УДК 004.052.3 О.Л.Иванова, взаимоконтроля для обеспечения отказоустойчивости современных бортовых
advertisement
УДК 004.052.3 О.Л.Иванова, ИрГУПС, г. Иркутск, Россия Реализация принципа отказоустойчивости в бортовых комплексах железнодорожных транспортных средств Предложен метод самодиагностирования с использованием структур взаимоконтроля для обеспечения отказоустойчивости современных бортовых комплексов транспортных средств. Показана его эффективность на примере комплексного локомотивного устройства безопасности «КЛУБ-У». Ключевые слова: комплексы бортового оборудования, надежность, отказоустойчивость, диагностирование, структуры взаимоконтроля. Безопасность и эффективность перевозок в общем случае зависит от надежности функционирования технических составляющих транспортных средств, обеспечение которой было и остаѐтся актуальной научно-технической проблемой. Существуют следующие пути повышения надежности: увеличение вероятности отсутствия отказов всех элементов за счет повышения их безотказности и обеспечение для системы свойства отказоустойчивости. Первый подход предполагает длительное время и высокие затраты, которые не всегда оправдываются полученным приростом надежности. Гораздо более эффективным с этой точки зрения является обеспечение надѐжности комплексов оборудования за счѐт организации их отказоустойчивости. В общем случае для реализации принципа отказоустойчивости требуется организовать диагностирование технического состояния комплекса и по ее результатам обеспечить восстановление ее работоспособности. В комплексе бортового оборудования (КБО) предлагается реализовать принцип отказоустойчивости на следующих этапах: 1. вание. Бортовая вычислительная система (БВС) проводит самодиагностиро- 2. При наличии неисправных модулей производится восстановление си- стемы за счет различных видов резервирования и избыточности. 3. БВС проводит диагностирование технического состояния периферий- ного оборудования. 4. По результатам диагностирования при необходимости производится восстановление неисправных периферийных систем под управлением БВС. Проведенный анализ средств диагностики выявил, что при проведении диагностирования внешними или встроенными средствами общим недостатком является то, что они сами подвержены отказам. Кроме того в КБО все компоненты подвергаются одинаковому внешнему воздействию (физическому разрушению, электромагнитному, ионному излучению и т.п.) из-за ограниченных размеров транспортного средства. И в этих случаях результаты диагностирования оказываются недостоверными. Этого недостатка лишена система самодиагностирования с использованием структур взаимоконтроля (СВК), впервые предложенная в работе [1].При такой организации самодиагностирования модули одного порядка надежности с помощью тестов проверяют исправность друг друга, и по совокупности проверок ставится диагноз для каждого модуля и системы в целом. Эта система диагностирования, реализованная программным способом, допускает наличие в ВС неисправных модулей, участвующих в проверках, и, тем самым, уже сама является отказоустойчивой в отличие от всех других систем диагностирования. Рассмотрим наиболее существенные особенности, подлежащие учѐту при разработке диагностических моделей транспортных средств на примере комплексного локомотивного устройства безопасности «КЛУБ-У». Система представляет собой комплекс локомотивных устройств, который выполняет функции контроля работоспособности всего бортового оборудования локомотива, автоматическую сигнализацию и электронный регистратор параметров движения. С архитектурной точки зрения КЛУБ-У представляет собой полносвязную распределенную вычислительную систему [2]. Радиоантенна Антенна СНС ЭПК Радиомодем БЭЛ-У Усили тель ЭПК МР СП СКБ МЦО ММ МУ МИ БИЛ-У РК РБ CAN интерфейс МЦО ИПД ИПД ДПС ВУ ВУ Приемные катушки АЛСН и АЛС-ЕН УФИР БКР-У БВЛ-У Датчики давления тормозной магистрали Рис. 1. Структурная схема КЛУБ-У. БЭЛ-У - блок электроники локомотивный; БИЛ-У - блок индикации локомотивный; БКР-У блок коммутации и регистрации информации; БВЛ-У – блок ввода данных машиниста; РБ рукоятки подтверждения бдительности машиниста; ДПС - датчик измерения пути и скорости; ЭПК - электропневматический клапан экстренного торможения; СКБ – безопасная схема контроля; МЦО – модуль центральной обработки информации; ММ – м. маршрута; РК – м. радиоканала; ИПД – м. измерения параметров движения; ВУ – м. внешних устройств; СП – спутниковый приемник; УФИР – м. формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом; МР – м. регистрации; МУ – м. управления; МИ – м. индикации. Контроль собственного состояния системы осуществляется «встроенной диагностикой». Предусмотрен также фоновый тест в каналах двухканальных узлов системы, который способствует обнаружению скрытых ошибок. В основном режиме работы активные модули системы циклически передают информацию о своѐм состоянии и результатах выполнения тестов в модуль центрального обработчика (МЦО), входящего в состав БЭЛ-У. В нем проводится анализ результатов самотестирования модулей и контроль периодически поступающих от модулей сообщений. В случае успешных результатов тестирования модуль включается в конфигурацию системы. Анализ состава и функциональных возможностей КЛУБ-У позволил вы- явить существенный недостаток, заключающийся в блокировании работы всей системы при недостоверном оценивании состояний блоков модулем центральной обработки МЦО. Вместе с тем, система КЛУБ-У обладает хорошими высокоскоростными связями между блоками, каждый из которых может обрабатывать и передавать информацию, и это позволяет организовать структуры взаимоконтроля для определения состояний элементов системы. Создание СВК обеспечивается программно на основе существующих аппаратных возможностей комплекса и требует решения следующих задач с учѐтом особенностей бортовых ВС. Таким образом, проведенные исследования показали, что для класса технических объектов, к которым относятся комплексы бортового оборудования транспортных средств типа «КЛУБ-У», наиболее эффективным является применение самодиагностирования с использованием структур взаимоконтроля, так как данные объекты представляют собой распределенные многомашинные вычислительные системы. Предлагаемый метод позволяет реализовать принцип отказоустойчивости комплексов бортового оборудования транспортных средств, что приводит к повышению надежности их функционирования. Библиографический список 1. Preparato F.P. On the connection assignment problem of diagnosable sys- tems / F.P. Preparato, G. Metze, R.J. Chien // IEEE Trans. - 1967. - №6. – Р. 848854. 2. Унифицированное комплексное локомотивное устройство безопасно- сти (КЛУБ-У): учебное пособие / В.И. Астрахан, В.И. Зорин, Г.К. Кисельгоф и др.; под ред. В.И. Зорина и В.И. Астрахана. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008. – 177 с. 3. Коваленко А. Е., Гула В.В.. Отказоустойчивые микропроцессорные системы – К. : Техника, 1986. – 152 с.
