формой проекта ППН;
Фиг. 6 - блок-схему алгоритма для сервера приложений в режиме оценки эффективности ППН;
Фиг. 7 - таблицу с матрицей рисков и с обозначением уровней рисков,
Фиг. 8 - схематичное изображение эффективного и неэффективного ППН.
На фигуре 1 показана в соответствии с заявленным техническим решением структурная схема сервера 2 приложений с условным наименованием АС АНПШ - автоматизированной системы статистического анализа показателей надежности и прескриптивного управления процессами хозяйства автоматики и телемеханики (сервер АНПШ), реализующего возможность формирования проекта плана повышения надежности систем ЖАТ и оценку его эффективности.
Способ повышения надежности систем ЖАТ (фиг. 1) заключается в том, что используют данные, хранящиеся на сервере 1 АСУ-Ш-2 такие, как инцидент, фактический уровень риска, допустимая интенсивность отказа технических средств 1 и 2 категории, фактическая интенсивность отказов технических средств 1 и 2 категории. В структуру инцидента входят данные об объекте, о типе инцидента, категории отказа технических средств, о классификаторе инцидента 1-го уровня, о классификаторе инцидента 2-го уровня, о дате и времени начала инцидента, о примечании инцидента, о потере поездо-часов, об активе инцидента. Вводят в систему сервер 2 приложений, в состав которого входит модуль 3 связи с внешними системами, модуль 4 расчетов, база 5 данных, сайт 6 сервера приложений и таймер 7, связанный модулем 4 расчетов и модулем 3 связи с внешними системами. Сервер 2 приложений принимает при помощи модуля 3 связи с внешними системами указанные данные от сервера 1 АСУ-Ш-2. При помощи модуля 4 расчетов сервер 2 приложений вычисляет для выбранного объекта показатели такие, как интенсивность инцидентов, фактический уровень риска, прогнозный уровень риска, ожидаемую интенсивность инцидентов, проводит анализ Парето, формирует проект ППН. Сервер 2 приложений оценивает эффективность ППН и из модуля 4 расчетов записывает в его базу 5 данных показатели - интенсивность инцидентов, ожидаемую интенсивность инцидентов, проект ППН, оценку эффективности ППН, которые для выбранного объекта отображает на его сайте 6 и при помощи модуля 3 связи с внешними системами передает на сервер 1 АСУ-Ш-2.
Отказом является событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Отказы 1-й категории - отказы, приведшие к задержке пассажирского, пригородного или грузового поезда на перегоне (станции) на 1 час и более, либо приведшие к транспортным происшествиям или событиям, связанным с нарушением правил безопасности движения и эксплуатации железнодорожного транспорта.
Отказы 2 й категории отказы, приведшие к задержке на перегоне (станции) пассажирского или пригородного поезда продолжительностью от 6 минут до 1 часа, грузового поезда продолжительностью от 15 минут до 1 часа.
Отказы 3-й категории (неисправности) - случаи нарушения нормального функционирования технических средств, не имеющие последствий, относящихся к отказам 1-й и 2-й категории (учет случаев неисправностей производится первоначально в рамках автоматизированных систем управления хозяйств, например, КАС АНТ, ЕК АСУИ, КЗ Мониторинг).
Инцидент - ситуация неисправности на объекте ЖАТ. Понятие несет в себе следующие данные: объект, тип инцидента, категория отказа технических средств, классификатор инцидента 1-го уровня, классификатор инцидента 2-го уровня, дата и время начала инцидента, примечание инцидента, потери поездо-часов, актив инцидента.
Тип инцидента - зависит от системы, из которой он вводился на сервер 1 АСУ-Ш-2 - отказ технических средств (КАС АНТ), отступление в содержании устройств сигнализации, централизации и блокировки СЦБ (ЕК АСУИ), предотказ (КЗ Мониторинг).
Категория отказа технических средств - классификация отказов технических средств, применяемая в ОАО «РЖД», в зависимости от вызванных ими последствий в части задержки поездов по месту отказа, например, 1,2 и 3 категории.
Объект - название станции или перегона, на котором произошел инцидент.
Продолжительность инцидента - время, затраченное на устранение инцидента.
Классификатор инцидента 1-ого уровня - тип устройств, к которому относится инцидент (например, рельсовые линии, светофоры, устройства переездной сигнализации, питающие установки и др.)
Классификатор инцидента 2-ого уровня - элемент типа устройства, к которому относится инцидент (например, для светофоров будут справедливы следующие элементы в соответствии с классификатором 2-ого уровня: светофоры в целом, линзы, лампы и светодиоды, аппаратура СЦБ и др.).
Примечание инцидента - комментарий оператора автоматизированной системы, вносившего данные в сервер 1 АСУ-Ш-2.
Актив инцидента - физический объект которому относится инцидент (например, «Стрелка №1 на станции А»).
Модуль 4 расчетов сервера 2 приложений (фиг. 1) может производить промежуточную оценку эффективности ППН и итоговую оценку эффективности ППН. Для этих целей служит таймер 7- счетчик времени, фиксирующий моменты и передающий сигнал об их наступлении модулю 3 связи и модулю 4 расчетов для начала выполнения их собственных функций. Так, например, модуль 4 расчетов формирует проект ППН один раз в год. Соответственно и модуль 3 связи будет передавать его серверу 1 АСУ-Ш-2 только раз в год. Промежуточную оценку эффективности ППН модуль 4 выполняет один раз в неделю-месяц, соответственно и модуль 3 связи будет передавать в это время информационные показатели.
Показатели сервера 3 приложений при помощи модуля 3 связи с внешними системами (фиг. 1) также можно передавать непосредственно на серверы "КЗ ОУ ЖАТС", "ЕК АСУИ", "КАС АНТ", "КЗ АЛНС" и "КЗ Мониторинг".
Сервер 2 приложений (фиг. 2 при формировании проекта ППН запускает таймер 7 в блоке 11 и определяет наступление времени формирования проекта ППН блоком 12 принятия решений. Если такое время наступило (выход «да» блока 12), блок 13 производит запись в модуль 4 расчетов алгоритм формирования ППН, если время не наступило (выход «нет» блока 12), то данные об этом поступают на вход блока 11. При наступлении этого времени сервер 2 приложений при помощи модуля 3 связи с внешними системами забирает из базы данных сервера 1 АСУ-Ш-2 те данные по объектам, для которых происходит формирование проекта ППН, и вводит их в блок 14. Запрашиваемые данные хранятся в базе данных на сервере 1 АСУ-Ш-2 и имеют структуру в виде таблицы (фиг. 3).
Блок 15 (фиг. 2) приводит эти данные к общей классификации первого уровня - тип устройств, а блок 16 к общей классификации второго уровня - элементы типов устройств. Это требуется, потому что данные в сервер 1 АСУ-Ш-2 поступают из разных автоматизированных систем.
В модуле 4 расчетов функциональным блоком 17 определяют начало цикла формирования перечня объектов, для которых далее будет проводится формирование проекта ППН. Для этого блоком 18 модуля 4 расчетов выполняется поочередный выбор всех объектов.
В блоке 19 принятия решений выполняется сравнение полученных ранее данных из модуля 3 связи с внешними системами о допустимой и фактической интенсивности отказов технических средств 1 и 2 категории. Если фактическая интенсивность отказов 1 и 2 категории меньше допустимой, (выход «нет» блока 19 принятия решений), то блок 20 принятия решений проверят наличие потерь поездо-часов по объекту, если фактическая интенсивность отказов технических средств больше допустимой (выход «да» блока принятия решений 19), то блоком 22 модуля 4 расчетов определяется прогнозный уровень риска для объекта.
В блоке 20 принятия решений модуля 4 расчетов выполняется проверка наличия потерь поездо-часов по объекту. Если потери были (выход «да» блока 20 принятия решений), то блоком 22 модуля 3 расчетов определяется прогнозный уровень риска для объекта, если потерь поездо-часов не было (выход «нет» блока 20 принятия решений), то сведения об этом поступают на вход блока 21, в котором фиксируется то, что объект не будет включен в проект ППН.
В блоке 23 принятия решений принимается решение по объекту, когда его фактическая интенсивность отказов больше допустимой (выход «да» блока 19 принятия решений) или по нему зафиксированы потери (выход «да» блока принятия решений) выполняется проверка его прогнозного уровня рисков. Если прогнозный уровень риска допустимый или не принимаемый в расчет (выход «да» блока 20 принятия решений 23), то сведения об этом поступают в блок 21, если прогнозный уровень риска недопустимый или нежелательный (выход «нет» блока 23 принятия решений), то сведения об том поступают на вход блока 24.
В блоке 24 фиксируется то, что объект включается в проект ППН, цикл проверки объекта заканчивается, о чем поступает информация на функциональный блок 25 модуля 4 расчетов, в котором проверяется условие проверки всех объектов, когда проверены не все объекты цикл начинается снова с блока 18, когда проверка всех объектов выполнена (условие окончания цикла) выполняется переход к функциональному блоку 26 -формирование перечня устройств по объектам.
Функциональный блок 26 модуля 4 расчетов определяет начало цикла формирования перечня устройств по объектам, включенным в проект ППН. Перечень устройств формируется для каждого объекта отдельно, для этого блоком 27 модуля 4 расчетов выполняется поочередный выбор всех объектов. Сведения о выбранном объекте поступают на вход блока 28 модуля 4 расчетов, в котором определяется интенсивность инцидентов объекта.
В блоке 29 выполняется определение количества инцидентов по типу устройства. Рассчитанные данные поступают на вход блока 30, в котором выполняется расчет интенсивности инцидентов типа устройства по объекту.
Сведения об интенсивности инцидентов по типу устройства из блока 30 модуля 4 расчетов поступают на вход функционального блока 32 (фиг. 4).
Функциональный блок 32 модуля 4 расчетов определяет начало цикла и определяет долю интенсивности инцидентов типа устройства но объекту.
В блоке 33 выполняется последовательный выбор типов устройств, данные о выбранном типе устройств поступают на вход блока 34 модуля 4 расчетов, в котором выполняется расчет доли интенсивности типа устройства.
В функциональном блоке 35 выполняется проверка выполнения расчета доли интенсивности инцидентов для всех типов устройств объекта, если проверены не все типы устройств, то цикл начинается снова с блока 33, если доля рассчитана для всех типов устройств (условие окончания цикла), то значения рассчитанных долей поступают на вход блока 36 модуля 4 расчетов.
В блоке 36 модуля 4 расчетов выполняется сортировка типов устройств объекта от большего к меньшему по значению доли интенсивности инцидентов типа устройства, данные о результате сортировки поступают на вход функционального блока 37.
Функциональный блок 37 модуля 4 расчетов определяет начало цикла определения накопленной доли и выбора типов устройств в проект ППН.
В блоке 38 последовательно в порядке, определенном циклом из блоков 32-35 модуля 4 расчетов, выбираются тип устройства. Выбранный тип устройства передается на вход блока 39, в котором выполняется расчет накопленной доли. Значение накопленной доли передается на вход блока 40 принятия.
Блок 40 принятия решений проверяет чтобы значение накопленной доли интенсивности инцидентов типа устройства не превышало 80%, если значение накопленной доли интенсивности инцидентов более 80% (выход «да» блока 40 принятия решений), то сведения об этом поступают на блок 41 принятия решений, если значение накопленной доли интенсивности инцидентов не более 80% (выход «нет» блока 40 принятия решений), то сведения об этом поступают на вход блока 43 модуля 4 расчетов.
Блок 41 принятия решений проверяет наличие потерь поездо-часов по типу устройства, если потерь не было (выход «нет» блока 41 принятия решений), то сведения об этом поступают на вход блока 42, если потери были, то сведения об этом поступают на вход блока 43.
Блок 42 модуля 4 расчетов фиксирует, что рассматриваемый тип устройства по объекту не включается в проект ППН. Сведения из блока 42 поступает на вход функционального блока 44, в котором проверяется условие окончания цикла определения накопленной доли и выбора типов устройств в проект ППН.
В блоке 43 модуля 4 расчетов фиксируется то, что тип устройства включается в проект ППН, цикл определения накопленной доли и выбора типа устройств в проект ППН закапчивается, о чем поступает информация на функциональный блок 44.
В функциональном блоке 44 модуля 4 расчетов проверяется условие проверки всех типов устройств, когда проверены не все типы устройств цикл начинается снова с блока 38, когда проверка всех типов устройств выполнена (условие окончания цикла) выполняется переход к блоку 45.
В блоке 45 модуля 4 расчетов выполняется определение количества инцидентов по элементам типов устройств. Рассчитанные данные поступают на вход блока 46, в котором выполняется расчет интенсивности инцидентов элементов типа устройств по типу устройства, чем заканчивается цикл формирования перечня устройств по объектам, включенным в проект ППН, данные поступают на вход функционального блока 47.
В функциональном блоке 47 модуля 4 расчетов проверяется условие проверки всех объектов, включенных в проект ППП, когда проверены не все объекты цикл начинается снова с блока 27, когда проверка всех объектов выполнена (условие окончания цикла) выполняется переход к функциональному блоку 48.
Функциональный блок 48 определяет начало цикла определения ожидаемой интенсивности инцидентов объектов, включенных в проект ППН.
В блоке 49 модуля 4 расчетов выполняется последовательный выбор объектов, включенных в проект ППН. Данные о выбранном объекте поступает на блок 50.
В блоке 50 модуля 4 расчетов для выбранного объекта определяется разница его интенсивности инцидентов и интенсивности инцидентов типов устройств, включенных в проект ППН. Данные о выполненном расчете передаются на вход функционального блока 51.
В функциональном блоке 51 модуля 4 расчетов проверяется условие расчета ожидаемой интенсивности инцидентов для всех объектов, включенных в проект ППН, когда расчет выполнен не для всех объектов цикл начинается снова с блока 49, когда расчет выполнен для всех объектов (условие окончания цикла) выполняется переход к блоку 52.
В блоке 52 модуля 4 расчетов осуществляется формирование таблицы данных «проект ППН» (фиг. 5). Сформированная таблица данных «проект ППН» передается на вход блока 53.
В блоке 53 модуля 4 расчетов выполняется передача таблицы данных «проект ППН» в модуль 3 связи с внешними системами
В блоке 54 модуля 4 расчетов выполняется передача таблицы данных «проект ППН» в базу данных 5 сервера 2 приложений. Сведения о записи таблицы данных «проект ППН» в базы данных поступают на вход функционального блока 55.
В функциональном блоке 55 модуля 4 расчетов выполняется остановка работы модуля 4 расчетов.
i
Определение интенсивности λ инцидентов по объекту, типу устройств и элементам типов устройств выполняется в соответствии с математическим выражением
где
1,2
n - количество отказов технических средств 1 и 2 категорий;
3
n -  количество отказов 3 категории;
то
n - количество отступлений от норм содержания устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ);
по
n - количество предотказов системы технической диагностики и мониторинга (СТДМ);
1,2
T - продолжительность отказов 1 и 2 категории;
3
Т - продолжительность отказов 3 категории;
то
Т - продолжительность отступлений от норм содержания устройств СЦБ;
по
Т - продолжительность предотказов СТДМ;
набл
Т - продолжительность наблюдения за объектом,
в случае, если значение какого-то из параметров отсутствует, то оно принимается равным 0.
В инциденты входят отказы технических средств (2-я строка фигуры 3) и продолжительность инцидентов (4-я строка фигуры 3). Отсюда при расчете интенсивности инцидентов и выбирается количество отказов третьей категории и их продолжительность.
Долю интенсивности инцидентов типа устройств по объекту и доля интенсивности инцидентов элемента по типу устройств рассчитывается в соответствии с математическими выражениями
где
ту
ω - доля интенсивности инцидентов типа устройств по объекту;
ту
λ - интенсивность инцидентов типа устройств;
о
λ - интенсивность инцидентов объекта;
где
э
ω - доля интенсивности инцидентов элемента по типу устройств;
ту
λ - интенсивность инцидентов типа устройств;
э
λ - интенсивность инцидентов элемента;
Модуль 4 расчетов производит проверку накопленной доли интенсивности инцидентов типов устройств при помощи функции анализа Парето. Если накопленная доля интенсивности инцидентов типа устройств составляет менее 80%, то проект ППН распространяется на данный тип устройств, а если накопленная доля интенсивности инцидентов более 80%, то проверяется наличие потерь поездо-часов по этому типу устройств, если накопленная доля более 80% и потерь поездо-часов по типу устройств не было, то проект ППН не распространяется на этот тип устройств, поэтому проект ППН осуществляется для всех типов устройств, по которым были допущены потери поездо-часов или накопленная доля интенсивности инцидентов которых не более 80%.
Модуль 4 расчетов выполняет группировку элементов типов устройств, включенных в проект ППН для последующего определения их интенсивности инцидентов, при этом определение интенсивности инцидентов элементов по типу устройств выполняется в соответствии с приведенным ранее математическим выражением
Модуль 4 расчетов определяет ожидаемую интенсивность инцидентов потока инцидентов на объекте в результате выполнения работ по проекту ППН в соответствии с математическим выражением
где
ож
λ - ожидаемая интенсивность потока инцидентов на объекте;
ф
λ - фактическая интенсивность потока инцидентов объекта;
- интенсивность потока инцидентов типа устройств, включенного в проект ППН;
n - количество типов устройств по объекту, включенных в проект ППН.
После проверки всех типов устройств по всем объектам модуль 4 расчетов формирует проект ППН преимущественно в форме таблицы (фиг. 5).
При оценке эффективности ППН сервер 2 приложений запускает таймер 7 в блоке 61 (фиг. 6) и определяет наступление времени оценки эффективности ППН блоком 62 принятия решений, если время оценки эффективности ППН наступило (выход «да» блока 62 принятия решений), блок 63 производит запись в модуль 4 расчетов алгоритм оценки эффективности ППН, если время не наступило (выход «нет» блока 62), то данные об этом поступают на вход блока 61. При наступлении этого времени сервер 2 приложений при помощи модуля 3 связи с внешними системами забирает из базы данных сервера 1 АСУ-Ш-2 те данные по объектам, для которых происходит формирование проекта ППН, и вводит их в блок 64. Запрашиваемые данные хранятся в базе данных на сервере 1 АСУ-Ш-2 и имеют структуру в виде таблицы (фиг. 3).
В блоке 65 принятия решений модуля 4 вычислений выполняется выбор типа оценки эффективности ППН, если выполняется промежуточная оценка (выход «да» блока 65 принятия решений), то данные подают на вход функционального блока 66, если выполняется итоговая оценка (выход «нет» блока 65 принятия решений), то данные направляются на вход функционального блока 76.
Функциональный блок 66 модуля 4 расчетов определяет начало цикла промежуточной оценки ППН.
В блоке 67 модуля 4 расчетов выполняется последовательный выбор объектов, включенных в ППН. Данные о выбранном объекте поступает на блок 68.
В блоке 68 модуля 4 расчетов проверяется факт выполнения мероприятий ППН, данные о выполнении ППН поступают на вход блока 69.
В блоке 69 модуля 4 расчетов выполняется определение интенсивности инцидентов. Данные поступают на вход блока 70.
В блоке 70 модуля 4 расчетов выполняется определение интенсивности отказов 1 и 2 категории. Данные поступают на вход блока 71.
В блоке 71 модуля 4 расчетов выполняется проверка наличия потерь по объекту. Данные поступают на вход блока 72.
В блоке 72 модуля 4 расчетов выполняется сравнение рассчитанных показателей с допустимыми, а интенсивности инцидентов с ожидаемой. Данные поступают на вход блока 73.
В блоке 73 модуля 4 расчетов выполняется запись результатов сравнения в базу 5 данных сервера 2 приложений. Сведения о записи данных передаются на вход функционального блока 74.
В функциональном блоке 74 модуля 4 расчетов проверяется условие промежуточной оценки ППН для всех объектов, включенных в ППН, когда оценка выполнена не для всех объектов цикл начинается снова с блока 67, когда расчет выполнен для всех объектов (условие окончания цикла) выполняется переход к блоку 75.
В блоке 75 модуля 4 расчетов формируется отчет о выполнении ППН, соотношении фактической и допустимой интенсивности отказов 1 и 2 категории, фактической, допустимой и ожидаемой интенсивности инцидентов, промежуточная оценка. Сведения о формировании отчета поступают на вход функционального блока 84 модуля 4 расчетов.
В функциональном блоке 84 выполняется остановка работы модуля 4 расчетов.
Функциональный блок 76 модуля 4 расчетов определяет начало цикла итоговой оценки ППН.
В блоке 77 модуля 4 расчетов выполняется последовательный выбор объектов, включенных в ППН. Данные о выбранном объекте поступает на блок 78.
В блоке 78 модуля 4 расчетов проверяется факт выполнения мероприятий ППН, данные о выполнении ППН поступают на вход блока 79.
В блоке 79 модуля 4 расчетов выполняется определение фактического уровня риска. Данные поступают на вход блока 80.
В блоке 80 модуля 4 расчетов выполняется итоговая оценка эффективности. Данные поступают на вход блока 81 модуля 4 расчетов.
Так же, как при формировании ППН интенсивность инцидентов определяется в соответствии с математическим выражением
где
1,2
n - количество отказов технических средств 1 и 2 категорий;
3
n - количество отказов 3 категории;
то
n - количество отступлений от норм содержания устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ);
по
n - количество предотказов система технической диагностики и мониторинга (СТДМ);
1,2
T - продолжительность отказов 1 и 2 категории;
3
Т - продолжительность отказов 3 категории;
то
Т - продолжительность отступлений от норм содержания устройств СЦБ;
по
Т - продолжительность предотказов СТДМ;
набл
Т - продолжительность наблюдения за объектом,
в случае, если значение какого-то из параметров отсутствует, то оно принимается равным 0,
Таким образом (фиг. 1), модуль 4 расчетов из базы данных сервера АСУ-Ш-2 при помощи модуля 3 связи забирает данные об интенсивности отказов технических средств 1 и 2 категории и потери поездо-часов по объекту, выполняет сравнение рассчитанных результатов с допустимыми. Результаты сравнения при помощи модуля 3 связи записывают в базу 5 данных сервера АСУ Ш 2 в виде показателей - отчета о промежуточной оценке эффективности ППН, уровне интенсивности отказов технических средств, интенсивности инцидентов и наличии потерь поездо-часов, которые также отражают на сайте 6 сервера приложений, после промежуточной оценки эффективности ППН для последнего объекта цикл заканчивают, а сервер приложений переходит в режим ожидания следующего срабатывания таймера 7
Если по таймеру 7 наступил момент формирования итоговой оценки эффективности ППН модуль 4 расчетов запускает цикл последовательной проверки всех объектов, включенных в ППН для выполнения итоговой оценки. Модуль 4 расчетов выбирает объект и производит проверку выполнения работ ППН по этому объекту. Модуль расчетов в блоке 79 определяет уровень риска путем построения матрицы рисков (фиг. 7).
На пересечении строки «частота ущерба» и столбца «уровень последствий» находится искомый уровень риска.
На фигуре 7 использованы следующие обозначения:
з доп
n - допустимое значение частоты задержки поездов;
зу доп
Т - допустимое значение потерь поездо-часов
зу
Т - фактическое значение потерь поездо-часов;
з
n - фактическое значение частоты возникновения задержек поездов;
f
k - шаг по оси частот;
c
k - шаг по оси последствий.
Зная значения уровня частоты ущерба и уровня последствий возникновения отказов средств ЖАТ, определяется уровень риска.
з доп
зу доп
Допустимые значения n и Т определяются для объектов в соответствии с методическими указаниями по управлению надежностью функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики на основе методологий ALARP и УРРАН. Для этого:
- Формируют список отказов технических средств за 3 года;
- Выполняют выборки данных для вычисления норм в соответствии с признаками классов и специализаций;
з доп
зу доп
Для каждого объекта (станция/перегон) в зависимости от класса и специализации линии определяют допустимое значение частоты задержки поездов (n) и допустимое значение потерь (T).
зу доп
Допустимое значение потерь T определится по формуле (1.5):
где
з ср
Т - среднее значение потерь в год;
Тз
σ среднее квадратичное отклонение задержки в движении поездов в пределах железнодорожной линии заданных класса и специализации в год.
з доп
Допустимое значение частоты задержки поездов n вычисляется по формуле (1.6):
з ср
где n - среднее значение частоты возникновения задержек поездов для участка железнодорожной линии определенного класса и специализации;
nз
σ - среднее квадратичное отклонение задержки в движении поездов.
Фактическое значение частоты возникновения задержек поездов m рассчитывают в соответствии с математическим выражением
где
набл
где Т - период наблюдения за объектом;
з
N - количество отказов 1 и 2 категории.
Таким образом, фактический уровень риска определяется путем нахождения в матрице рисков пересечения фактической частоты задержки поездов на объекте и фактических потерь.
f
c
В соответствии с методикой для определения границ в матрице рисков в качестве коэффициентов k и k соответственно выбраны следующие значения - 1,5874 и 2,519842.
В блоке 80 в соответствии с рассчитанным для объекта уровнем риска дается оценка эффективности плана повышения надежности. При этом указывается степень выполнения ППН, так как невыполненный или частично выполненный ППН не может в полной мере оказать влияние на уровень риска.
Оценка эффективности ППН в зависимости от уровня риска на момент формирования плана (фактический) и на момент окончания периода внедрения плана (исполненный) показана на фигуре 8. Из предложенных соотношений фактического и исполненного уровней риска (возможное значение уровней рисков находится в зоне «диагональ налево») видно, что процесс повышения надежности можно признать эффективным, в том случае, когда исполненный уровень риска оценивается как допустимый или не принимаемый в расчет. Если исполненный уровень риска оценивается как недопустимый или нежелательный, то процесс повышения надежности признается неэффективным.
В блоке 81 (фиг. 6) модуля 4 расчетов выполняется запись результатов в базу 5 данных сервера 2 приложений. Сведения о выполнении операции поступают на вход функционального блока 82.
В функциональном блоке 82 модуля 4 расчетов проверяется условие выполнения итоговой оценки ППН для всех объектов, включенных в ППН, когда оценка выполнена не для всех объектов цикл начинается снова с блока 77, когда расчет выполнен для всех объектов (условие окончания цикла) выполняется переход к блоку 83 модуля 4 расчетов.
В блоке 83 модуля расчетов 4 формируется отчет о выполнении ППН, уровне риска, итоговой оценке. Сведения о формировании отчета поступают на вход функционального блока 84.
В функциональном блоке 84 модуля 4 расчетов выполняется остановка работы модуля 4 расчетов.
Наиболее успешно заявленный «Способ повышения надежности систем железнодорожной автоматики и телемеханики с оценкой его эффективности» промышленно применим для оперативного планирования работ по устранению неисправностей или их подавлению, а также оценки эффективности выполнения плана повышения надежности ЖАТ.