mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2020-18-164-173mirtr-1911Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬSAFETY AND SECURITYМетод для расчётных оценок характеристик безопасности железнодорожной автоматикиMethod for Calculating Safety Features of Railway Automation DevicesБочковК. А.BochkovK. A.

Бочков Константин Афанасьевич – доктор технических наук, профессор, научный руководитель  - заведующий НИЛ «Безопасность и электромагнитная совместимость технических средств»

Гомель

Bochkov, Konstantin A. – D.Sc. (Eng), Professor, Scientific Supervisor – Head of the Research Laboratory of Safety and electromagnetic compatibility of technical means

Gomel

priemnay@belsut.gomel.byКомнатныйД. В.KomnatniyD. V.

Комнатный Дмитрий Викторович – кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики телемеханики и связи, докторант

Гомель

Komnatniy, Dmitry V. – Ph.D. (Eng), Associate Professor of the Department of Automation of Telemechanics and Communications, D.Sc. student

Gomel

toe4031@gstu.byБелорусский государственный университет транспортаБеларусьBelarusian State University of Transport, Republic of BelarusBelarus202028062020183164173Copyright © Бочков К.А., Комнатный Д.В., 20202020Бочков К.А., Комнатный Д.В.Bochkov K.A., Komnatniy D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/1911

Рассматривается проблема количественного анализа безопасности микроэлектронных и микропроцессорных систем железнодорожной автоматики и телемеханики. Проблема остаётся актуальной, так как предметом анализа безопасности являются редко происходящие, но очень опасные события. В качестве основных характеристик безопасности выбраны риск и значимость отказа. Определение значимости отказа выбрано по стандарту MIL-STD‑1629A как наиболее адекватное.

Приведены расчётные выражения для значимости отказа. Вероятность возникновения опасного отказа получена методом модельного анализа. Вероятность перерастания отказа в аварию предлагается рассчитывать методами сценарного анализа путём построения древа событий. Приведены расчётные соотношения для рейтингов нарушений, позволяющие сравнивать опасные отказы и аварийные последовательности, в которые отказ может перерасти. Оценка риска эксплуатации систем железнодорожной автоматики выбрана не связанной с экономическими категориями, удобная для нормирования. Она основана на вероятностных представлениях о природе риска и рассчитывается методами теории вероятности. Разработанные расчётные соотношения и модели позволяют анализировать выполнение функций систем обеспечения безопасности движения поездов методами, общими для систем управления, но вместе с тем отражающими особенности работы железнодорожной автоматики.

The problem of quantitative analysis of safety of microelectronic and microprocessor systems of railway automation and telemechanics is considered. The problem remains relevant, since the subject of safety analysis is rarely occurring, but extremely dangerous events. The risk and significance of failure are selected as the main safety features of these systems. The way to identify a failure was chosen according to MILSTD‑1629A standard, as the most adequate.

Calculated expressions for significance of a failure are proposed. The probability of a dangerous failure is calculated by the method of model analysis. It is proposed to calculate the probability of a failure further developing into an accident using scenario analysis methods by constructing event trees. Calculated ratios for ratings of violations are suggested, allowing to compare dangerous failures and emergency sequences developed from a failure. The risk assessment of operation of railway automation systems was selected not related to economic categories, and thus convenient for rationing. It is based on probabilistic concepts of the nature of risk and is calculated using the methods of probability theory. The developed design ratios and models make it possible to analyze performance of the functions of train traffic safety systems by methods common to control systems, at the same time reflecting the features of operation of railway automation.

железная дорогасистемы железнодорожной автоматикибезопасностьрискзначимость отказарейтинги отказоввероятность опасного отказанормирование рискаrailwayrailway automation systemssafetyrisksignificance of a failureratings of failuresprobability of dangerous failurerisk regulationReferencesMIL-STD1629A 24 November 1980 Military Standart Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis. Washington, DC, Department of Defense; Washington, DC: Department of defense, 1980, 25 p. [Электронный ресурс]: https://www.fmea-fmeca.com/milstd1629.pdf. Доступ 27.03.2020.MIL-STD1629A 24 November 1980 Military Standart Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis. Washington, DC, Department of Defense; Washington, DC: Department of defense, 1980, 25 p. [Electronic resource]: https://www.fmea-fmeca.com/milstd1629.pdf. Last accessed 27.03.2020.Сапожников В. В., Елкин Б. Н., Кокурин И. М. [и др.] Станционные системы автоматики и телемеханики: Учебник / Под ред. В. В. Сапожникова. – М.: Транспорт, 1997. – 432 с.Sapozhnikov, V. V., Elkin, B. N., Kokurin, I. M. [et al]. Station automation and telemechanics systems: Textbook [Stantsionnie sistemy avtomatiki i telemekhaniki: Uchebnik]. Ed. by V. V. Sapozhnikov. Moscow, Transport publ., 1997, 432 p.Андрес Э., Долгий И. [и др.] Системы автоматики и телемеханики на железных дорогах мира: Учеб. пособие. [Пер. с англ.] / Под ред. Т. Тега и С. Власенко. – М.: Интекст, 2010. – 496 с.Andres, E., Dolgiy, I. [et al]. Automation and telemechanics systems on the world’s railways: Study guide [Sistemy avtomatiki i telemekhaniki na zheleznykh dorogakh mira: Ucheb. posobie] [Trans. from English]. Ed. by T. Tega and S. Vlasenko. Moscow, Intekst publ., 2010, 496 p.Сапожников В. В. [и др.] Сертификация и доказательство безопасности систем железнодорожной автоматики / Под ред. В. В. Сапожникова. – М.: Транспорт, 1997. – 288 с.Sapozhnikov, V. V. [et al]. Certification and safety proof of railway automation systems [Sertifikatsiya i dokazatelstvo bezopasnosti system zheleznodorozhnoi avtomatiki]. Ed. by V. V. Sapozhnikov. Moscow, Transport publ., 1997, 288 p.Шубинский И. Б., Новожилов Е. О. Метод нормирования показателей надёжности объектов железнодорожного транспорта // Надёжность. – 2019. – Т. 19. – № 4 – С. 17–23.Shubinsky, I. B., Novozhilov, E. O. Method of standardization of indicators of reliability of railway transport facilities [Metod normirovaniya pokazatelei nadezhnosti ob’ektov zheleznodorozhnogo transporta]. Nadezhnost’, 2019, Vol. 19, Iss. 4, pp. 17–23.Шубинский И. Б., Замышляев А. М., Проневич О. Б. Графовый метод оценки производственной безопасности на объектах железнодорожного транспорта // Надёжность. – 2017. – Т. 17. – № 1. – С. 40–45.Shubinsky, I. B., Zamyshlyaev, A. M., Pronevich, O. B. A graph method for assessing industrial safety at railway transport facilities [Grafoviy metod otsenki proizvodstvennoi b e z o p a s n o s t i na ob’ektakh zheleznodorozhnogo transporta]. Nadezhnost’, 2017, Vol. 17, Iss. 1, pp. 40–45.Маковеев О. Л., Костюнин С. Ю. Оценка пара- метров безопасности и безотказности систем контроля и управления // Надёжность – 2017. – Т. 17. – № 1. – С. 46–52.Makoveev, O. L., Kostyunin, S. Yu. Assessment of safety parameters and reliability of monitoring and control systems [Otsenka parametrov bezopasnosti i bezotkaznosti system kontrolya i upravleniya]. Nadezhnost’, 2017, Vol. 17, Iss. 1, pp. 46–52.Braband, J. A practical guide to safety analysis methods. Signal + Draht, 2001, Vol. 93, No. 9, pp. 41–44.Braband, J. A practical guide to safety analysis methods. SIGNAL + DRAHT, 2001, Vol. 93, No. 9, pp. 41–44.Braband, J., Lennartz, A. Systematic Process for the Definition of Safety Targets for Railway Signalling Applicatioins. Signal + Draht, 1999, No. 9, pp. 53–57.Braband, J., Lennartz, A. Systematic Process for the Definition of Safety Targets for Railway Signalling Applicatioins. SIGNAL + DRAHT, 1999, No. 9, pp. 53–57.Негрей В. Я. Развитие методов оценки без- опасности перевозочного процесса на железнодорожном транспорте // Вестник БелГУТ. Наука и транс- порт. – 2002. – № 2. – С. 12–16.Negrei, V. Ya. Development of methods for assessing safety of the transportation process in railway transport [Razvitie metodov otsenki bezopasnosti perevozochnogo protsessa na zheleznodorozhnom transporte]. Bulletin of BelSUT. Science and transport, 2002, Iss. 2, pp. 12–16.Махутов Н. А., Пермяков В. Н., Аметханов Р. С. и др. Анализ рисков и обеспечение защищённости критически важных объектов нефтегазохимического комплекса. – Тюмень: Тюм. ГНГУ, 2013. – 560 с.Makhutov, N. A., Permyakov, V. N., Ametkhanov, R. S. [et al]. Risk analysis and security of critical objects of the petrochemical complex [Analiz riskov i obespechenie zashchishchennossti kriticheski vazhnykh ob’ektov neftegazokhimicheskogo kompleksa]. Tyumen, Tyum. SNSU, 2013, 560 p.Александровская Л. М. [и др.] Безопасность и надёжность технических систем. – М.: Университетская книга, Логос. – 2008. – 378 с.Aleksandrovskaya, L. M. [et al]. Safety and reliability of technical systems [Bezopasnost’ i nadezhnost’ tekhnicheskikh system]. Moscow, University book, Logos, 2008, 378 p.MIL-STD2070 15 April 1983 Military Standart Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis for Aeronaut and ICAL Equipment. Washington, DC, Naval Publications and Form center, 1983, 24 p.MIL-STD2070 15 April 1983 Military Standart Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis for Aeronaut and ICAL Equipment. Washington, DC, Naval Publications and Form center, 1983, 24 p.Лисенков В. М. Безопасность технических средств в системах управления движением поездов. – М.: Транспорт, 1992. – 160 с.Lisenkov, V. M. Safety of technical means in train traffic control systems [Bezopasnost’ tekhnicheskikh sredstv v sistemakh upravleniya dvizheniem poezdov]. Moscow, Transport publ., 1992, 160 p.Бочков К. А. Теория и методы контроля электромагнитной совместимости микроэлектронных систем обеспечения безопасности движения поездов / Дис… док. тех. наук. – М.: МИИТ, 1993. – 379 с.Bochkov, K. A. Theory and methods of control of electromagnetic compatibility of microelectronic systems for ensuring safety of train traffic. D.Sc. (Eng) thesis [Teoriya i metody kontrolya elektromagnitnoi sovmestimosti mikroelektronnykh system obespecheniya bezopasnosti dvizheniya poezdov. Dis… doc. tekh. nauk]. Moscow, MIIT publ., 1993, 379 p.Бестемьянов П. Ф. Методика статистического моделирования электромагнитных помех в каналах автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте // Электротехника. – 2016. – № 9. – С. 2–8.Bestemyanov, P. F. Methods of statistical modelling of electromagnetic interference in the channels of automation and telemechanics on railway transport [Metodika staticheskogo modelirovaniya elektromagnitnykh pomekh v kanalakh avtomatiki i telemekhaniki na zheleznodorozhnom transporte]. Elektrotekhnika, 2016, Iss. 9, pp. 2–8.Лисенков В. М. Статистическая теория безопасности движения поездов. – М.: ВИНИТИ РАН, 1999. – 232 с.Lisenkov, V. M. Statistical theory of train traffic safety [Statisticheskaya teoriya bezopasnosti dvizheniya poezdov]. Moscow, VINITI RAS, 1999, 232 p.Баранов Л. А., Кульба В. В., Шелков А. Б., Сомов Д. С. Индикаторный подход в управлении без- опасностью объектов железнодорожного транспорта // Надёжность. – 2018. – Т. 18. – № 2. – С. 34–42.Baranov, L. A., Kulba, V. V., Shelkov, A. B., Somov, D. S. Indicator approach in safety management of railway transport facilities [Indikatorniy podkhod v upravlenii bezopasnostyu ob’ektov zheleznodorozhnogo transporta]. Nadezhnost’, 2018, Vol. 18, Iss. 2, pp. 34–42.Проневич О. Б., Швед В. Э. Алгоритм расчёта и прогнозирования показателей функциональной безопасности систем электроснабжения железнодорожного транспорта // Надёжность – 2018. – Т. 18. – № 3. – С. 46–55.Pronevich, O. B., Shved, V. E. Algorithm for calculating and predicting indicators of functional safety of power supply systems for railway transport [Algoritm rascheta i prognozirovaniya pokazatelei funktsionalnoi bezopasnosti system elektrosnabzheniya zheleznodorozhnogo transporta]. Nadezhnost’, 2018, Vol. 18, Iss. 3, pp. 46–55.Малкин В. С. Надёжность технических систем и техногенный риск. – Ростов н/Д: Феникс, 2010. – 452 с.Malkin, V. S. Reliability of technical systems and technogenic risk [Nadezhnost’ tekhnicheskikh system i tekhnogenniy risk]. Rostov-on-Don, Phoenix publ., 2010, 452 p.Сосновский Л. А. Риск. Механотермодинамика необратимых повреждений. – Гомель: БелГУТ, 2004. – 317 с.Sosnovsky, L. A. Risk. Mechanothermodynamics of irreversible damage [Risk. Mekhanotermodinamika neobratimykh povrezhdenii]. Gomel, BelSUT, 2004, 317 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.