Основы теории надежности
Содержание
1. Исходные данные
. Задание
. Разработка жестко-последовательных
программ (ЖПП) поиска места отказа для объектов электроснабжения
.1 Разработка ЖПП «по функциональной
схеме»
.2 Разработка ЖПП «вероятность -
время»
. Разработка гибко-последовательных
программ (ЖПП) поиска места отказа для объектов электроснабжения
.1 Разработка ГПП «по максимуму
информации»
.2 Разработка ГПП «половинного
разбиения» »
Список использованной литературы
1. Исходные данные
Рис. 1. Упрощенная схема сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки
Э 1 - питающий конец рельсовой цепи;
Э 2 - рельсовая цепь; Э 3 - релейный конец рельсовой цепи, состоящий из
приборов и элементов рельсовой цепи, находящихся на сигнальной точке, ограждающей
данный блок-участок; Э 4 - дешифраторная ячейка, состоящая из приборов,
используемых для расшифровки принимаемых кодов питания и приборов; Э 5 -
сигнальное реле.
|
Наименование
элемента системы
|
Вероятность
возникновения отказа, q
|
Среднее
время простоя в год τ, мин
|
|
Э
1
|
0,09
|
20
|
|
Э
2
|
0,05
|
30
|
|
Э
3
|
0
|
5
|
|
Э
4
|
0,52
|
18
|
|
Э
5
|
0,24
|
25
|
2. Задание
По упрощенной схеме сигнальной точки числовой
кодовой автоблокировки (см. рис. 1) разработать программы поиска места отказа:
жестко-последовательные программы (ЖПП):
«по функциональной схеме»;
«вероятность - время»;
гибко-последовательные программы (ГПП):
«максимуму информации»;
«половинного разбиения».
Сделать выводы. Построить для каждой программы
алгоритмы поиска места отказа в виде «ветвящегося дерева».
В ЖПП:
«по функциональной схеме» - отказ при ЭП-4
«вероятность - время» - отказ при ЭП-1.
3. Разработка жестко-последовательных программ
(ЖПП) поиска места отказа для объектов электроснабжения
.1 Разработка ЖПП «по функциональной схеме»
Теоретические данные
Программа основана на поиске места отказа путем
выполнения в «жестком» порядке последовательных элементарных проверок (ЭП).
Проверке подлежит каждый диагностический
параметр. После каждой ЭП результат анализируется. Программа прекращается когда
будет найден отказавший элемент.
Условия программы:
. Считаем, что q1=
q2= q3=…=
qn;
где qi
- вероятность отказа i-го
элемента.
. Последовательность выполнения ЭП:
ЭП-1 - назначается на первом элементе;
ЭП-2 - назначается на втором элементе;
ЭП-n
- назначается на n-ом элементе.
Достоинства программы:
. Возможность применения на новой технике;
. Простота и эффективность применение.
Недостатки:
. Большое время на нахождение отказа, который
проявляется на последних элементах;
. Помимо применения контрольно-проверочных
аппаратов (КПА) необходима еще и техническая документация.
Разработка программы
Строим структурную схему сигнальной точки
числовой кодовой автоблокировки (рис. 2)
Рис. 2. Структурная схема сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки
Из рис. 2 - видно, что сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки состоит из 9 комплектующих т.е. N=9:
- устройств (Э1, Э2, Э3, Э4, Э5);
- связей между устройствами (Э1 -
Э2, Э2 - Э3, Э3 - Э4, Э4 - Э5).
Определяем состояние сигнальной точки
числовой кодовой автоблокировки
=2N=29=512
число нерабочих ТС S:
=2N-1=29=512-1=511
После допущений имеем число
нерабочих ТС:
. S=N=9;
. S<N=5.
Назначаем следующие ТС элементам
сигнальной точки числовой кодовой автоблокировки
. S1 - отказ
Э1;
. S2 - отказ
Э2;
. S3 - отказ
Э3;
. S4 - отказ
Э4;
. S5 - отказ
Э5.
Определяем допустимые значения
выбранных контрольных параметров каждого элемента (из технической
документации):
. хЭ1доп.. = 5 В;
. хЭ2доп.= 15 В;
. хЭ3доп.= 25 В;
. хЭ4доп.= 35 В;
. хЭ5доп.= 45 В.
Составляем диагностический граф
(рис. 3), представляющий собой последовательность выполнения ЭП
Рис. 3 Диагностический граф
Под каждой ЭП будем понимать замер
контрольного параметра (КП) и его сравнение с допустимым значением.
Если КП соответствует допустимому
значению, то над стрелкой указываем символ «+» т.е. отказавший элемент не
найден и необходимо выполнить очередную ЭП.
Если КП не соответствует допустимому
значению, то над стрелкой указываем символ «-», т.е. отказавший элемент найден
и необходимости в очередной ЭП нет.
|
Последовательность
выполнения ЭП
|
|
Назначаем
ЭП-1 на Э1
|
|
хЭ1
=
хЭ1доп.
→
ЭП-2
|
хЭ1 ≠ хЭ1доп. →
S1
|
|
Назначаем
ЭП-2 на Э2
|
|
хЭ2 = хЭ2доп. → ЭП-3
|
хЭ2
≠ хЭ2доп. →
S2
|
|
Назначаем
ЭП-3 на Э3
|
|
хЭ3 = хЭ3доп. → ЭП-4
|
хЭ3
≠ хЭ3доп. →
S3
|
|
Назначаем
ЭП-4 на Э4
|
|
хЭ4 = хЭ4доп. → ЭП-5
|
хЭ4
≠ хЭ4доп. →
S4
|
|
Назначаем
ЭП-5 на Э5
|
|
хЭ5
≠ хЭ5доп. →
S5
|
Вывод
При ЭП-4 обнаружен отказ дешифраторной ячейки,
состоящей из приборов, используемых для расшифровки принимаемых кодов питания и
приборов (элемент Э4).
Разрабатываем алгоритм программы в виде
«ветвящегося дерева» (рис. 4)
Рис. 4 Алгоритм программы «по
функциональной схеме»
.2 Разработка ЖПП «вероятность -
время»
Теоретические данные
Программа основана на поиске места
отказа путем выполнения в «жестком» порядке последовательных ЭП. После каждой
ЭП результат анализируется. Программа прекращается, когда будет найден
отказавший элемент.
Условия программы:
. Известны данные qi и τi;
где τi - время
необходимое для выполнения i-ой проверки.
. Считаем что: 
Последовательность выполнения ЭП:
- ЭП-1;
- ЭП-2;
- ЭП-n;
Достоинства программы:
. Обнаружение отказа при первых трех
ЭП;
. Простота и эффективность
применения.
Недостатки программы:
. Необходимость статистических
данных
Разработка программы
Строим структурную схему сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки (рис. 5)
Рис. 5. Структурная схема сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки
Из рис. 5 - видно, что сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки состоит из 9 комплектующих т.е. N=9:
- устройств (Э1, Э2, Э3, Э4, Э5);
- связей между устройствами (Э1 -
Э2, Э2 - Э3, Э3 - Э4, Э4 - Э5).
Определяем состояние сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки
общее число возможных технических
состояний (ТС) E:
=2N=29=512
=2N-1=29=512-1=511
После допущений имеем число
нерабочих ТС:
. S=N=9;
. S<N=5.
электроснабжение
последовательный программа отказ
Назначаем следующие ТС элементам
сигнальной точки числовой кодовой автоблокировки
. S1 - отказ
Э1;
. S2 - отказ
Э2;
. S3 - отказ
Э3;
. S4 - отказ
Э4;
. S5 - отказ
Э5.
Определяем допустимые значения
выбранных контрольных параметров каждого элемента (из технической
документации):
. хЭ1доп.. = 5 В;
. хЭ2доп.= 15 В;
. хЭ3доп.= 25 В;
. хЭ4доп.= 35 В;
. хЭ5доп.= 45 В.
Составляем диагностическую таблицу
|
Исходные
данные ТС
|
S1
|
S2
|
S3
|
S4
|
S5
|
|
qi
|
0,09
|
0,05
|
0
|
0,52
|
0,24
|
|
τi, мин
|
20
|
30
|
5
|
18
|
25
|
|
qi
/ τi
|
0,0045
|
0,00167
|
0
|
0,02889
|
0,0096
|
|
Очередность
ЭП
|
ЭП-3
|
ЭП-4
|
ЭП-5
|
ЭП-1
|
ЭП-2
|
|
Последовательность
выполнения ЭП
|
|
Назначаем
ЭП-1 на Э4
|
|
хЭ4
=
хЭ4доп.
→
ЭП-2
|
хЭ4 ≠ хЭ4доп. →
S4
|
|
Назначаем
ЭП-2 на Э5
|
|
хЭ5
=
хЭ5доп.
→
ЭП-3
|
хЭ5 ≠ хЭ5доп. →
S5
|
|
Назначаем
ЭП-3 на Э1
|
|
хЭ1
=
хЭ1доп.
→
ЭП-4
|
хЭ1 ≠ хЭ1доп. →
S1
|
|
Назначаем
ЭП-4 на Э2
|
|
хЭ2
=
хЭ2доп.
→
ЭП-5
|
хЭ2 ≠ хЭ2доп. →
S2
|
|
Назначаем
ЭП-5 на Э3
|
|
хЭ5
≠ хЭ5доп. →
S3
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод
При ЭП-1 обнаружен отказ дешифраторной ячейки,
состоящей из приборов, используемых для расшифровки принимаемых кодов питания и
приборов (элемент Э4).
Разрабатываем алгоритм программы в виде
«ветвящегося дерева» (рис. 6)
Рис. 6 Алгоритм программы «вероятность - время»
4. Разработка гибко-последовательных программ
(ГПП) поиска места отказа для объектов электроснабжения
.1 Разработка ГПП «по max
информации»
Программа основана на поиске места отказа путем
выполнения в «гибком» порядке последовательных ЭП для групп смежных элементов.
После каждой ЭП ее результат анализируется и
только потом назначается очередная ЭП.
Программа прекращается когда будет найден
отказавший элемент. В качестве группы смежных элементов может выступать и один
элемент.
Условия программы:
. Должны быть известны qi;
. ЭП-1 - назначается на последнем элементе в
группе смежных элементов, объединенных по принципу:
ЭП-1 → 
≈ 0,5;
ЭП-2 → ≈ 0,25;
ЭП-3 → ≈ 0,125;
и т.д.
Достоинства программы:
. Обнаружение отказа за минимальное
время.
Недостатки:
. Наличие статистических данных.
Разработка программы
Строим структурную схему сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки (рис. 7)
Рис. 7. Структурная схема сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки
Из рис. 7 - видно, что сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки состоит из 9 комплектующих т.е. N=9:
- устройств (Э1, Э2, Э3, Э4, Э5);
- связей между устройствами (Э1 -
Э2, Э2 - Э3, Э3 - Э4, Э4 - Э5).
Определяем состояние сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки
общее число возможных технических
состояний (ТС) E:
=2N=29=512
число нерабочих ТС S:
=2N-1=29=512-1=511
После допущений имеем число
нерабочих ТС:
. S=N=9;
. S<N=5.
Назначаем следующие ТС элементам
сигнальной точки числовой кодовой автоблокировки
. S1 - отказ
Э1;
. S2 - отказ
Э2;
. S3 - отказ
Э3;
. S4 - отказ
Э4;
. S5 - отказ
Э5.
Определяем допустимые значения
выбранных контрольных параметров каждого элемента (из технической
документации):
. хЭ1доп.. = 5 В;
. хЭ2доп.= 15 В;
. хЭ3доп.= 25 В;
. хЭ4доп.= 35 В;
. хЭ5доп.= 45 В.
Составляем диагностический граф
(рис. 8), представляющий собой последовательность выполнения ЭП
Рис. 8 Диагностический граф
|
Последовательность
выполнения ЭП
|
|
Назначаем
ЭП-1 на Э4
|
|
хЭ4
= хЭ4доп. → ЭП-2 на Э5
|
|
|
хЭ4
≠ хЭ4доп. → ЭП-2 на Э3:
|
Назначаем
ЭП-2 на Э3
|
|
хЭ3
= хЭ3доп. → S4
|
|
хЭ3
≠ хЭ3доп. → S3
|
|
Назначаем
ЭП-2 на Э5
|
|
хЭ5
= хЭ5доп. → ЭП-3 на Э2
|
|
|
хЭ5 ≠ хЭ5доп. →
S5
|
|
|
Назначаем
ЭП-3 на Э2
|
|
хЭ2
= хЭ2доп. → Θ
(ГПП
не работает)
|
|
|
хЭ2
≠ хЭ2доп. → ЭП-4 на Э1
|
Назначаем
ЭП-4 на Э1
|
|
хЭ1
= хЭ1доп. → S2
|
|
хЭ1
≠ хЭ1доп. → S1
|
Вывод
При ЭП-1 если хЭ4 = хЭ4доп. имеем:
при ЭП-2 - отказ S5;
при ЭП-3 - Θ;
при ЭП-4 - отказы S2
, S1.
При ЭП-1 если хЭ4 ≠ хЭ4доп. имеем:
при ЭП-2 - отказы S4
и S3.
Разрабатываем алгоритм программы в виде
«ветвящегося дерева» (рис. 9)
Рис. 9 Алгоритм программы «по
максимуму информации»
Теоретические данные
Программа является упрощенным
аналогом программы «по максимуму информации» и основана на поиске места отказа
путем выполнения в «гибком» порядке последовательных ЭП для групп смежных
элементов.
После каждой ЭП результат
анализируется и только потом назначается следующая ЭП.
Программа прекращается, когда будет
найден отказавший элемент.
Условия программы:
. Должны быть известны q1= q2= q3…= qn;
. ЭП-1 - назначается на последнем
элементе в группе смежных элементов, объединенных по принципу:
ЭП-1 → 
;
ЭП-2 → 
;
ЭП-2 → 
;
и т.д.
Достоинства программы:
. Обнаружение отказа за минимальное
время.
Недостатки:
. Программа применима только для
последовательно соединенных ОД.
Разработка программы
Строим структурную схему сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки (рис. 10)
Рис. 10. Структурная схема
сигнальной точки числовой кодовой автоблокировки
Из рис. 10 - видно, что сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки состоит из 9 комплектующих т.е. N=9:
- устройств (Э1, Э2, Э3, Э4, Э5);
- связей между устройствами (Э1 -
Э2, Э2 - Э3, Э3 - Э4, Э4 - Э5).
Определяем состояние сигнальной
точки числовой кодовой автоблокировки
общее число возможных технических
состояний (ТС) E:
=2N=29=512
число нерабочих ТС S:
=2N-1=29=512-1=511
После допущений имеем число
нерабочих ТС:
. S=N=9;
. S<N=5.
Назначаем следующие ТС элементам
сигнальной точки числовой кодовой автоблокировки
. S1 - отказ
Э1;
. S2 - отказ
Э2;
. S3 - отказ
Э3;
. S4 - отказ
Э4;
. S5 - отказ
Э5.
Определяем допустимые значения
выбранных контрольных параметров каждого элемента (из технической
документации):
. хЭ1доп.. = 5 В;
. хЭ2доп.= 15 В;
. хЭ3доп.= 25 В;
. хЭ4доп.= 35 В;
. хЭ5доп.= 45 В.
Составляем диагностический граф
(рис. 11), представляющий собой последовательность выполнения ЭП
Рис. 11 Диагностический граф
|
Последовательность
выполнения ЭП
|
|
Назначаем
ЭП-1 на Э3
|
|
хЭ3
= хЭ3доп. → ЭП-2 на Э4
|
|
|
хЭ3
≠ хЭ3доп. → ЭП-2 на Э1
|
Назначаем
ЭП-2 на Э1
|
|
хЭ1
= хЭ1доп. → ЭП-3 на Э2
|
|
хЭ1
≠ хЭ1доп. → S1
|
|
Назначаем
ЭП-3 на Э2
|
|
хЭ2
= хЭ2доп. → S3
|
|
хЭ1
≠ хЭ1доп. → S2
|
|
Назначаем
ЭП-2 на Э4
|
|
хЭ4
= хЭ4доп. → S5
|
|
|
хЭ4 ≠ хЭ4доп. →
S4
|
|
Вывод
При ЭП-1 если хЭ3 = хЭ3доп. имеем:
при ЭП-2 - отказ S5
и S4;
При ЭП-1 если хЭ3 ≠ хЭ3доп. имеем:
при ЭП-2 - отказы S1;
при ЭП-3 - отказ S3
и S2.
Разрабатываем алгоритм программы в виде
«ветвящегося дерева» (рис. 12)
Рис. 12 Алгоритм программы
«половинного разбиения»
Список использованной литературы
1.
Сафарбаков А.М., Лукьянов А.В., Пахомов С.В. Основы технической диагностики
деталей и оборудования: учебное пособие - Ч. 1 - Иркутск: ИрГУПС, 2007. - 128
с.