IEC61508中RBD法在铁路信号冗余结构中的适用性分析

为评估IEC61508中可靠性框图(Reliability Block Diagram RBD)法推导出的危险失效概率计算公式在铁路信号冗余结构安全性分析中的适用性,以该标准主要面向的在工业过程控制领域内用于安全防护系统(A类)为对象,首先,分析其与铁路信号系统(B类)在控制结构、危险侧判定等方面的差异性,指出冗余结构故障检测的有效性及检出后的处理原则是决定系统安全性的关键因素;然后,以1oo1、1oo2和2oo2结构为例,分别采用IEC61508中的RBD法计算A类系统、马尔科夫链计算B类系统三种结构的危险失效概率;最后,以实际参数为例进行仿真计算。结果显示：用IEC61508中RBD法计算的值与用马尔科夫链计算的B类系统危险失效概率真值间存在误差,误差分别是-3.75×10⁵,-3.77×10⁵,3.60×10⁵,这表明IEC61508主要适用的安全防护类系统与B类系统具有不同安全特性,若直接采用该标准中主要针对A类系统的可靠性框图法计算B类系统的安全性,则会得出偏差较大的结果。     

共因失效在定量安全分析中的应用探究

对于采用冗余架构的安全苛求产品,为证明其安全完整性等级满足相应的定量指标,结合IEC 61508和EN50129对共因失效的要求,探究共因失效在定量安全分析中的应用.通过TFFR计算结果对比分析,建议在分析证明独立性满足EN50129标准的前提下,定量安全分析可忽略共因失效的影响.     

改进型铁路信号安全计算机平台结构

传统的铁路信号系统安全计算机设计思路采用叠加式原则实现整个系统,造成系统结构复杂、设备众多等缺点,并制约了系统可靠性的提升。为了对铁路信号系统安全计算机进行优化,提出一种以2乘2取2结构为基础的改进型安全计算机平台结构,并根据IEC 61508的相关安全标准和定义对这种结构进行分析,建立平台的可靠性框图,采用PDS方法计算和分析其安全性指标参数。验证结果表明,该结构在合适的参数条件下能够满足安全完整性等级SIL-4。     

IEC61508功能安全国际标准及安全性分析

介绍了IEC61508<电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全>国际标准的主要内容,分析了该国际标准的特点.最后介绍了欧洲及日本等有关国家基于IEC61508所产生的相应安全标准,并针对我国铁路信号系统的安全性技术,提出了制定我国铁路信号标准的结论.     

基于四模冗余结构的表决器安全性指标分析

本文在分析四模冗余结构安全性指标的基础上,提出基于四模冗余结构简化三取二、四取二、五取三表决器的方法.在给定的开关失效率的条件下,通过计算这几种表决器每小时危险失效的平均频率(PFH)值,该方法在使三取二表决器开关数量减少2个的同时,将其PFH值降低为原来的2/3,在使四取二表决器开关数量减少4个的同时,将PFH值降低为原来的5/11,在使五取三表决器开关数量减少15个的同时,将PFH值降低为原来的5/11.结果证明,该方法能够在简化表决器的同时提高表决器的安全性指标.     

CMMI＋SAFE研究及在产品开发中的应用

铁路信号系统是安全相关系统,组织开发安全相关系统需要特殊的流程保障。介绍了CMMI的扩展规范＋SAFE,＋SAFE和CMMI之间,和IEC61508、EN50129、EN50126等铁路安全相关规范之间的关系,以及如何应用在铁路信号产品开发领域。     

基于动态故障树的计算机联锁系统安全性及性能分析研究

针对2种常用冗余结构计算机联锁系统中的联锁机子系统,在考虑单元模块、比较模块和系统间切换模块全故障模式的情况下,建立双机热备和2×2取2计算机联锁系统的危险失效概率PFD和安全失效概率PFS的动态故障树模型。由于故障树概率近似法和Markov方法计算结果非常近似且概率近似法的求解过程简单和存储要求低等特点,采用概率近似法求解对应的PFD和PFS,实例对比分析2种冗余结构计算机联锁系统的安全性。研究结果表明:在全故障模式下,2×2取2计算机联锁系统的安全性高于双机热备。     

云联锁系统冗余结构研究

为保障联锁系统在云平台中的运行安全，文章通过对既有计算机联锁系统冗余结构进行分析，结合云平台特征，提出了基于虚拟机容错技术的云联锁系统冗余结构。首先，阐述了云联锁冗余结构的特点和优势。其次，通过对云联锁冗余结构的工作模式和服务器失效因素进行分析，建立服务器故障树模型、云联锁系统冗余结构关于危险失效概率PFD和安全失效概率PFS的动态故障树模型。最后，对云联锁冗余结构的可靠性进行研究，对动态故障树模型进行仿真分析。研究结果表明：云平台更适合部署形如Moo N结构的多重冗余结构联锁系统，开展云联锁冗余结构研究对云联锁的发展具有一定的借鉴意义。     

基于动态故障树的异构安全计算机系统共模故障分析研究

共模故障是一种存在于冗余结构系统中的特殊故障,给系统带来巨大的安全隐患。为保证列车运行控制系统的高安全性和高稳定性,安全计算机系统采取异构冗余结构。为了讨论共模故障对冗余系统的影响,文章对异构、同构两组安全计算机系统分别建立了动态故障树,并且采用马尔可夫链分析方法进行故障率和可靠度计算,对计算结果进行分析对比。结果表明,改进后的异构安全计算机可以减小共模故障给冗余结构系统带来的负面影响。     

区域计算机联锁系统安全性分析的动态故障树模型与方法研究

目前,国内外关于动态冗余系统安全性分析的主要方法是Markov模型。对于区域计算机联锁系统,使用Markov模型进行分析时,其状态空间规模较大,致使其建模及求解过程十分繁琐。为了解决这个问题,本文从系统失效的角度建立区域计算机联锁系统动态故障树模型,采用概率近似法求出系统的安全失效概率和危险失效概率,并将所得结果与Markov方法所求指标进行比较。研究结果表明,故障树概率近似法和Markov方法计算结果十分接近,但计算过程简单且对存储量要求小。说明对于低失效率和短维护时间的铁路信号安全苛求系统,采用故障树概率近似法计算有关安全性能指标切实可行,避免了利用Markov方法求解的繁琐过程,为复杂冗余动态系统的安全性分析与计算提供了新的解决方案。     

功能安全与微控制器自诊断技术的研究

国际标准IEC61508提出通过使用安全相关系统来避免和降低风险的要求,为达到定义的安全完整性等级,既可以使用高可靠性的硬件达到较低的失效率,也可以通过全面的测试技术将可能的失效诊断出来.可编程电子安全相关系统的诊断技术主要包括基于IEC61508的微控制器的在线自测试,这些测试设备包括CPU、可变和不可变存储器等部件,要满足IEC61508的要求,测试程序可作为安全软件库集成到用户程序当中.     

一种铁路信号安全控制平台的研究

以铁路信号控制系统中核心的安全控制平台为研究对象,立足于铁路信号计算机安全控制平台的功能及安全需求,借鉴融合失效-安全原则、冗余控制原理、计算机通信总线及编程技术,从总体设计原则、软/硬件结构设计及实现等方面研究设计一种铁路信号安全控制平台。信号安全控制平台测试、验证和确认结果表明,信号安全控制平台适应并满足新时期各种铁路信号安全控制系统兼容性、安全完整性要求,研究设计的信号安全控制平台能有效解决适配各种信号安全控制系统的通用性、平台软件与应用软件分离后的移植性等关键技术问题。     

IEC61508及其在铁路安全相关系统研制开发中的应用研究

铁路是一个对系统设备安全性、可靠性要求很高的行业,列车提速又给铁路安全提出了新的要求,迫切需要建立一套铁路安全标准和评估体系,使得铁路安全管理规范化、标准化、国际化。借鉴国外铁路安全技术和标准,并结合我国铁路行业的实际情况来建立这个体系是比较可行的方法。文章首先对功能安全国际标准IEC61508进行了介绍和分析,然后对该标准在铁路安全相关系统研制、开发和评估过程中的应用进行初步探讨。     

基于二乘二取二平台的通信设计简

二乘二取二平台是能够满足铁路信号控制系统高安全性、高可靠性要求的安全平台.围绕二乘二取二系统中的乘二、取二、冗余通信3项关键技术,对与之相关的外部通信设计方法进行分析探讨.     

1oo2D模型分析及其在地铁列车自动防护系统中的应用

针对IEC 61508标准中的1oo2D模型,分析了影响安全性的三种错误.计算了应用1oo2D模型的车载列车自动防护(ATP)系统的安全性和可用性,阐述了1oo2D模型在地铁ATP系统中的应用方式.在地铁的ATP系统中,采用1oo2D模型设计车载系统是完全可行的,其安全运算板部分预估的安全指标符合SIL4的要求,其运算...     

智能N取M型高可靠安全计算机系统

通过分析指出传统故障-安全系统在电子系统日趋复杂的背景下将遇到故障检测复杂性剧增的问题,为解决系统设计的可持续发展问题,满足用户对可靠性和安全性不断提高的需求,提出一种智能的N取M型高可靠安全计算机系统,并在系统的可靠性、安全性、设计成本、可维护性以及系统容量方面同传统安全系统进行对比分析。性能仿真数据说明新的安全计算平台不仅能够完全满足IEC61508中SIL4等级系统的要求,更重要的是,这一类型的安全计算结构极大地降低了对单器件可靠性及安全性的要求,比传统故障-安全结构在设计和维护成本方面更加具备可持续发展的潜力。     

基于贝叶斯网络考虑共因失效的高速铁路牵引变电所可靠性分析

运用一种基于故障树的贝叶斯网络分析法,相比于传统的故障树分析法,它能够灵活地表示不确定信息,并能进行不确定性推理。并提出牵引变电所的寿命分布为指数分布,建立牵引变电所电气主接线的贝叶斯网络模型,对于系统二态性特征以及系统可靠度也符合指数分布,故在牵引变电所中选取β因子模型作为共因失效模型,显式分析方法作为共因失效的分析方法。用MATLAB对考虑共因失效的贝叶斯网络进行编程,并绘制相应的可靠度以及瞬时可用度的曲线图,结果表明在考虑共因失效后系统的可靠度有所降低,意味着得出的结果更接近实际。此外,实现牵引变电所定性和定量的评估,计算其可靠性指标,确定系统的薄弱环节。