KR20110070242A - Method of reliability calculation based on simulation for a railway vehicle - Google Patents

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KR20110070242A
KR20110070242A KR1020090126983A KR20090126983A KR20110070242A KR 20110070242 A KR20110070242 A KR 20110070242A KR 1020090126983 A KR1020090126983 A KR 1020090126983A KR 20090126983 A KR20090126983 A KR 20090126983A KR 20110070242 A KR20110070242 A KR 20110070242A
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railway vehicle
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failure
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박기준
정종덕
한석윤
안태기
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한국철도기술연구원
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Abstract

PURPOSE: A reliability calculating method of a railway vehicle using a simulation scheme is provided to effectively calculate the reliability of the railway vehicle by using a Monte Carle simulation scheme. CONSTITUTION: The reliability relation of a system of a railway vehicle and a subassembly are comprised of an RBD(Reliability Block Diagram)(S110). The RBD is expressed as reliability route matrix(S120) by using adjacent matrix which directly shows the connection relation of spaces. The reliability route matrix is unfolded(S130). Whether the trouble about all subassemblies comprising the system is or not is expressed by using a Monte Carlo simulation scheme(S140). System reliability is calculated through whether the trouble about the subassembly is or not(S150).

Description

시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량의 신뢰도 계산 방법{Method of reliability calculation based on simulation for a railway vehicle}Method of reliability calculation based on simulation for a railway vehicle

이 발명은 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량의 신뢰도 계산방법에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 해석해를 구하기 어려운 복합 구조인 철도차량의 신뢰도를 효과적으로 계산하기 위하여 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용하여 어느 시간에 대한 신뢰도 기반의 기기상태를 판별한 후 신뢰성 블록 다이어그램(RBD, Reliability Block Diagram)의 전체 연결경로를 전개하여 신뢰도를 계산하는, 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량의 신뢰도 계산 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for calculating the reliability of a railway vehicle using a simulation technique. More specifically, in order to effectively calculate the reliability of a railway vehicle, which is a complex structure that cannot be easily solved, it is based on the reliability of a certain time using Monte Carlo simulation technique. The present invention relates to a method for calculating the reliability of a railway vehicle using a simulation technique, which determines the reliability by determining the state of the equipment and then expanding the entire connection path of the Reliability Block Diagram (RBD).

신뢰성에 관한 전통적인 정의는 개념적으로는 “시스템이 주어진 사용조건 아래에서 의도된 임무기간 동안 고장의 발생이 없이 고유의 기능을 성공적으로 수행할 수 있는 능력 또는 성질”을 의미하며, 이와 같은 신뢰성의 정도를 확률적으로 나타낸 것이 신뢰도이다. The traditional definition of reliability conceptually means “the ability or property of a system to successfully perform its own function under the given conditions of use and without failure during its intended mission”. Probably expressed as is reliability.

신뢰성을 연구하는 신뢰성 공학은, 최근 들어 시스템이나 장치에 부과되었던 임무가 질적으로 고도화하여, 인간 활동에 밀착하고 있는 일과 양적으로 복합화하고, 관련된 부분의 어떤 것의 고장으로 전체가 정지하는 일이 증대되었기 때문에 더욱 중요한 개념으로서 주목받고 있다. Reliability engineering, which studies reliability, has recently become more qualitatively advanced in the tasks imposed on systems and devices, compounded quantitatively with work closely related to human activities, and with the failure of the whole due to the failure of certain related parts. Therefore, it is attracting attention as a more important concept.

현재 신뢰성 공학에서는 일반적으로 진단 시스템을 통해 예측할 수 없는 우발 고장의 확률을 예측하는 신뢰성에 대한 연구가 부각되고 있다. Reliability engineering is currently focusing on reliability that predicts the probability of accidental failures that cannot be predicted by diagnostic systems.

한편, 철도차량은 높은 신뢰도를 요구하는 시스템임에도 불구하고, 해석해를 구하기 어려운 복합구조 시스템이기 때문에 수학적 계산방법을 이용하여 전체 시스템의 신뢰도를 계산하는 것에 대하여 어려움이 있다. 신뢰도 계산이 이루어지지 않으면 RCM(Reliability Centered Maintenance) 최적 정비 주기의 도출과 리던던시(Redundancy) 설계를 하기가 곤란한 문제점이 있다.On the other hand, although the railway vehicle is a system requiring a high reliability, it is difficult to calculate the reliability of the entire system using a mathematical calculation method because it is a complex structural system difficult to obtain an analysis solution. If the reliability calculation is not performed, it is difficult to derive the reliability centered maintenance (RCM) optimal maintenance cycle and to design the redundancy.

이에 따라 RCM(Reliability Centered Maintenance) 최적 정비 주기의 도출과 리던던시(Redundancy) 설계 시 근간이 되는 복합구조 시스템의 신뢰도 계산방법에 대한 개발의 필요성이 대두되고 있다.Accordingly, there is a need to develop a method for calculating reliability of a hybrid structural system, which is the basis for deriving reliability centered maintenance (RCM) optimal maintenance intervals and designing redundancy.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 기술적 과제에 부응하기 위한 것으로서, 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용하여 해석해를 구하기 어려운 복합 구조 시스템인 철도차량의 신뢰도를 효과적으로 계산하기 위한, 철도차량의 신뢰도 계산방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to meet the above technical problem, and to provide a method for calculating the reliability of a railway vehicle for effectively calculating the reliability of a railway vehicle, which is a complex structural system that is difficult to obtain an analysis using a Monte Carlo simulation technique. It is for.

본 발명의 다른 목적은, RCM(Reliability Centered Maintenance) 최적 정비 주기의 도출과 리던던시(Redundancy) 설계를 용이하게 할 수 있도록 하는, 철도차량의 신뢰도 계산방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for calculating the reliability of a railway vehicle, which facilitates the derivation of a Reliability Centered Maintenance (RCM) optimal maintenance cycle and a redundancy design.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 철도차량의 시스템과 하위 부품(서브시스템)의 신뢰도 관계를 신뢰성 블록 다이어그램(RBD, Reliability Block Diagram)으로 구성하는 단계와, 인접행렬을 이용하여 구성된 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)을 행렬로 표현하는 단계와, 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)의 모든 경로로 구성되는 행렬인 신뢰도 경로 행렬을 전개하는 단계와, 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용하여 시스템을 구성하는 모든 하위 부품(서브시스템)에 대하여 그 순간의 각 하위 부품(서브시스템)들의 고장여부를 나타내는 행렬인 고장 판정 행렬화 하는 단계와, 시스템 작동 판정을 통한 시스템 신뢰도를 계산 단계를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the present invention comprises the steps of constructing a reliability relationship between a railway vehicle system and a sub-component (subsystem) in a reliability block diagram (RBD) and using an adjacent matrix. Expressing the reliability block diagram (RBD) configured as a matrix, developing a reliability path matrix, which is a matrix composed of all the paths of the reliability block diagram (RBD), and all the components of the system using the Monte Carlo simulation technique. And calculating a failure determination matrix, which is a matrix indicating whether or not each of the sub-components (subsystems) has failed at the moment, and calculating the system reliability through the system operation determination.

이 발명의 구성은, 인접행렬을 이용하여 구성된 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)의 행렬화의 각 노드들은 기본적으로 ‘1’과 ‘0’의 값 중 하나를 갖으며, 각 노드가 직접 연결되어 있으면 ‘1’, 직접 연결되어 있지 않으면 ‘0’으로 정의되면 바람직하다.The configuration of the present invention is that each node of the matrixing of the reliability block diagram (RBD) constructed using the adjacent matrix basically has one of '1' and '0' values, and if each node is directly connected, 1 ', if not directly connected is defined as' 0' is preferred.

이 발명의 구성은, 신뢰도 경로 행렬은 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)상에서 이니셜 노드(Initial node)에서 엔드 노드(End node)까지의 경로가 하나이상 존재한다면 시스템을 정상으로 판정하고, 하나라도 존재하지 않는다면 시스템은 고장으로 판정하면 바람직하다.The configuration of the present invention is that the reliability path matrix determines that the system is normal if there is at least one path from the initial node to the end node on the reliability block diagram (RBD), and if none exists, It is desirable to determine that the system is faulty.

이 발명의 구성은, 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용한 고장 판정 행렬은 하위 부품(서브시스템)에 대하여 0~1사이의 난수를 발생시켰을 때 발생된 난수가 특정 서브시스템의 신뢰도 값보다 작은 경우 서브시스템은 정상으로 판정하고 서브시스템의 신뢰도 값보다 클 경우 시스템은 고장으로 판정하며, 정상일 경우 1, 고장일 경우 0으로 나타내어 행렬화 하면 바람직하다.The configuration of the present invention is that the failure determination matrix using the Monte Carlo simulation technique is normal when the random number generated when the random number between 0 and 1 is generated for the lower part (subsystem) is smaller than the reliability value of the specific subsystem. If it is greater than the reliability value of the subsystem, the system determines that it is a failure.

이 발명의 구성은, 시스템 작동 판정을 통한 시스템 신뢰도 계산은 고장 판정 행렬에 의해 표현된 서브시스템들의 상태가 하나의 신뢰도 경로 행렬의 여러 경로들 중에서 하나라도 만족하면 전체 시스템은 정상이고 신뢰도 경로 행렬의 여러 경로들 중에서 하나도 만족하지 못할 경우 시스템은 고장으로 판정되면 바람직하다.The configuration of the present invention is that the system reliability calculation through the system operation determination is performed in such a way that if the state of the subsystems represented by the failure determination matrix satisfies any one of the various paths of one reliability path matrix, the whole system is normal and the reliability path matrix is determined. If none of the paths are satisfied, it is desirable if the system is determined to be faulty.

이 발명의 구성은, 시스템 작동 판정을 통한 시스템 신뢰도 계산 단계에서는 매 시간마다 발생시킨 고장 판정 행렬의 수가 n개이고, n개의 고장 판정 행렬 중 시스템이 정상일 때의 고장 판정 행렬의 수를 a개라고 하면 그 시간에서의 신뢰도 값은 a/n으로 추정하면 바람직하다. According to the configuration of the present invention, if the number of failure determination matrices generated every hour in the system reliability calculation step through the system operation determination is n, and the number of failure determination matrices when the system is normal among the n failure determination matrices is a It is preferable to estimate the reliability value at that time as a / n.

이 발명의 구성은, 고장 판정 행렬이 신뢰도 경로 행렬에 대하여 만족 여부 판정은 신뢰도 경로 행렬상의 모든 성분 노드들의 모든 논리곱이 1인 경우로 하면 바람직하다.In the configuration of the present invention, it is preferable that the determination of whether the failure determination matrix satisfies the reliability path matrix is made when all logical products of all component nodes on the reliability path matrix are one.

이 발명은, 해석해를 구하기 어려운 복합 구조인 철도차량의 신뢰도를 효과적으로 계산하기 위하여 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용하여 어느 시간에 대한 신뢰도 기반의 기기상태를 판별한 후 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)의 전체 연결경로를 전개하여 신뢰도를 계산할 수 있으며, RCM(Reliability Centered Maintenance) 최적 정비 주기의 도출과 리던던시(Redundancy) 설계를 용이하게 할 수 있도록 하는, 효과를 갖는다.In order to effectively calculate the reliability of a railway vehicle, which is a complex structure that is difficult to solve, the present invention uses a Monte Carlo simulation technique to determine the reliability-based device state for a certain time, and then uses the entire connection path of the reliability block diagram (RBD). It can be deployed to calculate reliability and has the effect of facilitating derivation of redundancy centered maintenance (RCM) optimal maintenance intervals and designing redundancy.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages, including the purpose, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiments.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.

도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량 신뢰도 계산방법의 전체 흐름도이다. 1 is an overall flowchart of a method for calculating a railway vehicle reliability using a simulation technique according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량 신뢰도 계산방법의 구성은, 철도차량의 시스템과 하위 부품(서브시스템)의 신뢰도 관계를 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)으로 구성하는 단계(S110)와, 인접행렬을 이용하여 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)을 행렬로 표현하는 단계(S120)와, 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)의 모든 경로로 구성되는 행렬인 신뢰 도 경로 행렬을 전개하는 단계(S130)와, 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용하여 시스템을 구성하는 모든 하위 부품(서브시스템)에 대하여 그 순간의 각 하위 부품(서브시스템)들의 고장여부를 나타내는 행렬인 고장 판정 행렬화하는 단계(S140)와, 시스템 작동 판정을 통한 시스템 신뢰도 계산 단계(S150)를 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 1, the configuration of a railway vehicle reliability calculation method using a simulation technique according to an embodiment of the present invention includes a reliability block diagram (RBD) indicating a reliability relationship between a railway vehicle system and a sub-component (subsystem). A step S110 of constructing a matrix, a step S120 of expressing a reliability block diagram RBD using a neighboring matrix, and a reliability path matrix, which is a matrix composed of all paths of the reliability block diagram RBD. (S130) and using the Monte Carlo simulation technique for all of the sub-components (sub-system) constituting the system failure determination matrix which is a matrix indicating whether or not each sub-component (sub-system) at the moment A step S140 and a system reliability calculation step S150 through system operation determination are performed.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량 신뢰도 계산방법은 컴퓨터에 의해서 수행되며, 그 작용은 다음과 같다.The rail vehicle reliability calculation method using the simulation method according to the embodiment of the present invention by the above configuration is performed by a computer, the operation is as follows.

먼저, 시스템의 신뢰성 블록 다이어그램(RBD) 구성단계(S110)에서는 철도차량의 시스템과 하위 부품(서브시스템)의 신뢰도 관계를 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)으로 구성한다. First, in the step S110 of constructing a reliability block diagram (RBD) of the system, a reliability relationship between a system of a railway vehicle and a lower part (subsystem) is configured as a reliability block diagram (RBD).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량의 신뢰도 관계를 도시한 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)의 구성도이다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량의 신뢰도 관계를 도시한 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)의 구성은, 이니셜 노드(Initial node)(220)와 엔드 노드(End node)(230)의 사이에 총 5개의 서브시스템(211, 212, 213, 214, 215)이 직렬구조와 병렬구조가 혼합되어 있는 복합구조 시스템으로 이루어진다.2 is a configuration diagram of a reliability block diagram (RBD) showing the reliability relationship of a railway vehicle according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a configuration of a reliability block diagram (RBD) showing a reliability relationship of a railway vehicle according to an embodiment of the present invention includes an initial node 220 and an end node. A total of five subsystems 211, 212, 213, 214, and 215 between 230 are composed of a complex structure system in which a serial structure and a parallel structure are mixed.

다음에, 인접행렬을 이용한 신뢰성 블록 다이어그램(RBD) 행렬화 단계(S120)에서는 도 2의 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)의 구성을 인접행렬을 이용하여 행렬화한다. 상기한 인접행렬이란 공간과 공간의 연결 관계를 직접적으로 나타내는 방법으로서, 이 행렬의 성분은 기본적으로 ‘0’과 ‘1’의 값 중 하나를 갖는다. 이 와 같은 인접행렬을 이용하여 도 2의 신뢰성 블록 다이어그램(RBD) 구성을 행렬화할 경우를 도 3에 나타내었다.Next, in the step S120 matrixing the reliability block diagram using the neighboring matrix, the configuration of the reliability block diagram RBD of FIG. 2 is matrixed using the neighboring matrix. The adjacent matrix is a method of directly expressing a space-to-space connection relationship, and the components of the matrix basically have one of '0' and '1'. FIG. 3 illustrates a case where the reliability block diagram (RBD) configuration of FIG. 2 is matrixed using such an adjacent matrix.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인접행렬을 이용하여 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)을 행렬화한 신뢰성 블록 다이어그램(RBD) 행렬 구성도이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 이후의 신뢰도 경로 행렬의 전개를 위하여 시작노드(310)와 종료노드(320)를 지정하여야 하며, 도 2의 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)은 총 5개의 서브시스템(211, 212, 213, 214, 215)으로 구성되어 있으므로 각각의 서브시스템(211, 212, 213, 214, 215)은 1에서 5까지의 인덱스를 각각 부여받고, 이니셜 노드(220)는 0(330)의 인덱스를 부여받고, 엔드노드(230)는 6(340)의 인덱스를 부여받아 인접행렬로 나타낼 수 있다. 3 is a block diagram illustrating a reliability block diagram (RBD) matrix in which a reliability block diagram (RBD) is matrixed using an adjacent matrix according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the start node 310 and the end node 320 must be designated for the development of the subsequent reliability path matrix, and the reliability block diagram RBD of FIG. 211, 212, 213, 214, and 215, so each subsystem 211, 212, 213, 214, and 215 is assigned an index of 1 to 5, respectively, and the initial node 220 is 0 (330). Index is given, and the end node 230 may be given an index of 6 340 to represent an adjacent matrix.

다음에, 신뢰도 경로 행렬 전개 단계(S130)에서는 어떠한 시스템의 신뢰도 관계를 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)으로 구성하였을 때 시스템이 정상으로 작동할 수 있는 경로를 나타낸다. 도 2를 예로 들어 본다면 이니셜 노드(220)에서 엔드 노드(230)까지를 연결할 수 있는 경로로서 이러한 경로가 하나이상 존재한다면 시스템을 정상으로 판정할 수 있다. 만약 경로가 하나라도 존재하지 않는다면 시스템은 고장으로 판정할 수 있다. 도 2의 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)을 신뢰도 경로 행렬로 전개하여 도 4에 도시하였다. Next, in the reliability path matrix development step (S130), a path in which the system can operate normally when the reliability relationship of a system is configured in the reliability block diagram (RBD). Referring to FIG. 2 as an example, if one or more such paths exist as a path connecting the initial node 220 to the end node 230, the system may be determined to be normal. If any path does not exist, the system can determine that it is a failure. The reliability block diagram (RBD) of FIG. 2 is shown in FIG. 4 by developing a reliability path matrix.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템이 정상으로 작동할 수 있는 경로를 전개하여 행렬화한 신뢰도 경로 행렬 전개 구성도이다. 도 4에 도시되어 있는 인덱스 0(410)은 도 2의 이니셜 노드(220)를 나타내고, 인덱스 6(420)은 도 2의 엔 드 노드(230)를 나타낸다. 4 is a schematic diagram illustrating a reliability path matrix developed by developing and matrixing paths through which a system can operate normally according to an embodiment of the present invention. Index 0 410 illustrated in FIG. 4 represents the initial node 220 of FIG. 2, and index 6 420 represents the end node 230 of FIG. 2.

다음에, 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용한 고장판정 행렬화 단계(S140)에서는, 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 0~1 사이의 난수를 균등 분포로 발생시켜서, 상기한 난수가 서브시스템 1(510) 및 서브시스템 2(520)의 신뢰도 값보다 작은 값이면 서브시스템 1(510) 및 서브시스템 2(520)를 정상으로 판정하고, 상기한 난수가 서브시스템 1(510) 및 서브시스템 2(520)의 신뢰도 값보다 큰 값이면 서브시스템 1(510) 및 서브시스템 2(520)을 고장이라고 판정하여 행렬을 생성한다.Next, in the failure determination matrixing step (S140) using the Monte Carlo simulation technique, the random numbers between 0 and 1 are uniformly generated using the Monte Carlo simulation, so that the above-mentioned random numbers are represented by Subsystem 1 (510) and Subsystem 2 If the value is smaller than the reliability value of 520, the subsystem 1 510 and the subsystem 2 520 are determined to be normal, and the random number is greater than the reliability value of the subsystem 1 510 and the subsystem 2 520. If the value is large, Subsystem 1 510 and Subsystem 2 520 are determined to be a failure to generate a matrix.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 판정 행렬이 신뢰도 경로 행렬의 행 성분들 중 만족하는 것이 있는 시스템 정상을 도시한 참고도이다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 이니셜 노드(530)와 엔드 노드(540)는 항상 작동하는 것으로 가정하여 1의 값을 할당한다. 그리고, 도 5와 같이 서브시스템 2(520)의 신뢰도 값이 난수보다 큰 값이라면 서브시스템 2(520)는 정상으로 판정되고, 고장 판정 행렬이 신뢰도 경로 행렬의 행 성분들 중 만족하는 것(550)이 있으므로 도 5의 시스템은 정상이다. FIG. 5 is a reference diagram illustrating a system normal in which a failure determination matrix satisfies among row components of a reliability path matrix according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, initial node 530 and end node 540 assume a working state and assign a value of 1. FIG. 5, if the reliability value of the subsystem 2 520 is greater than the random number, the subsystem 2 520 is determined to be normal, and the failure determination matrix satisfies one of the row components of the reliability path matrix (550). 5 is normal.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 판정 행렬이 신뢰도 경로 행렬의 행 성분들 중 하나도 만족하지 못하는 시스템 고장을 도시한 참고도이다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 이니셜 노드(530)와 엔드 노드(540)는 항상 작동하는 것으로 가정하여 1의 값을 할당한다. 그리고, 도 6과 같이 고장 판정 행렬이 신뢰도 경로 행렬의 행 성분들 중 모두 만족하지 못하면 도 6의 시스템은 고장이다. 6 is a reference diagram illustrating a system failure in which a failure determination matrix does not satisfy any of the row components of a reliability path matrix according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, initial node 530 and end node 540 assume a working state and assign a value of 1. FIG. If the failure determination matrix does not satisfy all of the row components of the reliability path matrix as in FIG. 6, the system of FIG. 6 is a failure.

이와 같이 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용하여 난수를 발생시켜 고장 판 정 행렬을 정의하고 고장 판정 행렬에 의해 표현된 서브시스템들의 상태가 하나의 신뢰도 경로 행렬의 여러 경로들 중에서 하나라도 만족하면 전체 시스템은 정상이고, 신뢰도 경로 행렬의 여러 경로들 중에서 모두 만족하지 못하면 시스템은 고장으로 판정된다. 고장 판정 행렬이 신뢰도 경로 행렬에 대하여 만족 여부 판정은 신뢰도 경로 행렬상의 모든 성분 노드들의 모든 논리곱이 1인 경우이다. In this way, the Monte Carlo simulation technique is used to generate a random number to define the failure determination matrix, and if the state of the subsystems represented by the failure determination matrix satisfies any of the paths in one reliability path matrix, the whole system is normal. Therefore, if all of the paths in the reliability path matrix are not satisfied, the system is determined to be a failure. The determination of whether the failure determination matrix is satisfied with the reliability path matrix is when all logical products of all component nodes on the reliability path matrix are one.

다음에, 시스템 작동 판정을 통한 시스템 신뢰도 계산 단계(S150)에서는 매 시간마다 발생시킨 고장 판정 행렬의 수가 n개이고, n개의 고장 판정 행렬 중 시스템이 정상일 때의 고장 판정 행렬의 수를 a개라고 하면 그 시간에서의 신뢰도 값은 a/n으로 추정한다. Next, in the system reliability calculation step (S150) of the system operation determination, the number of failure determination matrices generated every hour is n, and the number of failure determination matrices when the system is normal among the n failure determination matrices is a. The reliability value at that time is estimated as a / n.

이상에서와 같이 신뢰도 경로 행렬 전개 방식기반의 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용하면 철도차량의 어떠한 시스템에 대해서도 서브시스템의 신뢰도를 알 때 전체시스템의 신뢰도를 계산할 수 있다. As described above, the Monte Carlo simulation technique based on the reliability path matrix development method can calculate the reliability of the entire system when the reliability of the subsystem is known for any system of the railway vehicle.

도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량 신뢰도 계산방법의 전체 흐름도이다. 1 is an overall flowchart of a method for calculating a railway vehicle reliability using a simulation technique according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량의 신뢰도 관계를 도시한 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)의 구성도이다. 2 is a configuration diagram of a reliability block diagram (RBD) showing the reliability relationship of a railway vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인접행렬을 이용하여 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)를 행렬화한 신뢰성 블록 다이어그램(RBD) 행렬 구성도이다. FIG. 3 is a block diagram illustrating a reliability block diagram (RBD) matrix in which a reliability block diagram (RBD) is matrixed using an adjacent matrix according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템이 정상으로 작동할 수 있는 경로를 전개하여 행렬화한 신뢰도 경로 행렬 전개 구성도이다.4 is a schematic diagram illustrating a reliability path matrix developed by developing and matrixing paths through which a system can operate normally according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 판정 행렬이 신뢰도 경로 행렬의 행 성분들 중 만족하는 것이 있는 시스템 정상을 도시한 참고도이다.FIG. 5 is a reference diagram illustrating a system normal in which a failure determination matrix satisfies among row components of a reliability path matrix according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 판정 행렬이 신뢰도 경로 행렬의 행 성분들 중 하나도 만족하지 못하는 시스템 고장을 도시한 참고도이다. 6 is a reference diagram illustrating a system failure in which a failure determination matrix does not satisfy any of the row components of a reliability path matrix according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

211, 212, 213, 214, 215 : 서브시스템 220 : 이니셜 노드211, 212, 213, 214, 215: Subsystem 220: Initial node

230 : 엔드 노드 310 : 시작노드230: end node 310: start node

320 : 종료노드320: end node

Claims (7)

철도차량의 시스템과 하위 부품(서브시스템)의 신뢰도 관계를 신뢰성 블록 다이어그램(RBD: Reliability Block Diagram)으로 구성하는 단계;Constructing a reliability relationship between a system of a railway vehicle and a sub-component (subsystem) into a reliability block diagram (RBD); 공간과 공간의 연결 관계를 직접적으로 나타내는 인접행렬을 이용하여 구성된 RBD를 행렬로 표현하는 단계;Expressing an RBD constructed as a matrix using an adjacent matrix that directly represents a space-to-space connection relationship; 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)의 모든 경로로 구성되는 행렬인 신뢰도 경로 행렬을 전개하는 단계;Developing a reliability path matrix, which is a matrix composed of all paths of a reliability block diagram (RBD); 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용하여 시스템을 구성하는 모든 하위 부품(서브시스템)에 대한 고장여부를 나타내는 고장 판정 행렬화 단계; 및A failure determination matrixing step indicating whether or not a failure occurs in all sub-components (subsystems) constituting the system using a Monte Carlo simulation technique; And 하위 부품(서브시스템)에 대한 고장여부를 통하여 시스템 작동 판정을 통한 시스템 신뢰도 계산 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량의 신뢰도 계산방법.A system reliability calculation method comprising the step of calculating the system reliability through the operation of the system through the failure of the sub-component (sub-system), the reliability method of the railway vehicle using the simulation technique. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 인접행렬을 이용하여 구성된 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)의 행렬화의 각 노드들은 기본적으로 ‘1’과 ‘0’의 값 중 하나를 갖으며, 각 노드가 직접 연결되어 있으면 ‘1’, 직접 연결되어 있지 않으면 ‘0’으로 정의되는 것을 특징으로 하는, 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량의 신뢰도 계산방법.Each node in the matrix of the reliability block diagram (RBD) constructed using the adjacent matrix basically has one of '1' and '0', and if each node is directly connected, '1' is directly connected. If not, it is defined as '0', the method of calculating the reliability of the railway vehicle using the simulation method. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 신뢰도 경로 행렬은 신뢰성 블록 다이어그램(RBD)상에서 이니셜 노드(Initial node)에서 엔드 노드(End node)까지의 경로가 하나이상 존재한다면 시스템을 정상으로 판정하고, 하나라도 존재하지 않는다면 시스템은 고장으로 판정하는 것을 특징으로 하는, 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량의 신뢰도 계산방법. The reliability path matrix determines that the system is normal if there is at least one path from the initial node to the end node on the reliability block diagram (RBD). Reliability calculation method of a railway vehicle using a simulation method, characterized in that. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용한 고장 판정 행렬은 하위 부품(서브시스템)에 대하여 0~1사이의 난수를 발생시켰을 때 발생된 난수가 특정 서브시스템의 신뢰도 값보다 작은 경우 서브시스템은 정상으로 판정하고 서브시스템의 신뢰도 값보다 클 경우 시스템은 고장으로 판정하며, 정상일 경우 1, 고장일 경우 0으로 나타내어 행렬화 하는 것을 특징으로 하는, 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량의 신뢰도 계산방법. The failure determination matrix using the Monte Carlo simulation technique determines that the subsystem is normal when the random number generated when generating random numbers between 0 and 1 for the lower part (subsystem) is smaller than the reliability value of the specific subsystem. If it is greater than the reliability value, the system determines that it is a failure, and if it is normal, and if it is a failure, it is represented by a matrix, characterized in that the matrix method, the reliability method of a railway vehicle using a simulation method. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 시스템 작동 판정을 통한 시스템 신뢰도 계산은 고장 판정 행렬에 의해 표현된 서브시스템들의 상태가 하나의 신뢰도 경로 행렬의 여러 경로들 중에서 하나라도 만족하면 전체 시스템은 정상이고 신뢰도 경로 행렬의 여러 경로들 중에서 하나도 만족하지 못할 경우 시스템은 고장으로 판정되는 것을 특징으로 하는, 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량의 신뢰도 계산방법. The system reliability calculation through system operation determination is performed when the state of the subsystems represented by the failure determination matrix satisfies any one of several paths in one reliability path matrix, and the whole system is normal and one of several paths in the reliability path matrix is satisfied. If it fails, the system is determined to be a failure, characterized in that the reliability of the railway vehicle using the simulation method. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 시스템 작동 판정을 통한 시스템 신뢰도 계산에서는 매 시간마다 발생시킨 고장 판정 행렬의 수가 n개이고, n개의 고장 판정 행렬 중 시스템이 정상일 때의 고장 판정 행렬의 수를 a개라고 하면 그 시간에서의 신뢰도 값은 a/n으로 추정하는 것을 특징으로 하는, 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량의 신뢰도 계산방법. In the system reliability calculation through system operation determination, if the number of failure determination matrices generated every hour is n, and the number of failure determination matrices when the system is normal among n failure determination matrices is a, the reliability value at that time is Reliability calculation method of a railway vehicle using a simulation method, characterized in that estimated by a / n. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 고장 판정 행렬이 신뢰도 경로 행렬에 대하여 만족 여부 판정은 신뢰도 경로 행렬상의 모든 성분 노드들의 모든 논리곱이 1인 경우를 특징으로 하는, 시뮬레이션 기법을 이용한 철도차량의 신뢰도 계산방법. The method of calculating the reliability of a railway vehicle using a simulation method is characterized in that whether the failure determination matrix satisfies the reliability path matrix is a case where all logical products of all component nodes in the reliability path matrix are 1.
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