Структурные методы обеспечения безопасности микропроцессорных систем управления движением поездов

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)

Институт систем управления, телекоммуникаций и электрификации

________________________

 

Кафедра «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте»

П.Ф.Бестемьянов, А.Е. Ваньшин, А.М. Романчиков

Структурные методы обеспечения безопасности микропроцессорных систем управления движением поездов

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Для студентов 4 – го курса специальности

«Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте».

Москва – 2009

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)

Институт систем управления, телекоммуникаций и электрификации

______________________

Кафедра «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте»

П.Ф.Бестемьянов, А.Е. Ваньшин, А.М. Романчиков

Структурные методы обеспечения безопасности микропроцессорных систем управления движением поездов

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Работа выполнена в рамках инновационной образовательной программы МИИТа:

«Создание комплекса учебно-методического и программного обеспечения». П.1.1.4.1. плана реализации мероприятий на 2008год. Этап2.

Москва – 2009

УДК 656.25.004

Б–53

Бестемьянов П.Ф., Ваньшин А.Е., Романчиков А.М. Структурные методы обеспечения безопасности микропроцессорных систем управления движением поездов: Учебное пособие. – М.: МИИТ, 2009. – 81 с.

 

В учебном пособии рассмотрены принципы создания имитационных моделей схем обеспечения безопасности микропроцессорных систем интервального регулирования движения поездов. Приводятся примеры их моделирования.

Учебное пособие предназначено для изучения разделов курса специальной дисциплины «Безопасность технологических процессов и технических средств на железнодорожном транспорте», посвященных структурным методам обеспечения безопасности микропроцессорных систем интервального регулирования движения поездов.

 

 

Ó Московский государственный университет

Путей сообщения (МИИТ), 2009

 

 

Содержание

Содержание. 3

Введение. 4

1. Структурные методы обеспечения безопасности микропроцессорных систем управления движением поездов. 6

1.1Дублированная избыточная структура. 7

1.2 Троированная мажоритарная структура. 11

1.3 Самопроверяемая избыточная структура СИС₂ 16

2. Оценка надежностных характеристик самопроверяемых избыточных структур 22

3. Исследование схем аппаратного контроля безопасности микропроцессорных систем интервального регулирования движения поездов. 36

Варианты индивидуальных заданий. 48

Вопросы для самопроверки. 49

Рекомендуемая литература. 50

Введение

 

Материал учебного пособия является дополнением разделов курса «Безопасность технологических процессов и технических средств на железнодорожном транспорте», посвященных структурным методам обеспечения безопасности микропроцессорных систем интервального регулирования движения поездов.

Целью пособия является развитие навыков самостоятельной работы студентов при имитационном моделировании схем обеспечения безопасности микропроцессорных систем интервального регулирования движения поездов.

В представленном материале приведены краткие теоретические сведения о существующих структурных методах обеспечения безопасности микропроцессорных систем интервального регулирования движения поездов. Подробно излагаются подходы к оценке надежностных характеристик самопроверяемых избыточных структур, исследованию схем аппаратного контроля безопасности микропроцессорных систем интервального регулирования движения поездов, приведены примеры их моделирования.

Изложение материала направлено на то, чтобы сформировалась целостная методология подходов к разработке и моделированию работы схем аппаратного контроля безопасности микропроцессорных систем интервального регулирования движения поездов, начиная от исходных требований, сформулированных в виде задания, до имитационного моделирования на ЭВМ и получения реальных характеристик. Подобные подходы к разработке схем безопасности являются общими для подавляющего большинства схем с использованием программных средств и современных методов моделирования на ЭВМ. Методы имитационного моделирования позволяют заменить физическое моделирование схем и привлечь каждого студента к выполнению индивидуального задания.

Учебное пособие предназначено для студентов 4 курса специальности «Автоматика и телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» и может служить справочным материалом для студентов старших курсов при выполнении курсовых работ и дипломного проектирования.

Структурные методы обеспечения безопасности микропроцессорных систем управления движением поездов

Технологический процесс — часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. Кроме того, в технологический процесс включены дополнительные действия, непосредственно связанные или сопутствующие качественному изменению объекта производства; к ним относят контроль качества, транспортирование и др. Для осуществления технологического процесса необходима совокупность орудий производства, называемых средствами технологического оснащения, и рабочее место.

Если есть технологический процесс, для которого можно построить не только алгоритмическое обеспечение непосредственно выполняемых функций, но и обеспечивающие контрольные функции, то можно решить задачу безопасного функционирования узлов системы.

Для обнаружения ошибок и отказов в микропроцессорных системах интервального регулирования используется принцип введения структурной избыточности. Обеспечить безопасность движения поездов с использованием микропроцессорной элементной базы возможно с помощью дублирования аппаратуры и поэлементного сравнения сигналов на схеме контроля (сравнение происходит в одни и те же моменты времени). Последняя должна обладать свойством односторонности отказов, которое обеспечивает отключение схемой контроля аппаратуры системы при любых отказах в самой схеме контроля, а также в любом из комплектов аппаратуры.

При введении временной избыточности на заданном отрезке времени сначала выполняется функция управления и контроля, затем на то же устройство подаются контрольные сигналы после выполнения, которых происходит сравнение результатов основных и контрольных функций и только после этого допускается выдача сигналов управления на внешние объекты (светофор, стрелки и т.п.). В этом случае, всегда должен иметься запас времени от момента появления сигнала до момента реакции на него.

Специальный элемент сравнения должен обладать свойством односторонности отказов.

Этот логический элемент должен:

1. Обнаружить отказ в устройстве;

2. Запомнить факт возникновения отказа;

3. Локализовать воздействие отказа на систему управления.