Надежность транспортных систем (2002, 202c., EFK0062-02)

Кроме резервов трех видов, используемых при обеспечении устойчивости, для обеспечения надежности дополнительно используется параллельная работа различных элементов системы. По сути, параллельная работа элементов является специфическим видом резервирования, который обладает несомненными достоинствами, поскольку разные по своему содержанию элементы используют для своей работы различные ресурсы. Это означает, что отказ какого-либо элемента не обязательно будет приводить к отказу всех параллельно действующих элементов.

Иллюстрация этого свойства приведена на рис. 6.3.

Рис. 6.3

Для приведенного на рисунке объекта, выход из строя одного из элементов с номерами 2 - 6 не будет приводить к полной остановке элемента 1, работа которого определяет результаты работы всей системы.

Ярким примером обеспечения надежности технического объекта с помощью параллельной работы элементов являются тормозные системы современных автомобилей, которые имеют как минимум две тормозных системы.

В системах организации дорожного движения параллельную работу выполняют дублирующие участки транспортной сети, которые в обычном режиме используются не полностью.

В системах организации перевозок надежность обеспечивается параллельной работой различных видов транспорта. Но здесь существуют определенные проблемы, вызванные наличием собственных интересов у элементов, обеспечивающих параллельную работу в системе. Их целью является не обеспечение надежности транспортной системы, а реализация собственных экономических интересов. Поэтому при рассмотрении вопросов надежности политранспортных систем необходимо учитывать эти интересы.

Наиболее распространенным методом обеспечения надежности систем по организации перевозок являются резервы второго рода, то есть резервирование подвижного состава, который используется для работы вместо вышедшей из строя техники.

Для характеристики надежности объектов разработано достаточно большое количество натуральных показателей:

- интенсивность отказов системных элементов, ед/ч;

- средняя частота отказов;

- средняя продолжительность отказа;

- средняя продолжительность безотказной работы системы;

- статистическое распределение промежутков времени между отказами.

Они разработаны для технических систем с жесткими связями между элементами и прямой зависимостью работоспособности системы в целом от способности отдельных элементов выполнять присущие им функции. Отказ одного элемента обычно означает выход из строя всей системы в целом. Возможны и другие последствия отказа элемента, например, если предусмотрена параллельная работа отдельных элементов. Но все эти исходы весьма очевидны и характеристика надежности системы с помощью перечисленных выше показателей является достаточно полной.

Полнота характеристики объектов определяется вариантами использования показателей системных свойств. С этой точки зрения натуральные показатели надежности являются достаточными для выработки управляющих воздействий при сравнении надежности технических систем.

Для выработки управляющих воздействий относительно транспортных систем натуральных показателей надежности недостаточно, что обусловлено большим разнообразием связей между их элементами. Это можно проиллюстрировать на примере сравнения автобусного и трамвайного маршрутов.

Конструктивные особенности подвижного состава определяют более высокую надежность трамваев, по сравнению с автобусами, по критерию частоты отказов.

Однако надежность автобусного маршрута по тому же критерию выше, чем трамвайного, если под отказом для маршрута понимается остановка всех транспортных средств на нем. Такая разница обусловлена характером связей между элементами маршрутов - транспортными средствами. Выход из строя одного трамвая приводит к постепенной остановке всех транспортных средств на маршруте.

Необходимость выбора параметров, по которым характеризуется надежность объекта, и определение для каждого из них пределов изменения, в которых система будет считаться работоспособной с учетом разнообразия структур транспортных систем, делает использование натуральных показателей надежности практически невозможным для выработки управляющих воздействии в транспортных системах.

Поэтому основным показателем надежности транспортных систем является экономический показатель. Он основан на зависимости критерия эффективности системы от ее надежности и рассчитывается по зависимости

Э_над = Э' – Э,         (5.9)

где Э' - значение показателя эффективности системы при абсолютно надежной работе всех ее элементов;

Э - значение показателя эффективности системы при «обычном» уровне надежности элементов системы.

Экономический показатель является весьма представительным, поскольку значение критерия эффективности системы отражает цель ее существования и функционирования. Он значительно упрощает сравнение надежности различных систем, с целью выработки управляющих воздействий, однако не позволяет уйти от всех неопределенностей этого процесса. Вызвано это неоднозначностью понятия эффективности системы при абсолютно надежной работе всех ее элементов. Здесь все зависит от списка элементов, то есть от способа представления объекта в виде системы.

Это можно проиллюстрировать на примере автобусного маршрута. Если его представить в виде совокупности рейсов, осуществляемых за определенный период времени, то эффективность маршрута при абсолютно надежной работе всех элементов будет равняться прибыли маршрута при выполнении всех запланированных рейсов. Если тот же маршрут представить в виде совокупности автобусов, работающих на нем, то значение того же показателя будет значительно выше, чем в предыдущем случае. Вызвано это тем, что абсолютная надежность автобусов подразумевает их постоянную готовность к работе и, соответственно, отсутствие затрат на содержание резервного подвижного состава.

Таким образом, для сравнения надежности транспортных систем, необходимо вначале определить однородные требования по надежности элементов, а это не всегда возможно из-за различий в их структуре.

Поэтому основным способом выработки управляющих воздействий на основе экономического показателя надежности является его сравнение с показателем эффективности системы при абсолютно надежной работе всех ее элементов. Если значение Э_над низкое, по сравнению с Э', то надежность системы достаточно высока и нет необходимости вкладывать средства в ее повышение. Если же Э_над составляет значительную часть от Э', то повышение надежности системы может привести к существенному росту ее эффективности и вложение средств в повышение надежности может оказаться выгодным.

Источник: Основы теории транспортных систем / Учебное пособие. П.Ф. Горбачев, И.А. Дмитриев. - Харьков: Изд-во ХНАДУ, 2002. – С. 200-204 (202 с.)