تحلیل قابلیت اطمینان برد کنترل‌کننده‌ی سیگنال در سیستم علائم راه آهن با استفاده از روش بلاک دیاگرام و افزونگی سخت افزاری

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد کنترل و علائم، دانشکده راه‌آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشیار دانشکده راه‌آهن دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

در سیستم علائم راه آهن ، ایمنی سیستم به حفاظت از تلفات خطرناک  و زیان‌های اقتصادی اشاره دارد. ارتباط سیستم اینترلاکینگ با تجهیزات کنار خط از قبیل سیگنال، ماشین سوزن، مدارات راه و ... از طریق سیستم کنترل کننده‌ی تجهیزات انجام می‌شود. از آنجاکه ارسال و دیافت دیتا از تجهیزات کنارخط از طریق این سیستم که به عنوان واسطی حیاتی بین سیستم اینترلاکینگ و تجهیزات کنارخط عمل می‌کند است ؛ لذا بررسی وضعیت و صحت کارکرد هرکدام باید بصورت لحظه ای انجام پذیرد؛ بنابراین بررسی ایمنی و قابلیت اطمینان این سیستم تحت تمامی شرایط بسیار حائز اهمیت است. معمولاً این برد‌ها از جمله برد کنترل‌کننده‌ی سیگنال در برابر  خرابی تحمل‌پذیر ساخته می‌شوند. با توجه به اینکه محاسبات قابلیت اطمینان و ایمنی در عمل نیازمند تست‌های آزمایشگاهی و میدانی است و هزینه‌ی بسیار بالایی را شامل می‌شود بنابراین باید این‌کار با مدل‌سازی، شبیه‌سازی و استفاده از روش‌های عددی و تحلیلی انجام پذیرد. در این مقاله در ابتدا به معرفی سیستم OCS و سپس برد کنترل‌کننده‌ی سیگنال پرداخته می‌شود، در ادامه به معرفی قابلیت اطمینان  پرداخته شده و کمیت‌های مربوط به آن معرفی می‌گردد. سپس قابلیت اطمینان برد کنترل‌کننده‌ی سیگنال را با استفاده از بلاک دیاگرام سیستم و شبیه‌سازی با نرم افزار MATLAB بدست آورده و در ادامه با استفاده از افزونگی سخت افزاری به بررسی دقیق‌تر قابلیت اطمینان پرداخته می‌شود؛ در انتها نیز به نتیجه‌گیری و ارائه‌ی پیشنهادات در زمینه‌ی مربوطه پرداخته خواهد شد نوآوری اصلی در این مقاله استفاده از روش بلاک دیاگرام و افزونگی ساختاری در محاسبه قابلیت اطمینان برد کنترل‌کننده‌ی سیگنال و شبیه‌سازی با نرم افزار MATLAB است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Reliability Analysis of Signal Controller Board in The Railway Signaling System by Use of Block Diagram Method and Hardware Redundancy

نویسندگان [English]

  • Alireza Toubaki 1
  • Mohammad Ali Sandidzadeh 2
1 MSc Control & Signaling, School of Railway Engineering, Iran University of Science & Technology
2 Associate Professor, School of Railway Engineering, Iran University of Science &Technology
چکیده [English]

In railway signaling, the safety of the system refers to the protection of losses and economic losses. The connection of an interlocking system to wayside equipment such as signal, point machine, track circuit, etc. is carried out through the equipment’s control system. Since the data transmission and retrieval of wayside equipment through the system acts as a vital interface between the interlocking system and the wayside equipment; therefore, checking the status and accuracy of each function should be performed instantaneously; therefore, check of this system safety and reliability it is very important under all circumstances. Generally, these boards are made up of a controllable signal for tolerable breakdowns. Since reliability and safety calculations require field and laboratory tests, they should be done by modeling, simulating, and using numerical and analytical methods. In this paper, first, we introduce the OCS system and then the signal controller, and then introduce the reliability and quantity of the related. Then, the reliability of the signal-controller board is obtained by using a system block diagram and simulation with MATLAB software, In the next step, using hardware redundancy, a closer look at reliability is discussed; and finally, conclusions will be drawn and proposals will be made in the relevant field. The main innovation in this paper is the use of block diagrams and structural redundancy in calculating the reliability of signal-controller boards and simulation with MATLAB software.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reliability
  • Signal Controller
  • OCS950
- توبکی، علیرضا (1396) " طراحی، شبیه‌سازی و بررسی قابلیت برد کنترل‌کننده‌ی سیگنال در مترو"، پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد، استاد راهنما: محمدعلی صندیدزاده، تهران: دانشکده راه‌آهن- گروه مهندسی کنترل و علائم، دانشگاه علم و صنعت ایران.
 
- جعفری، هستی و صندید زاده، محمدعلی و قیصری، کیوان و قوی بازو، امیر(1395) " آنالیز سطوح تمامیت ایمنی با استفاده از درخت خطای فازی( مطالعه‌ی موردی در صنعت ریلی)" فصلنامه مهندسی حمل ونقل، سال هشتم، دوره دوم، ص. 387-371.
 
- Singh, Pankaj, Singh, Rupali, Sharma, Rohit, Agrawal, Pankaj (2016) "Reliability measures for switched-mode power supplies (SMPS) with redundant fly back transformer" International Conference on Micro-Electronics and Telecommunication Engineering.
 
- Ramakrishnan, Arun, Syrus, Toby and Michael Pecht (2000) "Electronic Hardware Reliability" The RF and Microwave Handbook.
 
- Cadwallader, Lee C, and Peter I. Petersen (2005) "Reliability estimates for power supplies" In 21st IEEE/NPS Symposium on Fusion Engineering SOFE 05, pp. 1-4.
 
- Flammini, Fabio, Mazzocca, Nicola, Iacono, Mikel and Marrone, Samuel (2005) "Using repairable fault trees for the evaluation of design choices for critical repairable systems" IEEE International High Assurance System.
 
- Geunhong Min (2008) "A Study on a Safety Activity on Safety Critical Related Software in Train Control System" The Korean Society of Automotive Engineers, vol.2, pp.1077-1083.
- IGO, Frank Hagelin (2018) "General Application Information for OCS 950 Object Controller System" Bombardier Transportation, vol. 1, no. 31, pp. 1–31.
 
- Min-Seok Kim, Min-Kyu Kim, Jong-Woo Lee (2011) "Reliability Analysis for Train Control System by Hardware Redundancy Architecture in Fault Tolerance System" Journal of International Council on Electrical Engineering, Vol. 1, No. 2, pp. 140-144.
 
- Mikael Johansson, RIU (2016) "Basic Signaling Works OC application Works" ABB Daimler-Benz Transportation, pp. 1–31.
 
- Mikael Johansson, RIU and Johansson, Martin (2017) "Application Information for Signal Object Controller" Tehran Metro Line 7 Design, vol. 1, no. 34, pp. 1–34.
 
- Morant, Amparo (2016) "Safety and Availability Evaluation of Railway Signaling Systems" Railway Signaling, pp. 303–316.
 
- Murphy, Erik (2018) "System Description Tehran Line 7" Tehran Metro Line 7 Project, pp. 1–61.
 
- Power, Expert (2009) "Reliability in Electronics" Technical Article, pp. 1–11.
 
- Thulin, Michael (2018) "Technical Description Ebilock, Computerized Interlocking" Bombardier Transportation.
 
- Vinod Chandra, K. Vijaya Kumar (1997) " Reliability and safety analysis of fault-tolerant and fail-safe node for use in a railway signaling system" Reliability Engineering and System Safety, no.57, pp.177-183.
 
- Wei-Chih Hsu, Yen-Ta Chiu (2012)"An Application of Reliability Analysis on the Signaling System of the Kaohsiung Metro "International Symposium on Computer, Consumer and Control, pp.564-567.
 
- Xiaoqing Cheng1, Zongyi Xing, Yong Qin, Yuan Zhang1, Shaohuang Pang, Jun Xia (2013) "Reliability Analysis of Metro Door System Based on FMECA "Journal of Intelligent Learning Systems and Applications, no.5, pp.216-220.