Математичні моделі верифікації ергатичних систем засобів залізничної автоматики

Abstract

Опрацьовані питання, пов’язані з урахуванням впливу оперативного, технічного й інспекційного персоналу на безпеку використання ергатичних систем залізничної автоматики. В умовах інтерактивної взаємодії всіх видів персоналу і техніки розроблено математичні моделі для розрахунку параметрів безпеки використання таких систем, які враховують їх функціонування в штатному та допоміжному режимі в різних контекстах співвідношень людського і технічного чинників. Встановлено і доведено, що різні режими інтерактивної взаємодії формують диференційовану структуру розрахунково-логічних схем для оцінки безпеки використання ергатичних систем керування на залізничному транспорті. Функціонування ергатичних систем керування на залізничному транспорті має суттєві особливості, пов'язані з неприпустимістю простою технологічного процесу на об'єктах інфраструктури. У зв'язку з цим у таких системах існує допоміжний режим керування, в рамках якого повністю або частково усуваються блокувальні залежності, що забезпечують технологічну безпеку використання таких систем. В дослідженні встановлено кусково-заданий характер математичних моделей, на основі якого може бути проведена чисельна оцінка безпеки використання таких систем керування, що зумовлено врахуванням технічного та людського чинників у різних режимах функціонування таких систем. Водночас розвиток форм інтерактивної взаємодії між різними типами персоналу в активних режимах роботи систем керування вимагає принципово нового підходу до оцінки безпеки — з урахуванням впливу диференційованих людських та інтегрованих технічних факторів. У зв’язку з цим у цьому дослідженні розроблені математичні моделі, що дозволяють врахувати інтерактивну взаємодію людини і техніки в процесі оцінки безпеки використання ергатичних систем залізничної автоматики. Побудовані на їх основі графічні 3D-залежності дозволяють проводити прогнозну оцінку безпеки різних систем у процесі їх функціонування протягом однієї робочої зміни експлуатаційного, технічного та інспекційного персоналу. Зокрема, формування математичних моделей для розрахунку безпеки через різні інтервали часу, які визначають допоміжний та штатний режими роботи систем керування, забезпечує диференціацію врахування різних факторів, коли вони домінують. Підхід, оснований на врахуванні впливу всіх типів персоналу під час їх інтерактивної взаємодії з технічними засобами, зводиться до врахування різних типів елементних зв’язків у розрахунково-логічних схемах функційної безпечності систем, що зводиться до різних типів формул в остаточному кусково-заданому виразі для оцінки безпеки використання таких систем.Issues related to the impact of operational, technical and inspection personnel on the safety of the use of ergatic railway automation systems have been addressed. In the conditions of interactive interaction of all types of personnel and equipment mathematical models for calculation of parameters of safety of use of such systems which consider their functioning in a regular and pre-auxiliary mode in various contexts of relations of human and technical factors are developed. It is established and proved that different modes of interactive interaction form a differentiated structure of calculation and logic schemes for assessing the safety of the use of ergatic control systems in railway transport. The functioning of ergatic control systems in railway transport has significant features associated with the inadmissibility of technological process downtime at infrastructure facilities. In this regard, in such systems there is an auxiliary control mode, in the framework of which blocking dependencies are completely or partially removed, which ensures the technological safety of the use of such systems. In recent years, a piecewise-defined character of mathematical models has been established on the basis of which a numerical safety assessment of the use of such control systems can be performed, which is due to the predominance of technical and human factors in different modes of functioning of such systems. At the same time, the development of forms of interactive interaction between different types of personnel in the active modes of operation of control systems requires a fundamentally new approach to safety assessment – taking into account the influence of differentiated human and integrated technical factors. In this regard, in this study, mathematical models are developed that allow you to take into account the interactive interaction of man and technology in the process of assessing the safety of the use of automated ergatic systems of railway automation. The graphical 3D dependencies built on their basis make it possible to carry out a predictive safety assessment of different systems in the process of their functioning during one working shift of operational, technical and audit personnel. In particular, the formation of mathematical models for calculating safety at different time intervals, which determine the auxiliary and standard operating modes of control systems, provides a differentiation of accounting for various factors when they dominate. An approach based on taking into account the influence of all types of personnel during their interaction with technology is reduced to considering different types of element connections in the calculation and logic schemes of the functional safety of systems, which reduces to different types of formulas in the final piecewise-defined expression for assessing the safety of using such systems.Проработаны вопросы, связанные с учетом влияния оперативного, технического и инспекционного персонала на безопасность использования эргатической систем железнодорожной автоматики. В условиях интерактивного взаимодействия всех видов персонала и техники разработаны математические модели для расчета параметров безопасности использования таких систем, учитывающих их функционирование в штатном и во вспомогательного режимах в различных контекстах соотношений человеческого и технического факторов. Установлено и доказано, что различные режимы интерактивного взаимодействия формируют дифференцированную структуру расчетно-логических схем для оценки безопасности использования эргатических систем управления на железнодорожном транспорте. Функционирование эргатических систем управления на железнодорожном транспорте имеет существенные особенности, связанные с недопустимостью простоя технологического процесса на объектах инфраструктуры. В связи с этим в таких системах существует вспомогательный режим управления, в рамках которого полностью или частично устраняются блокировочные зависимости, обеспечивающие технологическую безопасность использования таких систем. В исследовании установлен кусочно-заданный характер математических моделей, на основе которого может быть проведена численная оценка безопасности использования таких систем управления, что обусловлено учетом технического и человеческого факторов в различных режимах функционирования таких систем. В то же время развитие форм интерактивного взаимодействия между различными типами персонала в активных режимах работы систем управления требует принципиально нового подхода к оценке безопасности — с учетом влияния дифференцированных человеческих и интегрированных технических факторов. В связи с этим в исследовании разработаны математические модели, позволяющие учесть интерактивное взаимодействие человека и техники в процессе оценки безопасности использования эргатических систем железнодорожной автоматики. Построенные на их основе графические 3D-зависимости позволяют проводить прогнозную оценку безопасности различных систем в процессе их функционирования в течение одной рабочей смены эксплуатационного, технического и инспекционного персонала. В частности, формирование математических моделей для расчета безопасности через различные интервалы времени, которые определяют вспомогательный и штатный режимы работы систем управления, обеспечивает дифференциацию учета различных преобладающих факторов. Подход, основанный на учете влияния всех типов персонала во время их интерактивного взаимодействия с техническими средствами, сводится к учету различных типов элементных связей в расчетно-логических схемах функциональной безопасности систем, что, в свою очередь, сводится к различным типам формул в конечном кусочно-заданном выражении для оценки безопасности использования таких систем.