基于PDS的铁路信号冗余结构危险失效概率计算方法

在铁路信号领域的安全评估中常采用IEC61508中的方法计算产品的每小时危险失效概率(Probability of a Dangerous Failure Per Hour,PFH),但该方法所面向的工业控制系统同铁路信号地面控制系统间存在差异性,且计算过程针对共因失效的分析较少。采用PDS(挪威语缩写,代表安全仪表系统的可靠性)方法定量计算铁路信号冗余结构的PFH,首先分析铁路信号系统典型的3种冗余结构,然后通过引入结构修正因子CMOON改进β参数模型,以区分共因失效对不同冗余结构PFH影响的不同,接着根据3种冗余结构的工作特点构建系统可靠性框图,并给出不同冗余结构通用的PFH计算公式,最后以实验数据进行仿真,结果显示,与采用IEC61508中的方法相比,本文的方法更加注重共因失效对PFH的影响程度,符合现场设备的实际使用情况。     

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。     

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。     

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.     

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...     

轨道交通信号系统故障-安全结构危害识别和危害率计算

利用概率图法识别了故障-安全结构危害及其危险输出,构建了反应式和2oo2组合式故障-安全结构安全性框图,推导出2种结构危害率准确计算和实用化计算公式,并给出了仿真计算实例。通过仿真计算,分析了2种计算公式在一定条件下的一致性及其局限性,为故障-安全结构危害率计算提供了有效方法。     

铁路信号系统安全性定量评估方法

文章提出了一种分析铁路信号系统的安全性的新方法,引入了元件故障出现概率向量,功能失效概率向量,功能失效与元件故障间的关联矩阵、减免矩阵及其他一些因素.使用这些因素,能够评估信号系统的风险,安全措施的有效性,危险的系统失效概率及其他相关的数值.此外也介绍了一种新的自动列车控制系统及多种安全技术,并计算减免矩阵中的元素,来评估这些技术的有效性.     

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。     

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.     

列车控制系统中数据通信子系统的帧丢失概率

利用随机Petri网模型,综合随机信道恶化、越区切换、无线接入设备故障等无线信道失效因素,建立列车控制系统中数据通信子系统非冗余结构和冗余结构的帧丢失概率模型,给出分解的无线数据通信模型的定点迭代求解方程。分别计算：冗余结构、非冗余结构的数据通信系统的帧丢失概率;不同列车数量、不同列车运行速度对应的帧丢失概率。分析计算结果表明：冗余结构数据通信系统的帧丢失概率远低于非冗余结构的;主要原因是冗余结构数据通信系统不因单一AP通信中断而失效、有效消除了列车越区切换对帧丢失概率的影响。     

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。     

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.     

基于高速铁路的GSM-R通信安全评价方法研究

基于多次参加高速铁路安全评估的基础上,本文以IEC61508和欧洲EN标准体系为依据,选取故障树分析法进行定量分析,并结合沪宁城际铁路实际情况,对GSM-R网络的安全性进行研究,找出系统中潜在的危险因素,确定系统的安全完善度等级,并提出保障系统安全性的措施和对策,为高速铁路无线通信系统安全设计和评价提供依据,也为高速铁路信号系统等其它相关系统的安全评价提供参考.     

解读应用功能安全性国际标准及其对铁路的作用

介绍了IEC 61508《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全性》国际标准的基本组成、主要定义和概念,并对其在建立安全相关系统等铁路应用方面进行具体解析。     

基于COM Express的信号系统逻辑运算单元设计

设计一种适用于铁路信号系统的逻辑运算单元,采用标准的COM Express模块作为主控CPU,利用82583芯片外扩多路以太网通信接口,系统内外通信均使用高速以太网,极大改善了运算单元的运算性能和数据吞吐能力。操作系统选用符合IEC61508 SIL3标准的Vxworks Cert平台,系统软件和应用软件采用分层式结构设计,便于各部分软件独立升级或功能持续改进。     

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。     

基于动态故障树的计算机联锁系统可靠性及性能分析研究

国内外关于动态冗余结构系统可靠性分析问题的主要方法是马尔科夫模型,然而,对于二乘二取二的相对复杂的冗余系统,使用马尔科夫模型进行分析时,其状态空间的规模与双机热备系统相比具有较大增长,致使其建模过程及求解过程十分繁琐.本文旨在使用动态故障树方法对二乘二取二系统的可靠性分析进行建模与求解,同时通过可靠性和安全性曲线,与双...     

可靠的铁道信号系统

明确安全性与可靠性这两个不同概念;着重介绍如何建立安全可靠的铁路信号系统,如采取软件冗余、硬件冗余系统等;对提高安全、可靠性的管理方法及有关标准作了简要说明     

雉山拱桥的系统可靠度分析

应用结构可靠度理论和层次分析法，建立拱桥系统可靠度层次分析模型，分析构件失效与结构系统失效之间的关系，引入构件的概率重要性系数，导出拱桥系统可靠度指标的实用计算方法。