19211

۱۹۲۱۱

ارزيابي ايمني و قابليت اعتماد سيستم اينترلاكينگ كامپيوتري با افزونگي به روش ماركوف

كارشناسي ارشد

كنترل و علائم

۱۳۹۳-۱۳۹۶

۱۳۹۶/۰۱/۲۳

دكتر محمدعلي صنديدزاده

راه آهن

اينترلاكينگ به عنوان قلب سيستم سيگنالينگ مهم‌ترين بخش اين سيستم و يك بخش ايمني-محور محسوب مي¬شود. با نگاهي به وظايف سيستم اينترلاكينگ از جمله مسيرسازي صحيح، قفل كردن مسير و آزاد سازي به موقع آن و فرمان دادن به تجهيزات كنار خط از جمله سيگنال، ماشين سوزن و مدار راه، آشكار خواهد شد كه به دليل حياتي بودن اين وظايف، اين بخش الزاماً بايد تحمل¬پذيري بالايي در برابر وقوع عيوب مختلف داشته باشد. مهم‌ترين راه تحمل¬پذير كردن سيستم، استفاده از افزونگي در سخت افزار پردازنده¬هاي اينترلاكينگ مي‌باشد. ساختارهاي دو عضوه (با يك عضو آماده به كار)، سه عضوه (با رأي‌گيري 2 از 3) و چهار عضوه (2 از 2 مضاعف) از جمله مهم‌ترين افزونگي¬هاي سخت¬افزاري پياده‌سازي شده در طراحي پردازنده¬هاي سيستم اينترلاكينگ توسط سازنده‌هاي معتبر دنيا مي¬باشد كه سيستم را در مقابل عيوب، تحمل¬پذير كرده و ايمني و قابليت اعتماد آن را افزايش مي¬دهد. در اين پايان‌نامه با استفاده از روش ماركوف تحليل ايمني و قابليت اعتماد سيستم¬هاي اينترلاكينگِ داراي افزونگي‌هاي مذكور انجام شده و اين معماري¬ها از ديدگاه ايمني و قابليت اعتماد مقايسه شده¬اند. در روش ماركوف با در نظرگيري حالت‌هاي مختلف كار پردازنده¬هاي تحت افزونگي، با درنظرگرفتن نرخ خرابي، دياگرام حالت سيستم به دست مي¬آيد. سپس گذارهاي سيستم بين حالت¬هاي مختلف كاري با يك ماتريس بيان مي¬شود. بدين ترتيب با تشكيل معادلات گذار حالت مي‌توان رفتار سيستم را به طور كامل ارزيابي كرد و ايمني، قابليت اعتماد و ميانگين زمان تا خرابي سيستم اينترلاكينگ را به صورت كمّي به دست آورد. در اين پايان¬نامه همچنين تأثير ضريب¬ عيب¬يابي و نرخ خرابي بر ايمني و قابليت اعتماد سيستم اينترلاكينگ داراي افزونگي بررسي شده و اثبات شده است كه بهبود اين شاخص‌ها در اتكاپذير كردن سيستم تأثير بسزايي دارد.

1397/04/25

Safety & Reliability Analysis of Redundant Computer Interlocking System Using Markov Approach

6/16/2018 12:00:00 AM

Interlocking as a heart of railway signaling system is an important part of this safety-critical system. Looking at the interlocking tasks including correct routing, locking the routes and releasing them timely and commanding to wauside equipments, including signals, point machines and track circuits, will be revealed due to the critical nature of these tasks, interlocking necessarily must have a high tolerance against different probable faults. The best way to design a fault tolerant system is redundancy in processors. Structures with 2 processor units (dual hot stand-by), 3 processor units (3-vote-2 redundancy) and 4 processor units (double 2-vote-2 redundancy) are the most practical techniques which manufactrers have used in the interlocking systems.These Redudancies improve reliability, safety and fault tolerancy of system. Each structure have its own advantage. In the Markov method by considering the different states of processors and failure rate, system state diagram is obtained. Then the system transitions between the various operating modes can be expressed by a matrix.The state transition equations formed the behavior of the system to fully assess the safety, reliability and mean time to failure of interlocking system to quantify these indexes. In this dissertation we evaluate and compare the reliability and safety of mentioned structures and study the impact of system parameters (such as failure rate and coverage factor) on the dependability property.