城市轨道交通车辆系统安全完整性等级指标的定量分析与分配

[目的]随着城市轨道交通列车全自动运行系统的发展应用,对城市轨道交通车辆系统的安全性提出更高要求,在新的全自动运行的运营场景下,应对城市轨道交通列车从顶层重新梳理安全需求,以确定城市轨道交通车辆关键系统的安全完整性等级。[方法]综合采用FTA(故障树分析)、风险矩阵、FMECA(故障模式影响和危害分析)方法,从列车全线系统级到车辆级、车辆子系统级逐层进行危害识别风险分析以及定量指标分配。[结果及结论]由分析得出城市轨道交通车辆关键系统的安全需求及SIL(安全完整性等级)。牵引系统的安全功能包括紧急制动牵引切除功能、方向控制功能、牵引使能功能和制动控制功能,它们的安全完整性等级,除“紧急制动牵引切除功能”为SIL3外,其余均为SIL2;制动系统的安全功能包括整车紧急制动功能、防滑控制功能、常用制动功能和保持制动功能,它们的安全完整性等级分别为SIL4、SIL3、SIL2、SIL2;网络系统的安全功能包括保持制动功能、司机室激活功能、方向管理功能、牵引制动指令管理功能和级位管理功能,它们的安全完整性等级都为SIL2。

浅析安全完整性等级验证

安全仪表系统(SIS)是保护层分析模型中重要的独立保护层,承担一定的风险削减任务。安全完整性等级(SIL)验证属于SIS验证,是SIS安全生命周期中的在特定阶段的SIS验证活动,目的是确保SIS工程设计满足要求,保证SIS可以实现要求的目标。为设计符合要求的SIS,应开展SIL验证。介绍了SIL验证相关的基本概念,提出了SIL验证的要求,并对SIL验证相关的若干问题进行了探讨。

基于MODSafe方法的APM安全完整性等级分配

[目的]APM(旅客捷运系统)对安全性的要求非常高,既有的SIL(安全完整性等级)分配方法难以高效、准确满足APM项目的需求。为确保APM的安全性和可靠性,应对APM的SIL分配、确定安全目标进行更为深入的研究。[方法]阐述了APM既有的SIL分配方法,提出采用目前已获得多方认可的MODSafe(模块化城市交通安全保障分析)方法对APM的SIL进行分配。介绍了MODSafe方法的基本步骤,明确了高安全需求、低安全需求2种模式下APM的SIL分配步骤。进一步以APM的列车冲击控制功能为例,阐述了基于MODSafe方法进行SIL分配的技术思路。[结果及结论]在设计的初期就对安全功能进行识别并且确认安全目标,对APM项目的安全交付和开通运营等至关重要。MODSafe方法可用于定量确定APM安全功能的THR(可容忍危害率)及SIL。

流程生产风险防控的功能安全完整性

为提升流程生产安全管理水平,降低事故发生概率,提出了生产过程中风险防控的功能安全完整性分析方法,并结合钢铁连铸场景进行验证。首先评估流程生产中主要事故类型的危险程度和确定其可接受频率标准;运用保护层分析法计算作业现场高危险性事故发生的真实概率,通过与可接受频率比较,判断是否需要新增防护措施;运用蒙特卡洛-马尔可夫模型验证新增防护措施的功能安全完整性等级。以大冶特钢炼钢转炉厂连铸作业区为例,结果表明:研究区内存在熔融物爆炸、火灾和中毒窒息3类高危险性事故隐患,且熔融物爆炸事故的人员伤亡后果为不可接受,需新增功能安全完整性等级为2级的防护措施;设计了防爆炸保护系统,其失效概率为4.37×10-3,满足功能安全完整性等级要求。

旋转机械联锁系统安全完整性等级(SIL)评估

介绍了联锁系统安全完整性等级(SIL)评估技术,并对多台旋转机械的联锁系统进行了评估。通过对评估结果进行分析,提出了目前旋转机械联锁系统中所存在的共性问题,并给出了相应的改进建议。研究结果对旋转机械的联锁系统设置具有参考意义。

安全系统安全完整性等级确定方法比较研究

安全完整性等级的确定是开发和设计安全相关系统的前提和基础。为避免因方法选择不当而导致安全完整性等级确定不恰当的问题,针对常用的后果法、风险矩阵法、改进的HAZOP法、风险图法、保护层分析法和定量分析法进行了对比研究。在阐述和分析安全完整性等级内涵及其确定原理的基础上,根据每种方法自身的特点,从准确性、可量化性、工作量和运用的难易程度等方面对其进行了对比和研究,并分析和探讨了选择安全完整性等级确定方法时应重点考虑的因素。研究结果对合理选择安全完整性等级确定方法具有一定的实用价值和借鉴意义。

安全完整性等级分析方法的应用研究

在海上油气生产装置设计中,完善应用IEC61508和IEC61511标准,确定安全完整性等级的方法。在IEC标准中提供了诸多安全完整性等级的分析方法,着重讨论了其中的两种:风险图法和保护层分析法。风险图法简单易用,应用广泛,但结果过于主观和保守;保护层分析法严格、精确,但评估资源需求量大,过程比较耗时。两种方法虽可确定安全完整性等级,但应用在海洋石油工程项目的设计中均存不足之处。以工程项目为实例,比较了这两种分析方法的优劣,并结合两者的优势提供了安全完整性等级分析方法的应用策略。最后,根据国内海洋石油工程项目的特定安全需求,提出了安全完整性等级分析方法的应用建议。

国产化列车网络控制系统安全完整性等级评估与认证

在对国产化列车网络控制系统SIL认证核心工作进行分析的基础上,得出TCMS开发安全生命周期SIL过程活动评估的关键内容及其指标评估的具体方法。针对TCMS系统的安全要求及可容忍风险故障率的确定及分配进行了清晰的示意说明,对安全功能的时间故障数的计算方法进行了详细的例解分析。

氨制冷系统安全完整性等级的确定

在安全完整性等级的评价过程中定义了风险概率降低值Qrpr,并给出了Qrpr的计算公式.Qrpr是用来表征风险概率降低的大小,其数值大小与系统安全完整性等级所要求的失效概率存在对应关系,进而可以确定系统的安全完整性等级.在经典的HAZOP-LOPA评价方法中融入Qrpr的计算,可以更加准确、快速地评价系统的安全完整性等级.采用该方法对氨制冷系统进行安全完整性等级评价.分析了氨制冷系统可能发生的泄漏爆炸事故,并对其安全相关系统进行了安全完整性等级评价,验证了该方法的有效性和可行性.

安全完整性等级衡量指标探讨

安全完整性等级(SIL)是安全仪表系统(SIS)的核心,围绕衡量SIL的4项指标:失效概率要求、硬件结构约束要求、系统失效避免及控制要求、软件要求,对照IEC 61508—2010中相关要求对构成安全仪表回路的硬件结构约束要求、系统失效避免及控制要求等展开了讨论,一般安全仪表回路的硬件结构是否满足相应的SIL等级要求,应由整个回路各组成部分中最低的SIL等级决定;冗余可提升冗余部分的SIL等级。就设计中如何满足系统失效避免及控制的要求给出了合理化建议。

海上油气生产装置设计中的安全完整性等级评定

以IEC61511标准和工程实践为基础,应用保护层分析方法(LOPA)在海上油气生产装置设计中确定安全相关系统的安全完整性等级(SIL)。保护层分析方法是一种半定量的风险评估方法,具有精确的分类尺度,过程相对比较耗时。但保护层分析法是一种更加严格的安全完整性等级研究方法,直观、易懂、可操作性和一致性强。结合项目实例,介绍了如何利用保护层分析法实现安全完整性等级评定的过程。

空分压缩机组安全完整性技术等级(SIL)技术评估应用及分析

依据相关IEC和API标准,对空分装置三大机组(蒸汽透平、空压机和增压机)的安全联锁系统(SIS)做了安全完整性等级(SIL)技术评估,确定了空分三大机组安全联锁系统中的安全联锁功能(SIF),给出了各安全联锁功能(SIF)所需达到的安全完整性等级(SIL),提出并分析了空分三大机组安全联锁系统中存在的多个典型问题,最后针对问题分别给出了相应的改进建议。研究结果对空分装置三大机组和类似机组的安全、稳定、长周期运行有借鉴意义。

基于保护层分析法的安全完整性等级评估方法研究及应用

原料油缓冲罐是加氢装置中的核心设备,某公司原料油缓冲罐近年来由于各种原因发生窜压而导致反应罐爆炸的事故时有发生,针对该问题,依据IEC 61508及IEC 61511标准,采用保护层分析法,对加氢装置反应进料系统的联锁回路安全完整性等级定级,随后利用exSILentia软件验证联锁回路,对于不满足安全要求的联锁回路提出合理化建议,指导企业开展自我审查,修复整改联锁薄弱环节,对提高企业本质安全具有现实指导意义。

安全仪表系统安全完整性等级的评估技术

介绍了安全仪表系统在现代过程工业中的作用和地位以及功能安全的特点和标准体系,重点阐述了安全完整性等级的划分和评估过程,以及SIL等级的确定和计算方法,为安全仪表系统SIL等级评估提供依据。

保护层分析在确定安全完整性等级中的应用

探讨保护层(LOPA)分析步骤、初始事件频率、事故后果、独立保护层识别等,依据风险矩阵合理地确定目标安全完整性等级(SIL),提高了石化装置危险性分析过程的合理性、准确性和科学性,进而提高安全仪表系统(SIS)的可靠性和可用性。

石化行业安全仪表系统及其安全完整性等级确定方法

介绍了石化行业安全仪表系统及其安全完整性等级确定方法,并对方法的应用范围进行了说明。

提高SIS安全完整性等级的措施

以某输气管道分输站出站压力高高联锁关断出站紧急切断阀(ESDV)为例,定量计算此回路的平均危险失效概率(PFDavg),验证整个回路的安全完整性等级(SIL)是否满足设计要求。通过不同方案的SIL验证,分析得出实际工程应用中在投资限制的条件下提高SIS安全完整性等级的措施。

功能安全与安全完整性等级综述

从法规与标准的角度介绍了功能安全与安全完整性等级的概念,并提出建立中国功能安全保障体系的建议。

安全仪表系统安全完整性等级计算方法研究

介绍了安全仪表系统的作用、与基本控制系统的区别,以及安全完整性等级的评估过程,对比分析了常用的安全完整性等级验证计算方法,基于状态枚举法,得出了不同冗余结构的计算模型。

ISO 26262:2018与摩托车功能安全

国际标准化组织(ISO)已发布了新版道路车辆功能安全标准ISO 26262:2018。新版标准对原版标准ISO 26262:2011的内容进行了多项更新。新版标准在整体结构方面增加了关于半导体元器件和摩托车功能安全的相应内容,将功能安全的理论和概念纳入摩托车,并依照摩托车的特点对功能安全的通用要求进行裁剪以便提高功能安全要求对摩托车的适用性。这对提高摩托车运行安全水平并且保障所有道路交通参与者的出行安全具有重要意义。