Безопасность функционирования горочных устройств

Даны теоретические основы безопасности функционирования горочных устройств. Классифицированы нарушения безопасности функционирования горочных устройств, опасные ситуации, опасные отказы и методы их парирования при управлении скоростью скатывающихся с горки вагонов, маршрутами их движения, а также при надвиге и роспуске составов.
Обоснован модульный принцип построения систем горочной автоматики, обеспечивающий высокий уровень их живучести и1 безопасности, выполнен анализ условий деятельности горочного оператора, исходя из требовании безопасности функционирования горочных устройств.
Рассмотрен комплекс организационно-технических мер по обеспечению безопасности функционирования горочных устройств на этапе эксплуатации.
Для специалистов, связанных с разработкой, эксплуатацией и техническим обслуживанием механизированных и автоматизированных сортировочных горок, может быть полезна студентам вузов и учащимся техникумов железнодорожного транспорта
Введение
Проблема безопасности функционирования техники (БФТ) становится все более актуальной. Аварии и катастрофы на Чернобыльской АЭС и всех видах транспорта, в шахтах, на химических заводах и других объектах народного хозяйства - печальные свидетельств этого. Пока отсутствует развитая единая теория БФТ, хотя в авиации и космонавтике, на железнодорожном транспорте и в других отраслях накоплен определенный опыт.
Методология и понятия БФТ базируются на фундаментальных законах теории надежности и являются ее дальнейшим развитием. Основным понятием теории надежности является, как известно, отказ -событие, заключающееся в нарушении работоспособности. Если бы техническое средство работало Абсолютно надежно (не было бы отказов), правомерен ли вопрос об опасности его функционирования? Для простых устройств и их элементов при абсолютной надежности, очевидно, можно, говорить и о соответствующем уровне БФТ. Для сложных же объектов, особенно человеко-машинных систем, отсутствие отказов,) как показывает практика, еще не гарантирует отсутствия опасных ситуаций, приводящих к нарушению безопасности функционирования (НБФ). Это связано с тем, что на функционирование технического средства кроме его надежности оказывают "влияние различные внешние причины.
Основным понятием теории БФТ является опасная ситуация, источниками которой могут быть опасные отказы технических средств, воздействия человека (ошибки операторов, обслуживающего персонала); природные явления (грозы, пожары и т. п.). В данном определении речь идет не вообще об отказе техники, а об опасном отказе, который приводит или может привести к опасной ситуации. Хотя нельзя не считаться с тем обстоятельством, что при определенных условиях и защитные отказы могут способствовать ошибкам оператора, приводящим к опасным ситуациям. В свою очередь', появление опасной ситуации может вызвать НБФ, но может и не вызвать, если опасная ситуация или ее последствия будут, парированы оператором или специальными средствами обеспечения безопасности. Конкретное содержание понятий НБФ и опасной ситуации определяется особенностями той или иной области техники, технологических процессов.
Последствия опасных ситуаций следует рассматривать с позиций объектов, субъектов и процессов. Для такого Объекта, как техническое средство, БФТ есть его свойство сохранять безопасное состояние, т. е. состояние без НБФ в определенных условиях в течение установленного времени.
Для субъектов речь идет о личной безопасности, чем занимается достаточно развитая наука техники безопасности. В отношении производственных процессов безопасность определяется как их свойство сохранять безопасное состояние при протекании в заданных параметрах в течение установленного времени.
Таким образом, БФТ не есть показатель надежности, а вместе с надежностью является составной частью более широкого понятия - эффективности. Под эффективностью понимается свойство системы или устройства выполнять заданные, функции с требуемым качеством. На эффективность функционирования техники, наряду с надежностью, безопасностью влияют и другие характеристики, например, точность, устойчивость, помехозащищенность и др.
Существуют два основных пути обеспечения БФТ: предотвращение нарушений, нормальных режимов работы и парирование последствий возникших нарушений нормального функционирования. На этапе разработки и проектирования технических решений выбирают алгоритмы функционирования систем по критерию БФТ; повышают отказоустойчивость и живучесть технических средств, создают безопасное программное обеспечение микропроцессорных информационно-управляющих систем.
При технической эксплуатации основными мерами по обеспечению БФТ являются: организация качественного. технического обслуживания и ремонта; повышение надежности действий оператора, как звена эргатической системы; парирование последствий НБФ использованием специальных средств обеспечения безопасности и систем диагностирования опасных отказов.
С точки, зрения безопасности функционирования сложные технические системы, должны иметь не. только повышенную надежность, т. е. малую вероятность появления отказов, но и обладать свойством отказоустойчивости - способностью сохранять работоспособность с заданным качеством в случае отказа их элементов. Мерой отказоустойчивости является живу честь.
Техническая система, имеющая свойство живучести, выполняет свои функции с заданными характеристиками при наличии в ней некоторого числа неисправных элементов, и качественные показатели системы постепенно ухудшаются (деградируют) при увеличении числа отказов. Такая система является отказоустойчивой до отказа некоторой кратности и постепенно деградирует с увеличением числа отказов., Количественно живучесть определяется коэффициентом живучести, который для данного обобщенного отказа представляет собой отношение числа состояний, соответствующих работоспособной, системе, ко всей совокупности состояний.
Методы повышения живучести сложных систем могут быть активными и пассивными по отношению к внешним вредным; воздействиям, приложенным к системе. При активном методе отказы обнаруживаются при помощи средств контроля, локализируются диагностированием и устраняются автоматической реконфигурацией системы, которая заключается в перестройке структуры системы с целью отключения отказавших узлов. Пассивные методы основаны на функциональном резервировании, при котором одни и тек же элементы при необходимости могут выполнять различные функции в системе, а также резервирование одних элементов другими, в основу принципа действия которых положены различные физические процессы. При этом возможно ухудшение показателей качества функционирования системы.
Отказоустойчивость (живучесть), являющаяся одним из показателей эффективности, введена для оценки качества функционирования микропроцессорных систем. Данный показатель может быть применен и для оценки других сложных функциональных систем, в которых требования безопасности функционирования являются определяющими. Некоторые авторы живучесть относят к показателям надежности.
Средства контроля технического состояния и функционирования необходимы для сбора и обработки информации о фактических значениях параметров, характеризующих техническое состояние объекта, сопоставления ее с заранее установленными в технических условиях требованиями, эксплуатационной и ремонтной документации, а также для определения вида технического состояния: исправность и неисправность, работоспособность и неработоспособность, правильное функционирование и неправильное. В вычислительных системах применяют аппаратный и программный контроль, подразделяющийся в свою очередь; на оперативный и тестовый. Оперативный контроль осуществляется в ходе решения эксплуатационных задач и позволяет в процессе их решения обнаружить неправильное функционирование.
Тестовый контроль происходит в специально отведенные промежутки времени на основе решения тестовых задач. При этом обеспечивается большая полнота контроля, чем при оперативном контроле. Количественно полнота контроля есть отношение числа элементов, охваченных контролем, к общему числу элементов системы.
Одним из основных: способов оперативного аппаратного контроля вычислительных систем является контроль по модулю; основанный на группировании чисел в классы эквивалентности. В один и тот же класс эквивалентности входят числа, сравниваемые по модулю.
В качестве тестового программного контроля вычислительных систем: используют метод компактного тестирования (сигнатурный анализ). Каждому тесту, подаваемому на вход испытуемой схемы, соответствует некоторая последовательность сигналов на ее выходе, которую нужно сравнивать с заранее известной эталонной последовательностью. При несовпадении значений сигнатур устройство сравнения выдает сигнал о неисправности.
Локализация, установление неисправности объекта на более низком иерархическом уровне, чем при контроле, осуществляется диагностированием. Глубина диагностирования может быть на уровне элементов, типовых элементов замены, блоков и т. д. Задачи диагностирования могут быть решены как аппаратными, так и программными средствами при помощи тестов. Диагностические средства вместе с решениями по реконфигурации структуры широко используют для повышения живучести объекта.
При пассивном методе живучести используют постоянное резервирование, при котором резервные элементы постоянно включены и находятся в одинаковом с основными режиме работы, и динамическое - резервные элементы замещают основные только при отказе последних.. При, этом нагруженным резервом называют резервный элемент, находящийся в том же рабочем режиме, что и основной. Ненагруженный резерв - резервный элемент, практически не несущий нагрузки. Используют также мажоритарный метод резервирования (метод голосования), при которых выходы резервных и основного элементов поданы на восстанавливающий орган, вырабатывающий сигнал, на своем выходе по большинству совпадающих сигналов на входе. Простейшей является троированная мажоритарная система, в которой при исправности двух из трех элементов, считается исправной вся резервированная система.
Принципиальным вопросом теории БФТ является нормирование уровня безопасности, который определяется выбранным, обобщенным критерием. С одной стороны, численное значение обобщенного критерия определяется, детерминированными проектными показателями, а с другой стороны, - стохастическими характеристиками надежности техники, оператора, обслуживающего персонала и внешних воздействий, среды. Следовательно, показатель, обобщающий как детерминированные, так и стохастические параметры, должен рассматриваться в вероятностном смысле.
В общем случае обобщенный критерий - это вероятность действия технического средства без НБФ. Полезными также являются частные критерии, выражаемые в натуральных измеримых единицах