Расчет надежности ВОЛС

Мухамедзянов М.С.

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ВОЛС

Екатеринбург

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (УРГУПС)

Кафедра «Связь»

Мухамедзянов М.С.

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ВОЛС

Методическое пособие к выполнению курсовых и дипломных проектов для студентов специальности 2107.00 – «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»

Екатеринбург

Эксплуатация ВОЛС длится в течение длительного времени, поэтому даже незначительное повышение ее эффективности приводит в конечном итоге к существенному улучшению технико-экономи­ческих показателей работы сетей связи в целом.

Одним из основных параметров ВОЛС является надеж­ность. В теории надежности кабельных линий связи приняты следующие термины и определения:

-надежность — свойство кабельной линии обеспечивать воз­можность передачи требуемой информации с заданным качест­вом в течение определенного промежутка времени;

-отказ — повреждение на линии с перерывом связи;

-неисправность — повреждение, не вызывающее перерыва связи, характеризуемое состоянием линии, при котором значе­ние одного или нескольких параметров не удовлетворяют за­данным нормам;

-среднее время между отказами (наработка на отказ) Т_б — среднее время между отказами, выраженное в часах;

-среднее время восстановления связи — среднее время перерыва связи;

-интенсивность (плотность) отказов —среднее число отка­зов в единицу времени на 1 км трассы линии;

-вероятность безотказной работы P(t) — вероятность того, что в заданный интервал времени на линии не возникнет отказа;

-коэффициент готовности К_Г — вероятность нахождения ли­нии в исправном состоянии в произвольно выбранный момент времени.

Вышеуказанные параметры надежно­сти ВОЛС определяются в результате обработки ста­тистических данных (обычно довольно большого объема выбор­ки) по различным независимым или определенным образом связанным друг с другом параметрам.

Отказы и неисправности ВОЛС, характеризуемые ее надеж­ностью, могут возникнуть в любой момент, образуя таким образом слу­чайный процесс — поток отказов.

Одним из основных параметров оценки качества работы ВОЛС. является плотность повреждений (плотность отказов), прихо­дящихся на 100 км трассы в год:

n=100N / KL (1)

где N — число отказов на магистрали связи длиной L за К лет.

Значение n может определяться раздельно для различных видов отказов, возникающих на ВОЛС; это необходимо для опре­деления параметров надежности тех или иных подсистем служб эксплуатации ВОЛС.

Интенсивность, или средняя плотность отказов на 1 км трас­сы ВОЛС в час, связана с плотностью повреждений следующим соотношением:

(2)

где 8760 — число часов в году;

100 — длина трассы, при которой определяется значение n, км.

Значения интенсивности от­казов на отдельных участках магистрали могут существенно различаться в зависимости от условий эксплуатации ВОЛС на этих участках. Кроме того, существует также зависимость от времени года.

Для однотипной ВОЛС протяженностью L при постоянных условиях эксплуатации интенсивность потока отказов

(3)

Для ВОЛС, состоящей из участков с различными интенсивностями отказов Λ1, Λ2, Λ3, …,Λk, интенсивность потока отказов

(4)

где Li – длина каждого участка ВОЛС;

k – число этих участков.

Коэффициент готовности вычисляется по формуле:

K_Г=T_Б / (T_Б + ) = (T — ) / T, (5)

где Т_Б — наработка на отказ, ч;

— среднее время восстановления связи, ч;

Т — время наблюдения, ч.

Вероятность безотказной работы ВОЛС P(t) за какое либо время, опреде­ляется, как показывают экспериментальные исследования, по­казательной функцией

Р(t)= (6)

Отсюда получим, что плотность распределения этой величины подчиняется закону Пуассона:

F(t) = (7)

Отказы на ВОЛС могут возникать по разным причинам. В таблице 1 приводятся средние статистические данные распределения при­чин повреждений кабельных линий связи (в процентах от об­щего числа повреждений).

Таблица 1

Статистические данные распределения причин повреждений ВОЛС

Процесс устранения отказов на ВОЛС характеризуется сред­ним временем восстановления, которое складывается из сред­него времени: обнаружения неисправности , определения ха­рактера и места повреждения ;прибытия аварийной бригады на место повреждения линии, ремонта . Таким образом,

= + + + . (8)

Уравнение (8) позволяет определить пути уменьшения вре­мени восстановления повреждений кабелей ВОЛС. Для ВОЛС время восстановления обычно много меньше времени без­отказной работы T_Б, т. е

Т_Б >> . (9)

Из (6), (8) и (9) следует, что при T_Б + Т_Б интен­сивность потока отказов

T_Б (10)

и что восстановление исправного состояния ВОЛС происходит в течение случайного времени распределенного по показа­тельному закону с параметром

(11)

В качестве примеров в табл.2 приведены средние значения параметров и для ВОЛС длиной 100 км в различных регионах.

Таблица 2