Управление надёжностью функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики на основе методологий ALARP и УРРАН

Цель внедрения методологии УРРАН – целесообразное распределение
ограниченных ресурсов компании для обеспечения необходимых уровней
надежности и безопасности перевозочного процесса с учетом
экономических рисков, связанных с ними.
Общие сведения о концепции УРРАН
Таким образом, первичными являются показатели качества перевозочного
процесса, а состояние технических средств с позиции надежности
подразумевается поддерживать ровно таким, насколько это необходимо
для обеспечения заданных показателей качества перевозок.
Отдельный отказ технических средств – событие случайное. Его влияние на
процесс перевозок сложным образом зависит не только от комплексных
характеристик готовности технических средств, но и от характеристик
процесса перевозок.
Сбои в процессе движения поездов из-за отказов должны описываться с
позиции рисков, так как их описание должно включать в себя вероятность
возникновения сбоя – задержки поездов, так и величину последствий –
поездо-часы задержки.
Между показателями надежности и безопасности конкретных технических
средств и показателями качества процесса перевозок должен
предусматриваться «прозрачный переход». Аналогичный переход должен
позволять оценивать эксплуатационную деятельность компании и ее хозяйств

Перечень основных показателей надежности
Показатели функциональной надежности
(внешние показатели)
Показатели структурной надежности
(внутренние показатели)
(используются для описания влияния надежности технических средств на перевозочный процесс и передаются для анализа иным структурным подразделениям)
(используются для определения состояния и качества обслуживания систем ЖАТ внутри структурных подразделений хозяйства А и Т )
Поездо-часы потерь за отчетный интервал времени из-за отказов системы ЖАТ
Коэффициент готовности системы ЖАТ по отказам 1 и 2 категории
Показатели надёжности вычисляются и приводятся для каждой отдельной системы железнодорожной автоматики и телемеханики на конкретной станции или перегоне
Среднее время до восста-новления системы ЖАТ
Интенсив-ность инцидентов системы ЖАТ
(показатель качества перевозочного процесса на участке ж.д.)
(показатель безотказности, характеризующий то, как часто происходят инциденты в системе ЖАТ)
(показатель безотказности, характеризующий длительность восстановления работоспособного состояния системы ЖАТ персоналом)
Интенсив-ность отказов системы ЖАТ 1-й и 2-й категории
(показатель безотказности, характеризу-ющий то, как часто происходят отказы в системе ЖАТ)
(показатель готовности системы ЖАТ)

Классификация значений показателей надежности
Допустимые
Фактические
Определяются целесообразным уровнем издержек на процесс перевозок. Впервые определяются на этапе научно-исследовательских работ, а затем корректируются на протяжении всего жизненного цикла системы. На основе допустимых значений показателей надежности формируется критерий качества функционирования или эксплуатации системы ЖАТ
Проектные
Определяются на этапе проектирования расчетным путем с помощью расчетных схем надежности. Представляют собой предполагаемые значения показателей надежности системы при ее реальной эксплуатации в усредненных или конкретных условиях.
Определяются на этапе эксплуатации путем статистической обработки данных об отказах и восстановлениях реально существующей системы ЖАТ. Характеризуют фактический уровень надежности системы ЖАТ в различные моменты времени в эксплуатаци-онном периоде жизненного цикла.
Персонал в течение эксплуатационного периода жизненного цикла должен периодически вычислять фактические значения показателей надежности и сравнивать их с допустимыми. Таким образом подразумевается выполнять оценку технического состояния систем ЖАТ в процессе эксплуатации.

Специфика расчета фактических значений показателей надёжности
Показатели структ. надежности
Показатели функц. надежности
Основное требование: максимальная «прозрачность расчетов» на основе зафиксированных в информационных системах данных
Источники статистических данных для оценки фактических показателей надёжности –
информационные системы железнодорожного транспорта
Фактическое значение коэффициента готовности по отказам 1 и 2 категории определяется на основе данных обо всех видах отказов (кроме внешних), категорий 1, 2.
Фактическое значение поездо-часов потерь определяется по данным об отказах категорий 1 и 2 (вызвавших задержку в движении поездов) и связанных с ними поездо-часах потерь.
Вид отказа может учитывается в последующем при факторном анализе.
Основное требование: максимальная объективность расчетов на основе зафиксированных в информационных системах данных
Фактическое значение среднего времени до восстановления системы ЖАТ определяется на основе данных о времени устранения отказов всех категорий (1, 2, 3), без учета времени устранения предотказных состояний и отступления от норм содержания.
Фактическое значение интенсивности инцидентов системы ЖАТ определяется на основе данных об отказах всех видов категорий 1, 2 и 3. Данные об отказах дополняют данными о зарегистрированных значимых предотказных состояниях и отступлениях от норм содержания (прореженные данные). Значимость определяется с помощью утвержденных Классификаторов.
Вид отказа, предотказного состояния или отступления от норм содержания учитывается при факторном анализе.
Фактический уровень рисков определяется данными об отказах категорий 1, 2, 3, предотказных состояниях, отступлениях от норм содержания и зарегистрированных поездо-часах задержки

Модель ALARP
Суть модели: «Риск настолько низкий, насколько это практически возможно»
Любое мероприятие или комплекс мероприятий может приводить самое лучшее только к снижению уровня риска, но полностью его исключить невозможно
Снижать риск ниже определенного уровня нецелесообразно, так как все меньшему темпу его снижения будут соответствовать нелинейно возрастающие затраты.
ALARP – это область целесообразного (терпимого) риска

Матрица рисков – развитие модели ALARP
В матрице рисков имеется качественное описание уровня результирующего риска, а также его составляющих: последствий в виде поездо-часов потерь и вероятности ущерба. Это позволяет проводить как общий анализ риска, так и выявлять влияние его составляющих

Принцип нормирования поездо-часов потерь
Нормы поездо-часов потерь должны характеризовать технически достижимый
уровень качества процесса перевозок
Уровень качества перевозок должен быть экономически целесообразным
Исходные данные
Отчеты КАСАНТ о суммарных зарегистрированных поездо-часах потерь для различных систем ЖАТ,
функционирующих в пределах различных железнодорожных линий за период наблюдения
(3 календарных года)
Группировка исходных данных
Поездо-часы потерь при прочих равных условиях в существенной мере зависят от класса и
специализации железнодорожной линии, поэтому для железнодорожной линии каждого класса и
специализации нормы должны отличаться. Для получения допустимого значения поездо-часов задержки
на железнодорожной линии каждого класса и специализации отбирают и группируют данные
о фактических поездо-часах задержки, связанных с системами ЖАТ, находящимися на линии такого
класса и специализации на разных участках железных дорог
1(В,С)
Классы и специализации железнодорожных линий с различными нормами поездо-часов потерь с группировкой
1(П)
1(О)
1(Г,Т,М)
2(В,С)
2(П)
2(О)
2(Г,Т,М)
3
4
5
Для всех систем ЖАТ в пределах железнодорожной линии одного класса
и специализации норма поездо-часов потерь будет одинаковой
Последовательность нормирования внешних показателей надежности
Допустимое значение
поездо-часов потерь
Допустимое значение
интенсивности отказов 1 и 2 категории
Допустимое значение
Кг по отказам 1 и 2 категории

Принцип нормирования поездо-часов потерь
Результат группировки исходных данных
Расчет допустимого значения поездо-часов потерь
1. Расчет среднего уровня показателя для железнодорожной линии определенных класса и специализации:
2. Расчет среднего квадратического отклонения:
3. Расчет допустимого значения поездо-часов потерь:

Принцип нормирования интенсивности отказов системы ЖАТ 1 и 2 категории
Уровень безотказности должен поддерживаться ровно таким, чтобы обеспечить заданные
показатели качества перевозочного процесса (допустимый уровень поездо-часов потерь)
Расчет допустимого значения интенсивности отказов должен увязывать между собой показатели
безотказности, ремонтопригодности, и процесс движения поездов с использованием системы ЖАТ
Расчет не должен осуществляться на основе статистических данных, так как:
- В явном виде не получится показать количественную взаимосвязь между показателями качества
перевозок и уровнем надежности технических средств ЖАТ
Статистические данные об отказах, используемые для расчета фактических значений показателей
в существенной мере субъективны
Возможные методы нахождения взаимосвязи:
Применение принципа аналогии:
Область, где решаются сходные задачи: системы массового обслуживания, предназначенные для
переработки потоков заявок различного характера
Математическая модель «Обслуживающий прибор (сервер)»
Где изложены основные положения методики расчета?
«Методика оценки рисков, связанных с функционированием систем железнодорожной
автоматики и телемеханики ОАО «РЖД»
Имитационное моделирование
Аналитическое моделирование

Модель оценки рисков поездо-часов потерь
Система ЖАТ
(обслуживающий прибор)
Поток отказов интенсивностью
Поток восстановлений интенсивностью
Входящий поток поездов интенсивностью
Поток реализованных подвижных передвижений интенсивностью
Очередь заявок на передвижение
Удлинение очереди из-за отказов
Количество задержек,
Среднее время задержки
Вероятность блокировки
Изменение количества задержек,
Изменение среднего времени задержки
Изменение вероятности блокировки
Поездо-часы потерь
из-за отказов
системы ЖАТ
Вероятность задержки
поездов из-за отказов
системы ЖАТ

Процедура оценки допустимого значения интенсивности отказов 1 и 2 категории
Допустимое значение
поездо-часов потерь
Исходные данные о процессе движения
поездов в системе ЖАТ
Регламентное время
восстановления
Исходные данные:
Модель:
Результат:
Допустимое значение интенсивности отказов
системы ЖАТ 1 и 2 категории

Процедура оценки допустимого значения коэффициента готовности
по отказам 1 и 2 категории
Регламентное время
Устранения отказов
Формула расчета допустимого значения коэффициента готовности
по отказам 1 и 2 категории:
Допустимое значение интенсивности
отказов системы ЖАТ 1 и 2 категории
Допустимое значение поездо-часов потерь едино для всех систем ЖАТ в пределах железнодорожных
линий одного класса и специализации
Допустимое значение интенсивности отказов первой и второй категории и коэффициента готовности
в общем случае индивидуальны для каждой системы ЖАТ в силу различий во времени
устранения отказов и характеристик процесса движения поездов

Синтез матрицы рисков
Так как нормы поездо-часов потерь и допустимого значения вероятности задержки поездов
различны для железнодорожных линий разных классов и специализаций,
то формируется совокупность матриц

Построенная матрица рисков, связанных с
надежностью функционирования системы ЖАТ

Формирование интегральных показателей готовности инфраструктуры ЖАТ в границах производственной деятельности подразделения

Общие сведения
Интегральные показатели носят обобщающий характер
Расчет интегральных показателей реализуется единообразно для структурных подразделений
различных уровней (ШЧ, дорога, хозяйство в целом).
Различие в расчете интегральных показателей для подразделений на различных уровнях иерархии
в структуре РЖД заключается в совокупности объектов ЖАТ, которая определяется границами
их производственной деятельности
Общие последовательность расчета
Показатели готовности
отдельных объектов ЖАТ
Показатели готовности
объектов ЖАТ в пределах
ж.д. линии одного класса
Показатели готовности
объектов ЖАТ в пределах
ж.д. линии одного класса
Показатели готовности
объектов ЖАТ в пределах
ж.д. линии одного класса
Показатели готовности
объектов ЖАТ в пределах
ж.д. линии одного класса
Результирующие показатели
готовности объектов ЖАТ
в пределах ж.д. линии
одного класса
Интегральный показатель
Готовности объектов ЖАТ
в границах производственной
деятельности подразделения
Объекты ЖАТ
Однородные участки
Разнородные участки
Частные показатели
Однородные показатели
Взвешенный показатель

Подходы к расчету
Интегральный показатель готовности,
приведенный на инфраструктуру ЖАТ в пределах
усредненной ж.д. линии
(на совокупность объектов ЖАТ)
Способ 1
Способ 2
Интегральный показатель готовности,
приведенный на один усредненный объект ЖАТ
Достоинство:
Показатель помимо готовности характеризует
размеры участка
Недостатки:
Показатель нельзя сравнивать с аналогичным
по другому участку, в силу различий в количестве
объектов ЖАТ у них (требуется использовать харак-
теристику «запас по надежности»)
Интегральный показатель имеет невысокие значения
порядка 0,87, так как описывает состояние большого
количества объектов ЖАТ
Достоинство:
Показатель непосредственно позволяет сравнивать
состояние готовности объектов ЖАТ
на различных участках
-Интегральный показатель, поскольку приведен
на один объект ЖАТ, имеет высокие значения,
сравнимые с аналогичными показателями
отдельных объектов ЖАТ
Недостатки:
Показатель не отражает размеры участка

Подходы к расчету
Способ 1
Показатели готовности
отдельных объектов ЖАТ
Результирующие показатели
готовности участка ж.д. линии
определенного класса,
как конкретной совокупности
объектов ЖАТ
Интегральный показатель
готовности усредненного участка ж.д линий
в границах производственной деятельности
структурного подразделения
Объекты ЖАТ
Показатели готовности
отдельных объектов ЖАТ
Показатели готовности
отдельных объектов ЖАТ
Результирующие показатели
готовности участка ж.д. линии
определенного класса,
как конкретной совокупности
объектов ЖАТ
Участки ж.д. линий
Совокупность участков ж.д. линий

Подходы к расчету
Способ 2
Показатели готовности
отдельных объектов ЖАТ
Результирующие показатели
готовности объекта ЖАТ
на участке ж.д. линии
определенного класса
Интегральный показатель
готовности усредненного объекта ЖАТ
в границах производственной деятельности
структурного подразделения
Объекты ЖАТ
Показатели готовности
отдельных объектов ЖАТ
Показатели готовности
отдельных объектов ЖАТ
Объект ЖАТ на участке ж.д. линии
Результирующие показатели
готовности объекта ЖАТ
на участке ж.д. линии
определенного класса
Объект ЖАТ в границах производственной деятельности