UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURETI

FACULTATEA: TRANSPORTURISECIA: MASTER SISTEME TELEMATICE PENTRU TRANSPORTURI

PROIECT

LA

CSET

Student: Bucan Octav-Adrian

CUPRINS

.Fiabilitatea previzional a unui inductor de cale din sistemul

de control automat al vitezei trenului 1. Modul de funcionare a sistemului (sintez) 2. Condiii generale de calcul3. Fiabilitatea general / clasic 4. Fiabilitatea funcional la rspuns eronat 5. Fiabilitatea funcional la rspuns fals 6. Unele elemente de defectologie fiabilist

Fiabilitatea previzional a unui inductor de

cale din sistemul de control automat al vitezei

trenului

.1. Modul de funcionare a sistemului (sintez)

Pentru a putea calcula aceast fiabilitate (funcional) previzional

este necesar s se cunoasc principiul pe care se bazeaz funcionarea

sistemului la nivel macroscopic, ca i procedeele aplicate la nivel

microscopic. Fr a intra n detalii, n prealabil, se abordeaz i se

expun (sintetic) aspectele funciona le pentru rspunsuri corecte.

n desenul din figura 1 este redat schema general, simpli-

ficat la maximum, a structurii electrice de sistem, cu notaiile :

Gb generatorul (electronic) al semnalului de control ; acest gene-rator face parte din echipamentul de bord (Ech. bord) ;Lb bobina inductorului de bord parcurs de curentul, la bord, Ib ; Ls bobina inductorului de sol adus la rezonan prin condensa-torulCscare,mpreuncubobinaLs,facepartedin echipamentul de sol (Ech. sol) ;v contact al releului de comand a unitii verde din lumino-semnalul de circulaie ; acesta reprezint sursa de informaie pentru controlul automat al vitezei.

Gb (Ech. bord)LbIbBord

Sol LsIs

(Ech. sol)Cs

v

Fig.1

n fapt cele dou bobine, pe durata cuplajului sol bord, au

proprietiile unui transformator (special) cu cuplaj variabil ntre

nfurarea Lb primar i nfurarea Ls secundar ; astfel se induce curentul Is (semnal de control al vitezei la sol).Cuplajul sol-bord se poate produce asociat cu fenomenul de rezonan electric, atunci cnd contactul de releu v este deschis releu

dezexcitat (), sau fr rezonan dac contactul v este nchis (stabilit)

releu excitat ():contactul v scurtcircuiteaz condensatorul Cs iar efectul n aceast situaie este de cretere substanial a amplitudinii curentului Is (transformator cu nfurarea secundar n scurtciruit).

ntr-o prim analiz funcional de sistem, rezult ca fiind

caracteristice patru stri distincte.

I Stare fr cuplaj sol-bord, cnd vehiculul motor feroviar nu se

afl n punctul de amplasare a inductorului n cale (sol). Regimul

electric de funcionare este de transformator cu nfurarea secundar n

gol: curentul Ib la bord este prereglat la valoarea nominal I0 (de stare pasiv):Ib = I0 > Iact.

Iact este valoarea - prag de activare a echipamentului de bord pentru controlul unei anumite trepte de vitez. Aceste valori sunt precizate n figura 12.7, prin diagrama de interaciune sol bord.

IbtiTp Imax IIIo Iact

t

Imin

IoIII

III

Fig. 2

S-au mai utilizat notaiile:

Tp perioada semnalului de control al vitezei (Ib) generat n

echipamentul de bord (Gb fig.1);

ti durata impulsului de interaciune sol-bord (durat care depinde de viteza instantanee a vehiculului motor n punctul de cuplaj).

Circulaia,naceaststare,sepoatefacelaoricevitez

instantanee Vitinst pn la cea maxim permis Vitperm , indiferent de starea inductorului de sol:Vit inst Vit perm.

II Stare de cuplaj sol-bord cnd contactul v (al releului de

comand pentru afiaj verde la luminosemnalul de circulaie din cale)

este stabilit - releu excitat (fig. 12.6). Regimul de funcionare este

echivalent unui transformator cu nfurarea secundar n scurtcircuit:

curentul Ib crete progresiv n amplitudine pn la valoarea maxim Imax (fig. 2):Imax > I0 > Iact.

Acest efect este reprezentat prin nfurtoarea de modulaie

trasat ntrerupt ngroat II (la alternanele pozitive i la alternanele

negative).La nivel macroscopic de sistem, din punct de vedere

funcional, situaia este echivalent celei anterioare de la starea I:

pragul de amplitudine pentru activare (Iact) fiind depit nu se produce nici o restricie de vitez (instantanee): vehiculul feroviar se poate deplasa cu viteza prestabilit i permis Vit perm.

III. 1 Stare de cuplaj sol - bord cnd contactul v este ntrerupt

(releu dezexcitat ). Dup cum se poate vedea n figura 12.6 bobina Ls , a inductorului de la sol, este acordat la rezonan cu condensatorul Cs:

f p2 2

1

LsCs2

1 2kHz ~ .

p2

n aceast formul s-au notat cu:

fp2 frecvena semnalului purttor de 2 kHz, semnal care este de form sinusoidal (~);Tp2 perioada semnalului purttor corespunznd frecvenei de 2 kHz (fig. 2);Cs2 valoarea capacitii condensatorului Cs (fig. 1) pentru care frecvena circuitului rezonant derivaie, astfel format, are valoare de 2 kHz.Acest circuit prezint ntre bornele sale, la rezonan, o rezisten

foarte mare (teoretic infinit),

Zs2

Ls Cs2 r

;unde r reprezint rezistena de pierderi a circuitului; pentru a avea o

valoare ct mai mic, miezurile bobinelor Ls i Lb sunt confecionate din ferit de calitate corespunztoare.Prin urmare, pe durata cuplajului sol - bord, n bobina Lb se va reflecta o rezisten electric de valoare ridicat provocnd, astfel, o scdere important a amplitudinii curentului Ib (nfurtoarea III din diagrama 2). Aceast variaie n timp a semnalului Ib, cu frecvena de 2kHz, are loc sub valoarea limit de prag Iact, pe durata ti ; la nivel macroscopic informaia transmis este total restrictiv pentru circulaie: dac se depete, n acest regim, luminosemnalul din teren (care nu afieaz verde) intervine, la bord, frnarea automat total-oprire de urgen necondiionat, deoarece:

Ib < Iact < I0 < Imax.

III. 2 Stare de cuplaj sol - bord atunci cnd este necesar ca

vehiculul motor feroviar s circule ntr-un regim de restricie parial a

vitezei instantanee:

0 < Vitinst Vitperm.

Acum viteza (maxim) permis vitperm are o valoare mai mic dect n situaia precedent (III.1); aceasta, deoarece, n teren, luminosem-naluldecirculaieareunitileluminoaseverde-pasiv(releu dezexcitat / contact v ntrerupt) i galben - activ (releu excitat / contact g stabilit).

Schema respectiv este reprodus n figura 3 i se obine, prin

dezvoltare, din schema 1. Notaiile care apar n plus, fa de cele

folosite anterior, au urmtoarele semnificaii:

Cs1 condensator pentru modificarea frecvenei de rezonan a circuitului derivaie de la valoarea de 2 kHz la valoarea de 1 kHz;A, B, C bornele de cuplaj la cablul de legtur cu luminosem-nalul din teren.

LsIs

Cs1Cs2

ABC

Cablu

g

v

Fig. 3

Acest cablu este de construcie special, astfel nct s fie protejat

fa de scurtcircuit ntre firele sale.

n aceast stare, restrictiv pentru vitez, frecvena semnalului

purttor (sinusoidal) este:

f p1

1

Tp1

2

1

Ls (Cs2 Cs1 )

1kHz f p2 ,

deoarece contactele de la luminosemnalul din cale sunt: v ntrerupt;

g stabilit.

Aceast schimbare a frecvenei de rezonan, n inductorul de la

sol, este detectat la bord, efectul de variaie a amplitudinii semnalului

de control fiind acelai ca n situaia precedent (III. 1 fig. 2). n

consecin se controleaz (automat) treapta de vitez inferioar: dac

viteza instantanee este mai mare dect cea permis se produce o frnare

automat.

Momentul n care intervine aceast aciune, n echipamentul de

bord (Ech. bord), este precizat n diagrama Ib = f(t) din figura 2 prin semnul x pe coordonata timpului. Durata impulsului ti este de ordinul milisecundelor; fiind mai lung la viteze mici de circulaie utilizarea acestui procedeu se preteaz, mai ales, pentru controlul vitezei la ramele de metrou i la trenuri cu viteze mici i medii.Mai trebuie reinut faptul c realizarea echipamentului se bazeaz pe logica de tip cablat iar contactele v i g sunt de tipul argint - grafit (relee gravitaionale).

n figura 4 este reprezentat schema electric complet a unui

inductor de cale cu structura 1 kHz / 2 kHz (valori rotunjite). Pentru o

bun protecie fa de solicitrile din ambian, ntregul echipament este

montat ntr-o carcas de siluminiu cu impregnare n poliuretan.

Fa de aspectele precizate i analizate anterior sunt de remarcat

cele ce urmeaz.

Bobina Ls (fig. 3) este realizat prin dou bobine identice L i L, conectate n serie i n faz, dar care au miezuri magnetice (ferit) separate. Fiind cuplate strns (ntre ele) se obine o valoare ridicat a

inductanei totale, deoarece factorul de cuplaj este foarte apropiat de

unitate,

Mk L'L" 1,

unde cu M se noteaz inductana mutual.

L

s1

L

b1C1b2 b3 C2 b4 b5C3 b6

8b7C4b8Cs2 = C1+ C2 + C3

b9

b11

b13

b15

s2

D1s3

D3

s4

C5

C6

C7

C8

D2

Uinv = 5 kV

D4

b10Cs1 C j 3Cs2 j4b12

b14f1 2L (Cs1 Cs2 ) 1kHz

2L Cb16f2 12kHz t s219C

b18B

b17A

Fig. 4

Cele dou bobine fiind identice (L = L = L), rezult pentru induc-

tana total

Lt = L+ L + 2M 4 L,

ntruct, la cuplaj strns, inductana mutual este egal cu cea a unei

bobine M = L= L = L.

Astfel se obine o reducere a volumului, greutii i costului pentru

bobina inductorului de sol (Ls = Lt). Spre a fi protejate la ntrerupere i la scurtcircuitare ntre spire, bobinajele sunt executate cu conductor de cupru dublu emailat, cu diametrul de 0,6 mm.

Capacitatea necesar acordului pe frecvena de 2 kHz (Cs2) este obinut cu ajutorul a trei condensatori (C1, C2 i C3), care sunt cuplai n permanen la bornele extreme ale bobinelor L i L.

Spre a se obine frecvena de rezonan de 1 kHz se folosesc

condensatorii C4 ~ C8 care sunt cuplai n paralel la grupul C1 ~ C3 prin bornele B-C; la rndul lor, acetia sunt cuplai prin cablu la contactul de releu g (fig. 12.8). Toi condensatorii fac parte din c ategoria compo-nentelor de tip profesional, avnd dielectric din mic, pierderi foarte mici i o tensiune nominal de 500V.

Pentru a se putea mri distana dintre punctul de amplasare a

inductorului i luminosemnalul de circulaie a fost prevzut grupul de

diode D1 ~ D4 (identice), prin care se realizeaz o redresare monoalter-nan a semnalului de control. Astfel distana inductor luminosemnal poate crete datorit faptului c atenuarea, n cablul de legtur, este mai mic (n component continu dect n component alternativ). i diodele sunt de tip profesional, cu tensiune nominal invers de 5 kV i curent nominal direct de 10 A.

Celelalte notaii, care mai apar n schem, sunt:

s1 ~ s4 puncte de conexiune prin suduri cu fludor ;

b1 ~ b19 puncte de conexiune prin born metalic cu filet.

Bornele de interconectare A B C sunt duble pentru a obine o interconectare fiabil ntre firele interioare cablaj convenional (clasic) i firele exterioare (capt de cablu).

2. Condiii generale de calcul

1 Durata medie de interaciune bordsol: ti = 60s (fig. 2).2 Intervalul mediu de timp ntre trenuri succesive: Tsuc = 10 minute.3 Solicitri n ambian dur la nivelul solului.

4 Toate evalurile vor fi fcute dup criteriul primei defectri. 5 Se iau n calcul toate defectrile de ordin I.6 Regimul de funcionare corespunde duratei normale de via a echipamentului.7 Sunt neglijabile probabilitile de ntrerupere sau de scurtcircuitare ale conexiunilor convenionale din interiorul carcasei de siluminiu. 8 Valorile de timp pentru care se va calcula fiabilitatea: 1 zi = 24 ore;1 lun = 720 ore;

1 trimestru = 2.160 ore; 1 semestru = 4.320 ore; 1 an = 8.640 ore.9 Indicatorii de fiabilitate pentru care se fac calculele de determinare sunt:valoarea medie a timpului de funcionare ntre dou defectri succesive m(MTBF);funcia de fiabilitate R(t);

funcia de nonfiabilitate F(t).

10 Se vor stabili grafurile fiabiliste pe baza crora se calculeaz indi-catorii de fiabilitate precizai la pct. 9:fiabilitatea general (clasic);

fiabilitatea funcional la rspunsuri eronate; fiabilitatea funcional la rspunsuri false.

3. Fiabilitatea general/clasic

Calculele i analiza rezultatelor se fac, n acest caz, pentru o

evaluare prospectiv, ncadrat ntr-un anumit interval de confiden

(cap. 2 i cap. 3), considerat ca fiind suficient pentru studii fiabiliste

previzionale.

O alt modalitate sigur de rezolvare a evalurii fiabilitii se

obine prin considerarea valorilor maxime ale intensitilor (ratelor) de

defectare. Astfel se realizeaz atestarea fiabilitii: indicatorii fiabiliti

depesc, probabilistic, un nivel minim admisibil. Deoarece

inductorul de cale este un echipament de tip profesional, cu mare

rspundere funcional, n determinrile care urmeaz se va utiliza

aceast modalitate.

Dup gradul de complexitate al sistemului n cauz, s-au impus

dou metode: o metod de calcul pentru sisteme complexe prin

evaluri preliminare pe subsistem i o alta pentru sisteme (relativ)

simple prin evaluri directe la nivel de sistem.

Indiferentdemetodaaplicat,suntnecesareunelecalcule

pregtitoare, obligatorii, plecnd de la date primare la nivel de

component i opernd succesiv se ajunge la evaluarea fiabilist de

sistem (nivel macroscopic). Spre a se evita unele omisiuni, ndeosebi la

sistemele complexe, aceste calcule se fac etapizat (n etape principale

sau n etape secundare).

A Calculele la solicitri n microambian sunt, de

regul, laborioase i se refer la caracteristici electrice, statice i

dinamice, la nivel de component.

I n prima etap se stabilete valoarea timpului relativ de

funcionare:

Tre

T fe

T

unde Tfe este timpul de funcionare efectiv, iar T este timpul total considerat.ntruct, prin enunul temei, se consider c circul, n medie, 6 trenuri ntr-o or, iar durata medie de interaciune (de funcionare efectiv) este de 1 minut/tren, rezult:

Tre

6

60

0,1.

Aceast valoare reprezint un coeficient de calcul pentru toate

componentele din schema electric a inductorului de la sol (solicitri

electrice).

II n etapa urmtoare se trece la determinarea coeficientului de

solicitare (ks), pentru fiecare component n parte, n funcie de gradul de ncrcare prin solicitrile electrice pe care le suport componenta n cauz. De exemplu, se produc solicitri intense n etajele de putere (electric): blocuri de electroalimentare, etaje finale, etaje de ieire etc.

n cazul inductorului de la sol gradul de ncrcare este redus i

toate componentele de acelai tip suport solicitri practic egale.

a Bobinele L i L sunt parcurse, pe durata de interaciune sol-

bord, de un curent electric cu intensitatea efectiv:

Is = 30 mA~.

Conductorul cu care acestea sunt bobinate are diametrul, respectiv

seciunea:

= 0,6mm;S 4 0,28mm2.

Deoarece ncrcarea nominal a unui astfel de conductor este de 2A/mm2, rezult c firul bobinelor poate fi parcurs de un curent nominal I0 = 560 mA i deci, pentru coeficientul de solicitare al bobinelor, rezult valoarea:

I30mAsksL Io 560mA 0,054.

b Punctele de sudur cu fludor pot fi considerate c suport o

solicitare electric real tot de 30 mA (ca i bobinele), valoarea

nominal fiind ns cu mult mai mare; n practic aceasta este

considerat ca fiind de 1A (la echipamente de tip profesional). Rezult

un coeficient de solicitare (pentru suduri):

I30skss Io 1000 0,03.

c Conexiunile prin born metalic cu filet (b; fig. 4) sunt

echivalente celor prin wrapare, avnd acelai coeficient de solicitare ca

i conexiunile prin sudur cu fludor:

ksb = 0,03.

d Condensatoriisuport solicitriegale, avndtensiunea

nominal de lucru egal cu 500V~ i o tensiune efectiv la borne de

aproximativ 5V~:

5VksC 500V~~ 0,01.

e Diodele, aparent, au un coeficient de solicitare cu un ordin de

mrime mai mic dect condensatorii:

5V ~ksD 5kV ~ 0,001,

dar, la nivel de component singular, ele necesit o echivalare a

solicitrii electrice i, deci, o corecie a factorului ksD.

Dup cum se observ din schema electric (fig. 4), acestea se

afl ntr-o structur de redundan permanent: diodele D1-D2 i D3-D4, care sunt corectate cte dou n derivaie, suport solicitri mai mici (la nivel individual). n aceast privin trebuie reinut c (fig. 12.10):

ID1D1D1.2III/2

ID2D2

Fig. 5

diodele ambelor perechi sunt identice, iar efectul de redundan

se manifest numai prin structurile derivaie;

ambele diode dintr-o anumit pereche suport, la borne, aceeai

tensiune direct, respectiv aceeai tensiune invers;

curentul principal I se divide n mod egal prin curenii ID1 i ID2:

ID1 = ID2 = I/2.

Acest fapt conduce la concluzia c solicitarea, numai de natur

electric, pe care o suport fiecare diod (din fiecare dublet) se reduce,

n mod real, la jumtate din intensitatea curentului principal I.

Prin urmare se echivaleaz (ech) valoarea factorului k s :

2sDksDech k2 0,001 0,0005.

n acest fel fiecare pereche derivaie, de diode, este echivalent

cu cte o singur diod conectat n serie pe circuitul principal; aceast

echivalen se va reprezenta astfel:

DechD1.2D3.4

Spre a nu complica (inutil) notaiile de calcul pentru diode, mai

departe, acestea se vor nota fr indicele ech, subnelegndu-se acest

lucru:

ksD = ksD1.2 = ksD3.4 = 0,0005.

III n aceast etap se stabilesc, tot pe tipuri de componente,

valorile de calcul ale coeficienilor , ale intensitilor (ratelor) de

defectare nominale i ale intensitilor de calcul n funcie de toate

solicitrile electrice suportate.

a n cazul inductorului din cale, dup cum se constat din

valorile coeficienilor de solicitare (cuprinse ntre limitele 0,0005 i

0,054), regimul de solicitare electric este descrcat .

Din acest motiv valorile factorului de calcul , pentru fiecare

component n parte, vor fi egale cu cele ale factorului ks:

L = ksL = 0,054 ;s = kss = 0,03 ;b = ksb = 0,03 ; C = ksC = 0,01; D = ksD = 0,0005;b Acum este momentul introducerii valorilor intensitii (ratei) nominale de defectare pentru fiecare tip de component. Deoarece se urmrete obinerea valorii previzionale (deduse) pentru atestarea unui nivel minim al fiabilitii, valorile nominale luate n calcul vor fi cele maxime ( 4.4.2, tab. 4.3):Nr. crt. 5:OL = 0,04510-6 h-1 ; Nr. crt. 45: Os = 0,00910-6 h-1 ; Nr. crt. 19:Ob = 0,00210-6 h-1 ; Nr. crt. 10: OC = 0,08110-6 h-1 ; Nr. crt. 24: OD = 0,46210-6 h-1 .Trebuie precizat c acele componente care nu se gsesc exprimate

Explicit vor fi echivalate, prin proprieti comune de

fiabilitate, cu componente ale cror valori 0 se gsesc n tabel. n aceast situaie sunt componentele:

condensatoriicudielectricdinmicsuntechivalaicu

condensatorii ceramici (nr. crt. 10);

conexiunile prin borne metalice cu urub filetat sunt echivalente

celor prin wrapare (nr.crt. 19).

c Dispunnd de datele pariale, ale fiecrui tip de component, se

trece la determinarea valorilor finale de calcul ale intensitilor (ratelor)

de defectare pentru solicitri electrice:

ei = i Tre oi = 0,1 i oi,

relaie n care cu i s-a notat variabila de rang. Conform formulei de

calcul rezult:

eL = 0,1LOL = (0,1x0,054x0,045)10 -6 h-1 = 0,000.24310-6 h-1 ; es = 0,1sos = (0,1x0,03x0,009) 10 -6 h-1 = 0,000.02710-6 h-1 ; eb = 0,1bob = (0,1x0,03x0,002) 10 -6 h-1 = 0,000.00610-6 h-1 ; eC = 0,1CoC = (0,1x0,01x0,081) 10 -6 h-1 = 0,000.08110-6 h-1 ; eD = 0,1DOD = (0,1x0,0005x0,462) 10 -6 h-1 =0,000.02310-6 h-1.

Pentru o eviden mai bun, nainte de a se trece la calcule pe

subsistem, rezultatele obinute pn acum sunt nregistrate centralizat n

tabela 1 (pe tipuri de componente).

Tab. 1Tipul componentei

i

[x10-6i h-1]

[x10-6i h-1]

Bobine (L)

0,054

0,045

0,000.243

Suduri cu fludor (s)

0,03

0,009

0,000.027

Borne cu urub metalic (b)

0,03

0,002

0,000.006

Condensatori (C)

0,01

0,081

0,000.081

Diode (D)

0,0005

0,462

0,000.023

B Calculele la solicitri n ambian sunt, relativ, mai

simple fa de cele din microambian deoarece toate componentele

inductorului suport aceleai tipuri de solicitare care, practic, se afl la

acelai nivel.

I Ca i la solicitrile de microambian calculele ncep cu timpul

relativ de solicitare n ambian; dar, spre deosebire de microambian,

unde solicitrile electrice exist numai pe durata de cuplaj sol-bord, aici

exist dou tipuri de solicitri.

a) O solicitare permanent variabil, de natur meteo-climatic,

pentru care Tra 1.

b) O alt solicitare, cu intermitene, de asemenea variabil, de

natur mecanic, la trecerea trenului: vibraii, oscilaii n plan vertical

etc. Deoarece aceast solicitare exist, practic, pe durata trecerii

locomotivei (la amplitudini maxime), timpul relativ Tra este egal cu cel din microambian:Tra Tre 0,1.

II Determinarea factorului de ambian se face, de asemenea, considernd cele dou tipuri de solicitri.a) Spre deosebire de echipamentele montate n dulapuri, cofrete etc., inductorul este amplasat la nivelul cii, unde pot exista ploitoreniale, inundaii, zpad ngheat, temperaturi care, vara sub radiaia solar direct, pot atinge valori ridicate de pn la 850C. Din cauza acestui climat dur, la nivelul solului, se va lua n calcule (acoperitor) dublul valorii factorului ):

= 22 = 2x16 = 32.

b) Solicitrile de natur mecanic, la trecerea trenului, sunt

inferioare celor care se manifest asupra echiapmentului corespunztor

de bord; n sens acoperitor se consider c la sol, sub tren, aceste

solicitri reprezint 50%, n intensitate, din cele de la bord. Utiliznd

datele din tabela 4.4 - 4.4.3 se obine:

5055 = 50;" 2 2 25.

III Cea de a treia caracteristic este reprezentat prin asocierea,

n calcule, a intensitii nominale de defectare 0:

''araa = Tra 0 = 32 1 0 = 320 ; '' = T'' 0 = 25 0,1 0 = 2,50

nsumnd cele dou intensiti de defectare se obine relaia:

aaa = ' '' = 32 0 + 2,5 0 = 34,50,

care conduce la relaia general de calcul:ai = 34,5 oi, unde i este variabil de rang, iar oi reprezint valoarea intensitii nominale de defectare ce corespunde componentei de rang i (tab. 12.5).

Prin urmare, pentru cele 5 tipuri de componente, rezult valorile:

aL = 34,5OL = 34,5 x 0,04510-6 h-1 = 1,55210-6h-1 ; as = 34,5as = 34,5 x 0,00910-6 h-1 = 0,31110-6h-1 ; ab = 34,5ab = 34,5 x 0,00210-6 h-1 = 0,06910-6h-1 ; acC = 34,5OC = 34,5 x 0,08110-6 h-1 = 2,79410-6h-1 ; aD = 34,5OD = 34,5 x 0,46210-6 h-1 = 15,93910-6h-1 .

C Calculele la solicitri combinate se fac nsumnd valorile (la

fiecare tip de component), obinute n etapele precedente, pentru

solicitri n microambian i pentru solicitri n ambian:

ti = ei + ai.

n aceast relaie t reprezint intensitatea total a de defectrilor, iar i este variabila de rang n funcie de tipul componentei:

tL = eL+aL = (0,000.243+1,552)10-6 h-1 = 1,552.24310-6 h-1 ; ts = es+as = (0,000.027+0,311)10 -6 h-1 = 0,311.02710-6 h-1 ; tb = eb+ab = (0,000.006+0,069)10 -6 h-1 = 0,069.00610-6 h-1 ; tC = eC+aC = (0,000.081+2,794)10 -6 h-1 = 2,794.08110-6 h-1 ; tD = eD+aD = (0,000.023+15,939)10 -6 h-1 = 15,939.02310-6 h-1 .

DSS Metoda de calcul pe subsistem presupune stabilirea, n prealabil, a grafurilor corespunztoare fiecrui subsistem; dac totui exist subsisteme de mare complexitate se va recurge la utilizarea de fraciune graf a subsistemului, astfel nct s poat fi evitate erorile prin omisiuni sau prin repetare (pentru unele componente). Aceast metod este eficient n cazul sistemelor mari, cu grad ridicat de complexitate, avnd structuri neomogene i o varietate important a tipurilor de componente.

I n cazul inductorului de cale (fig. 4), primul subsistem

abordat n calcul este ansamblul bobinelor de cuplaj sol-bord: bobinele

L - L i punctul de sudur dintre ele s1.

Graful de fiabilitate este simplu figura 6a). Intensitatea de defectare a subsistemului ( 5.1) este:

L = 2tL+ts = (2 x 1,552.243 + 0,311.027)10-6 h-1 = 3,415.51310-6 h-1,

deoarece bobinele sunt identice.

II Urmtorul subsistem este format din condensatorii C1 - C2 - C3 (acord pe frecvena de 2kHz) ca i din bornele de conexiune aferente (fig. 6b):

C1.3 = 3tC + 7tb = (3x2,794.081 + 7x0,069.006)10-6 h-1 = =8,865.28510-6 h-1.

i aici, ca i n continuare, componentele identice se grupeaz

pentru calcul.

(i)(e)a) L s1 L

(i)

b1C1b2b3C2b) (e)

b19b6C3b5b4

(i)

b7C4b8b9C5b10

c) b14C7b13b12C6b11

(e) b15C8b16b18

(i)

s2D1s3D3

D2D4

(e)

s4b17d)

(i)(e)

s2D1.2s3D3.4s4b17e)

Fig. 6

III Subsistemul condensatorilor pentru acord la rezonan pe

frecvena de 1 kHz are graful cel mai dezvoltat fig. 6c):

CtC + 11tb)10-6 h-1 = (5x2,794.081 + 11x0,069.006)10 -6 h-1 = =14,729.47110-6 h-1

IV Ultimul subsistem, abordat n calcul, este cel al diodelor D1~4 cu punctele de sudur s2 ~ s4 i borna de conexiune cu exteriorul b17 (fig. 6d). Conform transfigurrii efectuate anterior (fig. 5), graful acestui subsistem are structura din figura 6e) n care D1.2 i D3.4 reprezint diodele echivalente avnd, fiecare n parte, intensitatea de defectare (echivalent):tD = 15,939.02310-6 h-1.

Prin urmare, pentru structura serie (transfigurat), rezult u rmtoa-

rea relaie de calcul:

D = (3ts+ tb+ 2tD) 10-6 h-1 = (3x0,311.027 + 0,069.006 + + 215,939.023) 10-6 h-1= 32,880.13310-6 h-1.

V Dup efectuarea calculelor pentru toate subsistemele, din

structura sistemului n cauz, se trece la elaborarea grafului de sistem i

la calculul intensitii (ratei) defectrilor pentru ntregul sistem sist (fig. 12.12):

4sist j1 j L C1.3 C4.8 D

= (3,415.513 + 8,865.285 + 14,729.471 + 32,880.133) 10-6 h-1 = =59,890.40210-6 h-1.

(i)(e)

LC1.3C4.8D

Fig. 7

DS Metoda de calcul direct pe sistem este eficient n cazurile sistemelor relativ simple i fr o mare varietate a componentelor utilizate.

n cazul tratat, al inductorului de cale, avnd puine componente,

calculele vor fi relativ simple; graful corespunztor este reprezentat n

figura 8 unde, pentru reducerea dimensiunii desenului, sunt redate

prin linii ntrerupte urmtoarele componente (fig. 4):

conexiunile prin borne metalice b2 ~ b5 i b8 ~ b15; condensatorii C5 - C6 - C7.

(i)

Ls1Lb1b6C1C2

s2C8C4b16b7C3

(e) D1.2s3D3.4s4b17b18b19

Fig. 8

Succesiunea calculelor ca i rezultatele care se obin sunt concen-

trate n tabela 2, unde s-au notat cu:

n numrul de componente care sunt de acelai tip (practic

identice);

Tab. 2Componente

ti (x10-6 h-1)

n

(buc)

k (x10-6 h-1)

Bobine (L)

1,552.243

2

3,104.486

Suduri cu fludor (s)

0,311.027

4

1,244.108

Conexiuni metalice (b)

0,069.006

19

1,311.114

Condensatori (C)

2,794.081

8

22,352.648

Diode (ech D)

15,939.023

2

31,878.046

ti intensitatea (rata) defectrilor ce corespunde fiecrui tip de component pentru solicitare total (n microambian i n ambian);k intensitatea total de defectare ce corespunde grupului de n componente, practic identice.

5Relaiile de calcul, direct pe sistem, sunt: k nti

sist k1k L s b C D

= (3,104.486 + 1,244.108 + 1,311.114 + 22,352.648 + + 31,878.046)10-6 h-1= 59,890.40210-6 h-1Trebuie remarcat faptul c rezultatul obinut sist, pentru suma intensitilor de defectare, prin calcul direct pe sistem, este (i trebuie s fie) egal cu cel de la paragraful precedent (D SS).

Dac este necesar, se recomand efectuarea calculelor prin ambele

metode (DSS i DS) pentru a se verifica faptul c nu s-au strecurat erori; acest calcul dublu este, practic, obligatoriu ndeosebi n cazul sistemelor mari (complexe) neomogene.

E Calculul indicatorilor de fiabilitate

Media timpului de funcionare ntre defectri succesive (MTBF):

11msist sist 59,890.40210-6 h-1 16.697ore 695 zile =23 luni =1,93 ani.

Funcia de fiabilitate:Rsist(t) = exp.(-sist t)

Rsist(1zi) = exp( -59,890.402 10-6 24) = exp(-0,001.437) = 0,999 Rsist(1 lun) = exp(-59,890.40210-6 720) = exp(-0,043.121) = 0,957 Rsist(1trim) = exp(-59,890.40210-6 2.160) = exp(-0,129.360) = 0,879 Rsist(1sem) = exp(-59,890.40210-6 4.320) = exp(-0,258.720) = 0,773 Rsist(1an) = exp(-59,890.40210-6 8.640) = exp(-0,517.450) = 0,596.

Funcia de nonfiabilitate:Fsist(t) = 1-exp(-sist t)

Fsist(1zi) = 1-exp(-0,001.437) = 0,001 Fsist(1 lun) = 1-exp(-0,043.121) = 0,043 Fsist(1trim) = 1-exp(-0,129.363) = 0,121 Fsist(1sem) = 1-exp(-0,258.726) = 0,227 Fsist(1an) = 1-exp(-0,517.453) = 0,404Pn acum, la inductorul de cale, este de remarcat faptul c solici-trile electrice sunt foarte mici fa de cele ale ambianei; explicaia const n aceea c semnalele electrice au valori mici, iar apariia i existena lor sunt condiionate de duratele scurte ale cuplajului sol-bord.

4. Fiabilitatea funcional la rspuns eronat

Cu toate c strile de sistem caracterizate prin rspuns eronat

(necorect) nu au consecine grave n desfurarea proceselor de

circulaie/navigaie, rspunsurile eronate reduc eficiena tehnico -

economic;pentruacestmotiv,nprimulrnd,acesteatrebuie

controlate i deci evaluate.

Spre deosebire de fiabilitatea general/clasic a unui

sistem,carecuprindetotalitateacomponentelordeechipament,

fiabilitatea la rspuns eronat are un caracter selectiv: din mulimea

componentelor care formeaz un sistem, numai o anumit submulime (a

aceluiai sistem) este implicat n producerea rspunsurilor eronate.

Pentru acest motiv, n cadrul sistemelor neredundante, indicatorii

acestei fiabiliti sunt superiori celor ai fiabilitii clasice.

Deasemenea,nraportcufiabilitateaclasic,fiabilitatea

funcional, prin definire, trebuie s conin informaia referitoare la

funciunilendeplinitedesistem.Aceastcondiieconducela

necesitatea realizrii unei analize de discriminare a defectrilor:

afecteaz sau nu afecteaz o anumit funciune a sistemului.

Avnd n vedere toate aceste considerente rezult c metoda de

calcul eficient este cea de evaluare pe subsistem (DSS), evaluare ce implic o analiz complex bazat pe cunoaterea compe-tent a procesului n cauz ca i a echipamentelor care sunt utilizate la realizarea acestuia.Pentru a nu se produce unele confuzii la notarea etapelor de analiz i calcul, n continuare, acestea sunt notate cu caractere ale alfabetului grec (), fr legtur direct cu notaiile paragrafelor DSS i DS.

) Pentru inductorul de cale (2.000 / 1.000Hz) se pornete

evaluarea de la cele trei stri ale afiajului la luminosemnalul LS din

cale, de la care se obine informaia necesar pentru controlul automat

discontinuu al vitezei: V verde, G galben, R rou. Aceast

informaie, de tip binar, este injectat n structura inductorului prin

intermediul contactelor de releu v verde i g galben (fig. 3).

n tabela 3 este redat sintetic analiza rspunsurilor eronate

care se pot produce prin apariia defectrilor de echipament; stabilirea

acestor rspunsuri se face prin comparare cu starea de rspuns corect.

Notaiile utilizate n tabel sunt:

V, G, R indicaiile asupra regimului de circulaie afiate prin

luminosemnalul de cale (LS); prinncadrare n cte un cerc, n tabel,

se pune n eviden starea corect (de bun funcionare) n sistem;

v, g contacte ale releelor de comand a afiajului la lumino-

semnalul din cale (conectate printr-un cablu electric special fig. 3);

A, B, C bornele inductorului prin intermediul crora se realizea-

z conectarea la luminosemnal (fig. 3);

RE rspuns eronat care se poate produce n urma apariiei unei

defectri (aleatoare) n fiecare din cele trei stri de baz (V, G, R);

1,2 stare fiabilist asociat regimului de circulaie corespunztor

afiajului la luminosemnal.

Tip derspunsAfiajContactede releeBorne untateRezonanObservaiiLScalevgABCC-A-corectFig. 41) Componente implicate:L+, L+, b1, s1, b2, b15, s2, s3, s4, b17, b19, b6REFig. 1- 4G-CB1 kHzcorectFig. 41) Componente implicate:REFig. 4C1+, C2+, C3+, b1, ..., b62) Componente implicate:C4+, ..., C8+, b7, ..., b16, b18, b19, b6REFig. 4---2 kHzcorectFig. 4Tab. 3

V1) Aceast stare este caracterizat printr-un rspuns eronat

atunci cnd luminosemnalul LS afieaz verde; n prima linie a tabelei

este precizat rspunsul corect (fr defectri) n raport cu care este

definit rspunsul eronat.

Rspunsul necorect eronat poate fi provocat de defectarea

oricrei componente din cele 12 implicate i anume, defectare prin

cretere parametric [+], problem ce a fost tratat anterior:

elemente defectabile exclusiv prin cretere parametric

cum sunt, n acest caz, sudurile cu fludor (s1, s2, s3, s4) i conexiunile prin borne metalice (b1, b2, b15, b17, b19, b6);

elemente defectabile dominant prin cretere parametric ( 7.1.2); din aceast categorie fac parte bobinele Li L.Pentru a justifica starea de rspuns eronat este necesar o aprofundare a procesului de cuplaj sol-bord n dou situaii-limit distincte (fig. 9):

Ua Situaia n care vehiculul motor se afl la distan de inductorul din cale:

Lb = LI ;LbI Ub LI

bLI Io..

Trebuie precizat c, n aceste relaii, LI este valoarea inductanei proprii a bobinei de bord Lb, Ub este tensiunea semnalului de control aplicat la bornele bobinei Lb (tensiune care este practic constant), iar XLI reprezint reactana inductiv a bobinei Lb (n situaia a). Deoarece ntrefierul are, acum, valoarea maxim max , inductana proprie LI i reactana proprie XLI au valori corespunztoare amplitudinii de regim staionar constant I0.

a)b)

LbIbLbIb

maxmin

Fig. 9

b Cealalt situaie limit corespunde cuplajului maxim sol -

bord, cnd cele dou armturi magnetice (mobil bord i fix sol)

sunt simetric suprapuse n plan vertical (fig. 12.6). ntruct, acum,

Unfurarea Ls este ntrerupt (efect perfect echivalent cu lipsa ei), rezult:

Lb = LIII;IbIII Ub LIII

bLIII Io .

Aceast relaie este justificat prin faptul c ntrefierul are, n

acest moment, valoarea minim min (egal cu 140 mm spre a se evita o coliziune ntre cele dou bobine, Lb i Ls, din cauza oscilaiilor bobinei de bord, n plan vertical, la deplasarea vehiculului pe linie).n echipamentul de bord, la plecarea n curs a vehiculului motor, se verific i / sau se regleaz valoarea de prag Iact (pentru activarea frnrii automate) la valoarea:Iact = 0,7I0.

Cnd amplitudinea semnalului de control Ib scade i atinge pragul Iact (fig. 12.7 III) un releu electronic rapid cu memorie reine aceast informaie, declannd i executnd frnarea automat.Acelai efect, de frnare automat, se produce la defectarea oricrei componente din circuitul de untare, prin contactul v stabilit, respectiv prin bornele A - C de conectare la cablul de legtur (cnd luminosemnalul LS din cale afieaz verde).G 1) Un alt rspuns eronat se produce dac starea inductorului corespunde afiajului galben G n cale, iar n schema sa apar defectri (de asemenea de ordin I). Cele 9 componente implicate n acest rspuns necorect eronat, datorit defectrii prin cretere parametric [+], anuleaz posibilitatea obinerii rezonanei inductorului pe frecvena de 1 kHz; prin aceasta, la bord, nu se poate obine informaia corect de circulaie, astfel c se introduce frnarea automat care nu este necesar (n acest caz).

G 2) Acest rspuns eronat poate fi provocat la defectarea oricrei

componente dintre cele precizate: grupul celor 5 condensatoare (C)

respectiv al conexiunilor prin borne metalice (b). Pentru a se produce

efectul de anulare a realizrii rezonanei pe frecvena de 1 kHz,

defectrile n cauz sunt caracterizate prin cretere parametric [+], iar

starea de sistem, la nivel macroscopic este echivalent celei din cazul

precedent (G 1).

n ultima linie din tabela 12.7 este precizat starea de rspuns

corect atunci cnd afiajul luminosemnalului LS din cale este rou, iar

n structura indicatorului se produce rezonana pe frecvena de 2 kHz:

oprire necondiionat. O alt restricie funcional mai important nu

poate exista.

Este de observat c rspunsurile eronate, n cazul inductorului, pot

s apar prin schimbri de stare n sensulVGR,ceea

ce corespunde proprietilor funcionale de sistem ( 1.2.3).

) n figura 12.15 a) este redat graful corespunztor rspunsului

eronat V 1) pentru care sunt necesare, n calcul, urmtoarele valori ale

datelor primare:

L0,84( 6.1; tab. 6.1); L

tb=0,069.00610-6h-1 (12.3.3);

tL=1,552.24310-6 h-1 ;

ts=0,311.02710-6 h-1 .

Acestevaloriprimaresuntidenticecucele alefiabilitii

generale/clasice, deoarece defectrile de componente sunt cauze ale

solicitrilor, iar rspunsul reprezint efectul defectrilor, indiferent de

caracteristicile solicitrilor.

Pentru structura de fiabilitate neredundant de tip serie cores-

punde relaia de calcul (pe subsistem):

L2LtL 6tb 4ts L

= (2 0,84 1,552.243 + 6 0,069.006 + 4 0,311.027) 10-6 h-1 = = 4,265.91210-6 h-1.

(i)

L+L+b1 a)(e)

b6b19b17

s1b2b15

s4s3s2

(i)(e) b) C1+ C2+ C3+ b1 b6

(i)(e)

C4+C8+b7b16b18b19b6 c)

(i)(e) d) L+ C1.3+ C4.8+ D1.4

Fig. 10

Rspunsul eronat G 1) corespunde cu graful de fiabilitate din

figura 12.15 b) i relaia de calcul cu rezultatul:

C1.33CtC 6 tb C

= (3 0,70 2,794.081 + 6 0,069.006) 10-6 h-1 = 6,281.60610-6 h-1.

Aici mai apar datele primare:

C0,70( 6.1; tab. 6.1); C

tC = 2,794.08110-6 h-1,

tb avnd valoarea din cazul precedent.

Pentru rspunsul eronat G 2) rezult graful fiabilistic din figura

.12.15c), cruia i corespunde relaia de calcul i rezultatul:

CC4.85CtC 13tb

=(5 0,70 2,794.081 + 13 0,069.006) 10-6 h-1 = 10,676.36110-6 h-1,

cu datele primare, n cauz, care au aceleai valori ca i n cazurile

precedente.

nainte de a trece la calculul final pentru rspuns eronat pe sistem,

trebuie analizat situaia diodelor D1.4(fig. 4). Prin structura schemei, dup care sunt conectate, se vede c acestea sunt protejate dublu: att la creterea parametric [+] ct i la scdere parametric [-] .Datorit acestei tolerane la defectri, care acoper orice defectare de ordin I i de ordin II, ca i unele defectri de ordin III, intensitatea total a defectrii (ratei) acestor diode este nul:

D+ = D = D+ = D1.4= 0

Se reamintete condiia c, prin tem la acest studiu de caz, se

consider toate defectrile de ordin I.

) n desenul din figura 10 d) este expus graful de fiabilitate cu

toate cele 4 grupe de componente (subsisteme) din structura inducto -

rului. Conform valorilor de calcul obinute pentru subsisteme, n final

pe sistem se determin:

RE = L+ + C1.3+ + C4.8+ + D1.4 =

=(4,265.912 + 6,281.606 + 10,676.361 + 0)10-6 h-1 =21,223.87910-6 h-1.

Acum se pot calcula valorile principalilor indicatori ai fiabilitii

funcionale la rspuns eronat.

Media timpului de funcionare ntre defectri succesive (MTBF)

la rspuns eronat:

11mRE RE 21,223.879106 h1 47.116ore 1.963zile 65luni 5,45ani

Funcia de fiabilitate la rspuns eronat:

RRE(t) = exp(-RE t)

RRE(1zi) = exp(-21,223.87910-6 24) = exp(-0,000.509) =0,999.5 RRE(1lun) = exp(-21,223.87910-6 720) = exp(-0,015.281) =0,985 RRE(1trim) = exp(-21,223.87910-6 2.160) = exp(-0,045.843) =0,955 RRE(1sem) = exp(-21,223.87910-6 4.320) = exp(-0,091.687) =0,912 RRE(1an) = exp(-21,223.87910-6 8.640) = exp(-0,183.370) =0,834

Funcia de nonfiabilitate la rspuns eronat:

FRE = 1-exp(-RE t)

FRE(1 zi) = 1-exp(-21,223.87910-6 24) = 1-exp(-0,000.509) = 0,000.5 FRE(1 lun) = 1-exp(-21,223.87910-6 720) = 1-exp(-0,015.281) = 0,015 FRE(1 trim) = 1-exp(-21,223.87910-6 2.160) = 1-exp(-0,045.843) = 0,045 FRE(1 sem) = 1-exp(-21,223.87910-6 4.320) = 1-exp(-0,091.687) = 0,088 FRE(1 an) = 1-exp(-21,223.87910-6 8.640) = 1-exp(-0,183.370) = 0,166

.5. Fiabilitatea funcional la rspuns fals

Aceastareprezintpunctulfortealfiabilitiifuncionale:

indicatorii si trebuie s fie mult superiori celor

ai fiabilitii funcionale la rspuns eronat i, cu att mai mult, celor

ai fiabilitii generale/clasice.

Prin aceasta se impune ca, atunci cnd orice alt soluie raional

(din punct de vedere funcional, tehnic, economic) nu este posibil, s

se recurg la transformarea rspunsului fals n rspuns eronat.

Cum nici aceast transformare nu este totdeauna posibil

raional, restul de nonfiabilitate funcional trebuie admis, dar numai la

nivelul cerinelor de proces. Astfel, de exemplu, fiabilitatea la rspuns

fals a sistemului de control automat al vitezei trenului nu va trebui, cu

orice pre, s ating nivelul unui vehicul spaial, cu referire la o

funciune analoag. Cu alte cuvinte fiabilitatea cost i atunci cnd sunt

tratate problemele rspunsului fals.

Avnd n vedere aceste aspecte, rezult c fiabilitatea funcional

la rspuns fals are trei trsturi comune cu cea la rspuns eronat:

este, de asemenea, selectiv dar mai restrictiv;

metoda de calcul, mai eficient, este cea de subsistem;

algoritmul de desfurare a calculului este, n general, identic

dar cu prevederile care se impun.

) n tabela 4 este redat structura sinoptic aanalizei

rspunsurilor false posibile n condiiile considerrii tuturor defectrilor

de ordin I. Notaiile folosite sunt (fig. 3 i fig. 4):

v, g contacte ale releelor de comand a afiajului la luminosem-

nalul LS din cale;

A, B, C borne de conectare la cablul electric de legtur cu con-

tactele v i g din echipamentul de luminosemnal LS;

RF stare de rspuns fals la inductor;

L , L bobine de cuplaj sol-bord;

C1.3 C4.8cu C1.3).

condensatori pentru rezonan la frecvena de 2 kHz;

condensatori pentru rezonan la 1 kHz (conectai n paralel

De la nceput trebuie remarcat faptul c, n privina rspunsului

fals, inductorul este expus la defectri prin scdere parametric [];

aceasta este o prim deosebire esenial fa de rspunsul eronat

Tip derspunsAfiajContactede releeBorne untateRezonanObservaiiLScalevgABCVC-A-corectFig. 4-CB1 kHzcorectFig. 41 Componente implicate: L ,LRFFig. 42 Componente implicate C1 ,C2 ,C3RFFig. 43 Componente implicate: C4 , ...., C8RFFig. 4---2 kHzcorectTab. 4

Datorit acestui mod de defectare, la limit, se produce un efect de

scurtcircuitare a nfurrii secundare (Ls) a transformatorului echiva-lent.

Acest efect, la bobinele L i L , apare prin strpungerea

izolaiei dintre spire; spre a se diminua acest fenomen, la

confecionarea bobinajelor, este folosit un conductor de

cupru dublu emailat ;

Condensatorii C1.3 i C4.8 , prin strpungerea dielectricului

dintre armturi, produc acelai efect; spre a se micora

probabilitatea de apariie a unei astfel de defectri sunt

utilizai, la fabricaia inductorului, condensatori cu tensiune

nominal ridicat (500V).

O prim consecin a acestor defectri, la nivel de sistem, este

aceea c , prin creterea intensitii curentului Is, la cuplaj sol-bord (fig.

12.6) se produce o cretere corespunztoare a intensitii curentului Ib din inductorul de bord (fig. 2 II):Ib max > I0 > Iact.

Ori acelai efect se obine (la funcionare valid) dac sunt

stabilite contactul v (afiaj verde la LS), respectiv contactul g (afiaj

galbenlaLS).nconsecin,pentrustareade afiajverde la

luminosemnalul LS, la apariia unor astfel de defectri, nu se pot

produce rspunsuri false.

Defectrile (acestor componente) prin cretere parametric [+] nu

pot produce, de asemenea, dect rspuns eronat (tab. 3),

astfel c sunt excluse la analiza rspunsului fals .

n prima linie a tabelei 4 este redat sintetic starea de bun

funcionare (normal, fr defectri) a inductorului, prin care se

confirm concluziile la cele analizate anterior.

G 1) Acest rspuns fals se poate produce, deci, la defectarea

oricreia din cele dou bobine, prin care se realizeaz cuplajul sol-bord

(fig. 1).

Celelalte componente (ca, de exemplu, sudura s1) sunt excluse deoarece, prin defectare, nu pot provoca efectul de scurtcircuitare n nfurarea secundar a transformatorului echivalent.Caracterul de rspuns fals const, n acest caz, n faptul c o informaie cu caracter permisiv limitat (pentru vitez) ce corespunde afiajului galben la sol, este interpretat la bord ca fiind o informaie permisiv total, care corespunde unui afiaj verde (la sol):

GV

G 2) Tot un rspuns fals se produce la defectarea, prin clacare, a

oricrui condensator C1, C2, C3 (fig. 4).

Efectul este anularea oricrei posibiliti de restricionare a

vitezei (GV).

G 3) Rspunsul fals, n acest caz, este selectiv deoarece se poate

produce numai atunci cnd contactul g este stabilit (fig. 3). i n

aceast situaie se manifest o modificare periculoas a informaiei prin

trecere intempestiv de la vitez limitat (G) la vitez nelimitat (V).

) n diagrama din figura 11a) este reprezentat graful cores -

punztor rspunsului fals G1, pentru calculul cruia sunt necesare

datele:

L0,16( 6.1 tab. 6.1 poz. 5); L

tL = 1,552.24310-6 h-1( 12.3.3 C).

(i)(e) a) L L

b)(i)(e) C1 C2 C3

c)(i)

C4C5

d)(i)

LC1.3

(e)

C6C7C8

(e)

C4.8D1.4

Fig. 11

ntruct datele primare pentru bobine, la nivel mic de semnal, sunt

precizate pentru conductor de cupru cu un singur strat de email, se

impune o corecie prin trecere la dublu strat (de email); aceast corecie

prin echivalen (ech) const n reducerea intensitii de defectare prin

scdere parametric [] la 50%:

2L(ech) 1 0,16 0,08. L

'Prin urmare, pentru subsistemul celor dou bobine identice L i

L'' rezult relaia de calcul,

L2 L(ech)tL, L

sau introducnd valorile corespunztoare:

L = (2 0,08 1,552.243)10-6 h-1 = 0,248.35010-6 h-1.

Rspunsul fals G 2) are graful fiabilistic din figura 11 b),

fiind necesare datele celor trei condensatori (identici):

C0,30;tC = 2,794.08110-6 h-1. C

CRelaia de calcul i efectuarea acestuia conduce la rezultatul: C1.33 CtC ;

C1.3 = (3 0,30 2,794.081)10-6 h-1 = 2,514.67310-6 h-1

Aceleai date primare de calcul sunt necesare i n cazul

rspunsului fals G 3), acesta diferind de cel anterior prin numrul de

condensatori identici (fig.11c):

CC4.85 CtC ;

C4.8 = (5 0,30 2,794.081)10-6 h-1 = 4,191.12110-6 h-1.

Ca i n cazul rspunsului eronat, tolerana la defectri [+,] a

diodelor D1.4 se menine: D1.4 = 0.

) Graful fiabilistic din fig. 11d) reprezint structura de calcul

pentru indicatorii precizai n tem; acest graf conduce la relaia

urmtoare, cu rezultatul:

RF = L + C1.3 + C4.8 + D1.4 =

= (0,248.350 + 2,514.673 + 4,191.121 + 0)10-6 h-1 = 6,954.14410-6 h-1.

Avnd n analiz i calcul o structur de sistem simpl (2 bobine i

8 condensatoare identice), numai n aceast situaie, se poate aplica

metoda de calcul direct pe sistem (DS). Dup graful corespunztor reprodus n figura 12 se obine relaia general de calcul:

RF 2 L(ech)tL 8 CtC . LC

Introducnd valorile adecvate se obine (la al doilea calcul):

RF = (2 0,08 1,552.243 + 8 0,30 2,794.081)10-6 h-1 = = 6,954.14410-6 h-1,

confirmnd astfel c nu s-au produs erori de calcul.

(i)(e)

L1L2C1C2C3C4C8

Fig. 12

Cu valoarea intensitii (ratei) defectrilor RF, pentru ntregul inductor, se poate trece la calculul principalilor indicatori ai fiabilitii funcionale la rspuns fals.Media timpului de funcionare ntre defectri succesive (MTBF) la rspuns fals:

11mRF RF 6,954.144106 h1 143.799 ore = 5.991 zile = 199 luni = 16,6 ani.

Funcia de fiabilitate la rspuns fals:

RRF(t) = exp ( -RF t);

RRF(1zi) = exp(-6,954.144 10-6 24) = exp(-0,000.167) = 0,999.866; RRF(1lun) = exp(-6,954.144 10-6 720) = exp(-0,005.007) = 0,995.011; RRF(1trim) = exp(-6,954.144 10-6 2.160) = exp(-0,015.020 = 0,985.101; RRF(1 sem) = exp(-6,954.144 10-6 4.320) = exp(-0,030.041) = 0,970.441; RRF(1an) = exp(-6,954.144x10-6 8.640) = exp(-0,060.083) = 0,941.763.

Funcia de nonfiabilitate la rspuns fals:

FRF = 1- exp (-RF t);

FRF(1 zi) = 1-exp(-6,954.14410-6 24) = 1-exp(-0,000.167) = 0,000.134; FRF(1 lun) = 1-exp(-6,954.14410-6 720) = 1-exp(-0,005.007) = 0,004.989; FRF(1 trim) =1 -exp(-6,954.14410-6 2.160) = 1-exp(-0,015.020) = 0,014.899; FRF(1 sem) = 1-exp(-6,954.14410-6 4.320) = 1-exp(-0,030.041) = 0,029.559; FRF(1 an) = 1-exp(-6,954.14410-6 8.640) = 1-exp(-0,060.083) = 0,058.237.

6. Unele elemente de defectologie fiabilist

Plecnd de la aspectele importante analizate n manual, pn acum,

rezult necesitatea mbinrii unei activiti practice, de fenomen fizic,

cu o activitate de factur teoretic bazat pe model matematic;

armonizarea i mbinarea cu ingeniozitate inginereasc a acestor dou

laturi conduce la obinerea unor bune sau foarte bune rezultate.

Avnd la baz studiul uzurii i al defectrii, ca i consecinele

funcionale ale acestora, inginerul de proces hardware (specializat) are

posibilitatea de a obine un rezultat previzional corect asupra compor-

trii unui anumit echipament, pe o durat oarecare, mai mult sau mai

puin ndelungat.

Aceast previziune tehnic, ce se poate realiza n domeniul

ingineriei electronice, poate fi obinut prin defectologie fiabilist,

noiune neleas ca reprezentnd o analiz tehnico-tinific aplicat n

fiabilitatea funcional cu referire, n aceast lucrare, la procesele de

circulaie / navigaie.

Algoritmul de analiz a acestei cauzaliti complexe, ca relaie

funcional ntre cauz i efect, cuprinde (cu necesitate) urmtoarele

etape: component solicitare uzur defectare rspuns funcional

la nivel de macrosistem ( 10.2 fig. 10.2). Aceste etape au fost

parcurse la determinarea:

fiabilitii generale/clasice,

fiabilitii funcionale la rspuns eronat,

fiabilitii funcionale la rspuns fals,

etape care, la rndul lor, au desfurare bazat pe studiile teoretice i

practice, parcurse anterior n cadrul lucrrii.

Rezultatele obinute sunt concentrate n tabela 12.9, unde s-au

notat cu:

R(t), F(t) funcia de fiabilitate respectiv de nonfiabilitate;

Rsist, RRE, RRF funcia de fiabilitate general/clasic, la rspuns eronat respectiv la rspuns fals;Fsist, FRE, FRF funcia de nonfiabilitate general/clasic, la rs-puns eronat respectiv la rspuns fals;m(MTBF)media timpului de funcionare ntre defectri succesive.

Valorile din tabel, sub aspect analitic, pun n eviden unele

rapoarte ale nivelului de fiabilitate atins, ca de exemplu:

RRF (1an) 0,941.763 1,58;

sist

mRF 16,6 8,60. sist.

Tab. 5

Indicator

timp

Rsist

RRE

RRF

R(t)

zi

0,999

0,999.5

0,999.866

lun

0,957

0,985

0,995.011

trim.

0,879

0,955

0,985.101

sem.

0,773

0,912

0,970.441

an

0,596

0,834

0,941.763

Indicator

timp

Fsist.

FRE

FRF

F(t)

zi

0,001

0,000.5

0,000.134

lun

0,043

0,015

0,004.989

trim.

0,121

0,045

0,014.899

sem.

0,227

0,088

0,029.559

an

0,404

0,166

0,058.237

m MTBF (ani)

1,93

5,45

16,6

Concluzii directe, mult mai cuprinztoare, se desprind dac se

reprezint grafic datele respective pentru funcia de fiabilitate n relaie

cu duratele standard ale timpului (fig. 13):

- zi (24h)

- lun (720h)

- trimestru (2.160h)

- semestru (4.320h)

- an (8.640h)

Din motive de spaiu al reprezentrii pe orizontal, abscisa este

marcat la scar ptratict(h) ; prin aceasta alura curbelor trasate este

modificat, fr ns a afecta valorile parametrice nscrise ca i

variaiile lor:

Rsist = f ( t ),RRE = f ( t ),RRF = f ( t ).

R(t)

1.0

RRF

0.9

0.8RRE

0.7

0.6

Rsist

0.5

ZiLunTrim.Sem.An

0.4

0.3

0.2

0.1

t(h)

102030405060708090100

Fig. 13

Fr a intra n detalii, care dei au importana lor, din aceast

diagram se poate concluziona c, mai ales, nivelul de fiabilitate la

rspuns fals (protecie) este insuficient .Ca n orice elaborare de sistem tehnic (nainte de fabricare,

montare etc.) i n cazul inductorului de cale se pot face ameliorri ale

fiabilitii funcionale; principalele ci de realizare sunt expuse n

continuare.

Modificarea structurilor fiabiliste permite utilizarea mai eficient a

proprietilor modului de defectare; astfel se pot limita i mai multe

efecte nefaste ale defectrilor .

Creterea redundanei, ndeosebi, prin mrirea ordinului defectrii;

eliminareadefectrilordeordininferiorpermitecreterea

substanial a fiabilitii funcionale .

Utilizarea unor tehnici specifice de realizare a funciunilor de

protecie (cap. 9).

Introducerea unor componente foarte fiabile n structuri electrice

simple ca, de exemplu, logica de tip cablat.

Un alt aspect, care nu este deloc neglijabil, este cel al mentenanei

pe toat durata de via a echipamentului. Pe baza valorilor indicatorilor

de fiabilitate pentru durate standard de timp (zi, lun etc.) este necesar

s se prevad un regim optim de revizii i reparaii prin care s se

asigure nivelul minim obligatoriu de fiabilitate funcional, cu costuri

economice raionale, n direct legtur cu gradul de mare rspundere

funcional al sistemului n cauz.