Stanovení spolehlivostních charakteristik nové generace modulu automatického vedení vlaku

Abstract

Systém automatického vedení vlaku (AVV) je používán pro samočinné řízení hnacích kolejových vozidel a nahrazuje řadu funkcí vykonávaných strojvedoucím vozidla. Pro zajištění bezpečného provozu železniční dopravy je nutné u tohoto systému zaručit vysokou úroveň jeho spolehlivosti. Tato disertační práce se zabývá problematikou analýzy spolehlivosti modulu UniAVV, který je centrální částí systému automatického vedení vlaku. Hodnocení spolehlivosti je provedeno v souladu s principy funkční bezpečnosti, jež charakterizují požadovanou úroveň spolehlivosti systémů souvisejících s bezpečností pomocí ukazatele úrovně integrity bezpečnosti (SIL). Disertační práce je tvořena částí teoretickou a experimentální a je rozčleněna do osmi kapitol. Úvodní kapitola teoretické části je věnována popisu funkcí systému automatického vedení vlaku a technického řešení modulu UniAVV a jeho vazeb se zabezpečovacím systémem ETCS. V dalších kapitolách jsou představeny základní principy funkční bezpečnosti elektronických systémů souvisejících s bezpečností a je uvedena teorie provozních a zrychlených zkoušek spolehlivosti. Experimentální část je věnována určení a ověření skutečné úrovně spolehlivosti modulu UniAVV. Je provedena kvalitativní analýza způsobů a důsledků poruch a kvalitativní hodnocení rizika modulu UniAVV, na jejichž základě jsou v souladu s principy funkční bezpečnosti stanovena opatření ke snížení rizika na přípustnou úroveň. Při kvantitativním hodnocení spolehlivosti modulu UniAVV je vytvořen teoretický model bezporuchovosti, na jehož základě jsou vypočteny ukazatele funkční bezpečnosti, s jejichž využitím je provedeno prokázání dosažené úrovně integrity bezpečnosti. Pro ověření skutečně dosažené úrovně spolehlivosti modulu UniAVV je navržen program provádění zkoušek spolehlivosti a je vytvořen software pro vyhodnocování těchto zkoušek, prováděných v různých režimech jejich realizace.

System of automatic train operation (ATO) is used for a self-operated control of power railway vehicles and it replaces number of functions which are realized by an engine driver. For assurance of a safe railway transport operation it is necessary to guarantee the high level of this system dependability. This dissertation thesis is concerned with the dependability analysis problems of UniAVV module which represents the central part of automatic train operation system. Dependability evaluation is realized pursuant to functional safety principles that characterize demanded level of a safety related system dependability using safety integrity level (SIL) parameter. Dissertation thesis is composed of theoretical and experimental part and it is divided into eight chapters. The first chapter of theoretical part is devoted to description of automatic train operation functions and technical solution of UniAVV module and its connections to the safety system ETCS. In next chapters there are introduced basic principles of functional safety of electronic safety related systems and theory of operational and accelerated dependability testing is mentioned. Experimental part is devoted to determination and verification of inherent dependability value of UniAVV module. There are realized qualitative failure mode and effect analysis and qualitative risk evaluation of UniAVV module. On the basis of these analyses there are determined measurements for risk reduction to tolerable level according to functional safety principles. The theoretical reliability model is created as a result of quantitative dependability assessment of UniAVV module. This model is used for calculation of functional safety parameters which are utilized for proof of achieved safety integrity level. The programme of dependability testing is designed for verification of achieved inherent dependability level of UniAVV module. The software is created for evaluation of dependability testing in the different realization modes.