Файл: Суторихин, Н. Б. Оценка надежности элементов коммутируемых телефонных сетей.pdf

4 ГЛАВА

Расчет параметров надежности элементов сети со стороны обслуживающего персонала

§ 4.1. Общие соображения

В § 1.2 приведены параметры надежности ремонтируе­ мых устройств, которых вполне достаточно для оценки надежности элементов сети со стороны обслуживающе­ го персонала. Часть из этих параметров, как было видно из тлав 2 и 3, используется при расчете параметров для оценки надежности элементов сети со стороны абонента. К числу таких параметров следует отнести: .параметр потока (интенсивность) отказов, среднее время восста­ новления, интенсивность восстановления, вероятность безотказной работы, коэффициент простоя. При этом среднее время восстановления или интенсивность восста­ новления обычно задается на основании данных по экс­ плуатации устройств, аналогичных проектируемым, а параметр потока (интенсивность) отказов, вероятность безотказной работы и коэффициент простоя могут быть рассчитаны.

Вопросу расчета этих параметров посвящено боль­ шое количество литературы, например [37—43]. Поэтому в настоящей главе рассматривается расчет надежности только тех параметров надежности со стороны обслужи­ вающего персонала, которые используются при оценке параметров надежности элементов сети со стороны або­ нента. При этом особое внимание уделяется специфиче­ ским особенностям расчета параметров надежности обо­ рудования связи .(кабельных и радиорелейных линий связи).

Прежде чем приступить к расчету параметров надеж­ ности устройства, необходимо четко представлять логи­ ческую схему его расчета.

В соответствии с определением, данным в § 1,1, под

70

надежностью элемента автоматически коммутируемой телефонной сети понимается свойство элемента сети вы­ полнять свои функции при установлении временного соединения между абонентами сети и при передаче ин­ формации с сохранением качества обслуживания и всех установленных для элемента параметров в течение пе­ риода эксплуатации или заданной наработки.

Поскольку нами рассматривается расчет параметров надежности устройств, входящих в состав элементов се­ ти, то при расчете должны быть учтены лишь те элемен­ ты устройства, которые участвуют в установлении сое­ динения и передаче информации. Все вспомогательные элементы устройства, отказ которых не отражается на выполнении устройством своих функций, например тех- ■ничеекая сигнализация, при расчете параметров надеж­

ности не принимаются во внимание.

После того как решен вопрос, какие элементы войдут в логическую схему расчета, можно приступить к со­ ставлению самой схемы. Схему расчета целесообразно составлять таким образом, чтобы элементами расчета были конструктивно оформленные блоки (части) устрой­ ства. В логической схеме расчета надежности устрой­ ства эти элементы расчета могут быть условно соедине­ ны либо последовательно, либо параллельно. Блоки (де­ тали), отказ каждого из которых® отдельности приводит

котказу всего устройства, соединяются последовательно.

Вустройстве могут быть элементы, отказ каждого из которых в отдельности еще не приводит к отказу уст­ ройства. Отказ последнего наступает тогда, когда отка­ зывают одновременно все блоки. В этом случае е логи­ ческой схеме расчета надежности они соединяются па­ раллельно (резервное соединение).

Вустройстве могут быть элементы, которые рабо­ тают не в течение всего времени действия устройства. Такие элементы целесообразно объединять по времени их работы в группы и образовывать из этих групп само­ стоятельные элементы расчета. На схеме расчета на­ дежности следует указывать время работы каждого эле­

мента расчета.

Примером логической схемы расчета надежности мо­ жет быть схема секции РРЛ, показанная на рис. 4.8.

71

§ 4.2. Расчет параметра потока отказов

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРА ПОТОКА ОТКАЗОВ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Методы расчета параметра 'потока отказов устройства могут 'быть .подразделены на:

1)приближенные (ориентировочные);

2)полные методы расчета, учитывающие режимы ра­ боты элементов.

Все методы расчета параметра потока отказов лю­ бого электронного устройства основаны на допущении, что «а протяжении времени нормальной работы пара­

распределения .времени безотказной работы элементов — экспоненциальный.

Как было показано в § 1.2, параметр потока отказов ремонтируемых устройств и их элементов в этом случае совпадает с интенсивностью отказов перемонтируемых устройств и их элементов. Это положение используется при расчетах параметра потока отказов, поскольку экс­ периментальные данные о надежности элементов (дета­ лей) обычно содержат или усредненные значения интен­ сивностей отказов элементов, определенные в результа­ те заводских испытаний, или значения параметра пото­ ка отказов, определенного при эксплуатации ремонти­ руемых изделий.

Рассмотрим приближенный метод расчета парамет­ ра потока отказов. В этом случае параметр потока отка­ зов устройства, содержащего т типов элементов по JVtэлементов каждого типа может быть рассчитан следу­ ющим образом:

тт

(4.1)

1=1 1=1

где сог и Я, — соответственно усредненный параметр по­ тека отказов или средняя интенсивность отказов элемен­ тов 1- го типа. В дальнейшем для характеристики надеж­ ности элементов (деталей) будем пользоваться терми­ ном и н т е н с и в н о с т ь о т к а з о в , поскольку в спра­ вочных данных по надежности элементов обычно фигу­

рирует этот термин.

Можно в этом случае вместо оредних интенсивностей отказов элементов взять минимальные и максимальные

72

значения интенсивностей отказов по типам элементов и получить таким образом два параметра потока отка­ зов, являющихся пределами, между которыми будет на­ ходиться истинное его значение.

В таблицах приложения ПЗ приведены интенсивно­ сти отказов некоторых элементов радиоэлектронной ап­ паратуры, выбранные из [43].

Когда необходимо быстро '«прикинуть» надежность устройства, делают еще одно упрощающее расчеты до­ пущение, а именно предполагают, что все элементы рав­ нонадежны, т. е. для всех элементов принимается оди­ наковая (усредненная) интенсивность отказов. В этом

.случае параметр потока отказов устройства рассчиты­ вается по формуле

где N — количество элементов в устройстве; Яср — ус­ редненная интенсивность отказов элементов устройства.

Полный расчет параметра потока отказов может быть произведен с помощью поправочных коэффициен­ тов.

Сущность этого метода заключается в следующем. Расчет интенсивности отказов элементов определяет­

ся по формуле

где лог — интенсивность отказов i-ro элемента в нормаль­ ных климатических условиях при номинальной электри­ ческой нагрузке и при отсутствии механических воздей­ ствий; а\, а2, аз, а4, а$ — поправочные коэффициенты интенсивности отказав, зависящие от различных факто­ ров. При расчете обычно применяют несколько попра­ вочных коэффициентов, учитывающих различные фак­ торы: ai=\f(KH, Т°) — одновременное влияние электри­ ческой нагрузки и температуры; а2 — вибрацию; а3 — ударные нагрузки; а4 — влажность; — влияние вы­ соты.

Электрическая нагрузка оценивается коэффициентом нагрузки

73

Расчетные формулы коэффициентов нагрузки для различных элементов (приведены в табл. 4.1.

Поправочные коэффициенты приведены в таблицах приложения П4. Могут они определяться и по графикам*

примеры которых приведены на рис. 4.1.

Таким образом, для расчета параметра потока (ин­ тенсивности) отказов элементов по этому методу доста­ точно иметь интенсивности отказов элементов в номи-

74

налъном режиме. Тогда, пользуясь таблицами или гра­ фиками коэффициентов, можно определить интенсив­ ность отказов в любом режиме работы.

S)

Рис. 4.1

а) для электровакуумных диодов и триодов; б) для электровакуумных тетродов и пентодов

Пример 4.1 Рассчитать параметр потока отказов для группового усилителя

многоканальной системы, перечень, количество и режимы элементов которого приведены соответственно в столбцах Й, 4, 6 и 7 табл. 4.2.

По таблицам приложения ПЗ определяем интенсивности отка­ зов типовых элементов в номинальном режиме и заносим их в стол­ бец 5. По таблицам приложения П4 и рис. 4.1 определяем попра­

в стационарных условиях). Рассчитываем интенсивности отказов эле­ ментов каждого типа с учетом режима работы и интенсивности от­ казов всех элементов данного типа. Результаты расчета заносятся соответственно в столбцы 9 и 10. Суммируя столбец 10, получаем искомый параметр потока отказов <в=32,764- 10-в 1/ч.

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРА ПОТОКА ОТКАЗОВ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОГО ДЕЙСТВИЯ ИА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ

Для приближенной оценки параметра потока отказов устройств релейного действия на электромеханических элементах удобно исходить из гарантированного числа срабатываний этих элементов, так как эти данные всег­ да оказываются заводом-изготовителем в паспортах элементов.

75

Элементы усилителя и режимы их работы для примера 4.1

Бели принять для времени безотказной работы эле­ мента релейного действия экспоненциальный закон рас­ пределения, то можно записать [42]

гарантированное число -срабатываний элемента (М-); Т — средняя наработка до отказа.

Выражение (4.5) показывает, что вероятность безот­ казной работы элемента устройства в течение времени ty

равна у, или, иными словами, гарантированная наработ­ ка для данного, элемента составляет t часов с вероят­

ностью у. Таким образом, у имеет смысл гарантирован­ ной вероятности.

Будем считать, что элемент релейного действия мо­ жет отказать только в течение времени с момента заня­ тия прибора до его освобождения. Остальное время он находится в режиме хранения, и вероятность его отказа пренебрежимо мала. Тогда зависимость между гаранти­ рованной наработкой и гарантированным числом сраба­

При этом из выражения (4.5) у=0>37, т. е. вероят­ ность того, что число срабатываний элемента релейного действия будет не менее гарантированной, составит 0,37. Очевидно, полученная при этом величина А, будет мак­

симальной. Если взять у= 0,9, то T= 9,5ty или

и интенсивность отказов будет минимальной. Очевидно, истинное значение X лежит в этих пределах.

77