меню
02.10.2020

Функциональная безопасность на тяговом железнодорожном подвижном составе

В июле 2020 года ОАО «РЖД» совместно с корпоративным акселератором GenerationS запустил акселератор по поиску инновационных проектов по направлению «Подвижной состав». Основная задача проекта — ­найти перспективные, конкурентоспособные технологии, способные повысить безопасность, эффективность эксплуатации и управления подвижным составом.

Александр Акишин — Ведущий научный сотрудник НЦ «Тяга поездов» АО «ВНИИЖТ» рассказал про основные аспекты безопасности на тяговом железнодорожном подвижном составе.

Функциональная безопасность является частью общей системы безопасности и обусловлена применением микропроцессорных систем управления, и зависящая от правильности функционирования электрических/электронных/программируемых электронных систем связанных с безопасностью.

Такие микропроцессорные системы управления широко применяются на разных типах железнодорожного подвижного состава (ПС): локомотивах, электропоездах и на некоторых типах пассажирских вагонов. По мере увеличения на ПС количества микропроцессорных систем управления увеличивается число отказов, ошибок и сбоев функционирования программного обеспечения (ПО), логических ошибок управляющего персонала. Для предотвращения таких событий необходимо предусматривать специальные средства, соответствующие требованиям функциональной безопасности (ФБ).

По отношению к конкретному опасному событию (сход с рельсов, необратимый выход из строя оборудования, самопроизвольное начало движения и т. д.) необходимо предусмотреть создание функции безопасности, которая будет ему противодействовать. Основным требованием обеспечения ФБ ТПС является наличие необходимых функций безопасности, направленных на противодействие возможным опасным событиям. Для каждой потенциальной опасности необходимо провести оценку риска.

Для возможности перехода от оценок риска к соответствующим требованиям к функциям безопасности, при наличии столь разнообразных оценок рисков, введено 4 уровня полноты безопасности (УПБ) от первого (самого низкого) до четвертого (самого высокого). УПБ определяется для функций безопасности системы, т. е. для защитных мер, предпринимаемых для адекватного снижения риска конструктором или пользователем.

В общем случае, УПБ показывает, какая интенсивность реализации опасного события, приводящего к нанесению ущерба, допускается для системы. Задание УПБ имеет значение на всех этапах жизненного цикла создания систем управления, начиная от технических требований к новому ТПС и системе управления. Выполнение заданного УПБ необходимо учитывать при проектировании архитектуры системы, при интеграции ее с объектом управления. Для готового локомотива проводится проверка ФБ, включающая следующие основные этапы:

  • Проверка обоснованности спецификации функций безопасности рассматриваемого объекта;
  • Проверка выполнения системой требуемого УПБ к этим функциям;
  • Проверка выполнения функций безопасности при моделировании возникновения рисков.
  • Достижение заданного УПБ осуществляется многоуровневой структурой построения объекта.

Для определения необходимого УПБ контура безопасности, реализующего конкретную функцию безопасности, возможно применять как количественный, так и качественный подходы. Одним из методов определения УПБ является метод графа риска. Граф риска позволяет определить требования по УПБ для функций безопасности, в системах для которых вероятность проявления риска определить затруднительно. Граф риска направлен на уточнение вероятности проявления риска за счет рассмотрения предотвращающих или смягчающих риск факторов.

Для определения реализованного УПБ контура безопасности разработан типичный граф безопасности функций безопасности ТПС. С помощью этого графа можно вычислить УПБ контура безопасности, используя:

  • оценку надежности ПО, программируемых устройств и аппаратных средств, не имеющих аналогов в эксплуатации;
  • более точную оценку надежности электрических и электронных устройств, интенсивность отказов которых можно спрогнозировать исходя из полученных при эксплуатации статистических данных.

Следование основным принципам функциональной безопасности снижает риски эксплуатации ТПС и повышает безопасность перевозок.