3.2. Проблемы создания высоконадежных систем. Абсолютно надежные системы
Система электроснабжения является очень важной технической системой, отказ которой приводит к серьезным последствиям. В результате отказа системы электроснабжения всегда возникают экономические потери, но в ряде случаев дополнительно возникают неблагоприятные экологические последствия, а также возможны катастрофы с гибелью людей. Цена отказа контактной сети очень велика и поэтому к ней предъявляются очень высокие требования по надежности. Мы стремимся к тому, чтобы система электроснабжения стала абсолютно надежной системой или близкой к таковой с показателями надежности P(t) ≥ 0,999 и Кг ≥ 0,995. Однако на практике проектирование, создание и эксплуатация такой системы сталкивается с рядом непреодолимых трудностей. Рассмотрим некоторые из них.
Как было отмечено выше, на сегодняшний момент невозможно рассчитать показатели надежности системы электроснабжения с точностью до трех знаков после запятой поскольку:
- имеющаяся точность исходных данных, полученных по результатам опытов и эксплуатации ниже требуемой точности расчета;
- не созданы математические модели системы электроснабжения, адекватные реальным условиям;
- размерность уравнений, описывающих математические модели, высока и не позволяет получить достаточно точные решения.
Невозможно получить необходимые данные по надежности системы электроснабжения с требуемой точностью и экспериментальным путем. Причинами этого являются экономические и физические соображения, а также соображения безопасности.
В связи с этим мы имеем пока неразрешенное противоречие между необходимостью создания абсолютно надежной системы и невозможностью статистических испытаний такой системы с расчетом показателей ее надежности.
Создание высоконадежных систем идёт, в том числе и по пути разработки качественных критериев надежности. При таком подходе абсолютно надежной называется система, которая удовлетворяет некоторым качественным критериям надежности. Качественными критериями являются такие критерии, которые обеспечивают заданные показатели надежности и не требуют расчетов и испытаний по определению численных показателей надежности.
В настоящее время принято считать, что абсолютно надежной называется система, надежность которой не менее заданной и для которой одновременно удовлетворяются качественные критерии надежности. За заданную вероятность безотказной работы рекомендуется принимать P(t) = 0,997.
Качественные критерии надежности должны удовлетворять следующим основным условиям:
- не должны противоречить численным показателям надежности;
- не зависимость от численных показателей надежности;
- возможность реализации на практике;
- достоверность получаемых результатов.
Выбор критериев абсолютно надежной системы зависит от используемого метода обеспечения надежности. Возможны два типа критериев – одинарные и комплексные.
Одинарным называется критерий, позволяющий создать абсолютно надежную систему путем применения одного метода повышения надежности.
Примеры одинарных критериев:
- система абсолютно надежна, если число ее элементов n < m;
- система абсолютно надежна, если время ее непрерывной работы t < τ;
- система абсолютно надежна, если время ее восстановления Тв не превышает заданное значение Тз.
Комплексным называется критерий, позволяющий создать абсолютно надежную систему путем применения двух и более методов повышения надежности.
Примеры комплексных критериев:
- система абсолютно надежна, если она состоит из числа элементов n < m и отказ одного любого элемента не ведет к отказу системы;
- система абсолютно надежна, если время ее работы не превышает Тз и все ее элементы работают с нагрузкой, не превышающей k% от номинальной нагрузки;
- система абсолютно надежна, если время ее восстановления Тв не превышает заданное значение Тз и отказ одного любого элемента не ведет к отказу системы.
Абсолютно надежные системы требуют разработки качественных критериев для каждой конкретной системы. Их эксплуатация невозможна без непрерывной диагностики состояния. Абсолютно надежные системы сложны и обладают большой избыточностью.
ЛИТЕРАТУРА:
Надежность и диагностика систем электроснабжения железных дорог: Учебник для вузов ж/д транспорта/ А.В. Ефимов, А.Г. Галкин. – М.: УМК МПС России, 2000, 512 с.