LA TECNOLOGIE MICROELETTRONICHE NELLA DIFFUSIONE DEI SERVIZI E CONTROLLI NEL MONDO FERROVIARIO. Adelio Salsano Università di Roma Tor Vergata

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1 LA TECNOLOGIE ICROELETTRONICHE NELLA DIFFUSIONE DEI SERVIZI E CONTROLLI NEL ONDO FERROVIARIO Adelio Salsano Università di Roma Tor Vergata

2 Il mondo ferroviario Esigenze di affidabilità ma, soprattutto, di sicurezza Sistemi elettromeccanici Cosa può fare e come può intervenire l elettronica? Standard di sicurezza ferroviaria completamente definiti e provati in decenni di esercizio 2

3 Affidabilità dei componenti e sistemi elettronici Fault-tolerance: Il sistema può continuare a funzionare correttamente anche in presenza di guasti hardware/software, eventualmente con prestazioni ridotte Guasto: un difetto o una modifica dello stato fisico di un componente Errore: è la manifestazione di un guasto Failure: una situatione dove l'errore provoca il non corretto funzionamento del sistema Fail safe: il sistema in presenza di guasti continua a funzionare sena causare danni a persone e/o cose 3

4 Definizioni Affidabilità (Reliability) R (t) è la probabilità che il sistema funzioni fino al tempo t Note: = Disponibilità (Availability) A (t) è la probabilità che il sistema funzioni all'istante di tempo t Performability P (L, t) è la probabilità che il sistema avrà un livello di performance L all'istante t aintainability (t) è la probabilità che un sistema guasto venga riparato all'istante t 4

5 Ambienti di lavoro Per molti settori c è richiesta di circuiti ad alta affidabilità: applicazioni legate alla sicurezza, al campo medico, al controllo del traffico aereo, al mondo ferroviario Nei circuiti realizzati con tecnologie avanzate aumenta la probabilità di guasto (ad es. a causa dei neutroni atmosferici) Guasti transitori e permanenti Problemi legati alla velocità - TAV 5

6 On-line testing Per rilevare il corretto funzionamento di un circuito durante il suo funzionamento posso utilizzare 2 moduli identici ed un comparatore output C Good/Fail oppure Posso utilizzare una struttura detta selfchecking Encoded input Encoded output Checker Error Indicator 6

7 Tecniche di progettazione Fault Tolerant Per il progetto di circuiti in grado di rilevare/correggere errori causati dai guasti si fa uso della ridondanza. La ridondanza può essere di diversi tipi: Ridondanza Hardware: si aggiungono dei blocchi logici in grado di rilevare e/o correggere gli errori Ridondanza delle informazioni: si aggiungono delle informazioni che non sono necessarie durante il funzionamento del sistema ma che sono utili per recuperare a partire da informazioni errate le informazioni corrette. Ridondanza temporale: nel caso sia stato rilevato un errore le operazioni possono essere ripetute 7

8 Ridondanza Hardware: sistemi TR Un sistema TR (Triple odular Redundancy) consente di mascherare l'effetto di un guasto V L'overhead di un sistema TR è > 200% 1.0 L'affidabilità del sistema dipende dal Voter. Se R v =1 R p N ( t) = 1 i= 1 [1 R i ( t)] Reliability TR Simplex R Simplex (t) =ē λt Simplex TR R TR (t) =3ē 2λt - 2ē 3λt λt 8

9 L elettronica nel mondo ferroviario Rispetto degli standard di sicurezza Superare la diffidenza: eventualmente parallelizzare i sottosistemi attuali con sistemi elettronici (boe, controllo marcia dei treni, passaggi a livello, ecc.) E pensabile ragionare in termini di probabilità? Iniziare dalle funzioni non legate alla sicurezza 9

10 Potenzialità attuali Sistema di comunicazioni per singola vettura rame, cellulare, satellite: Trasmissione informazioni di servizio Immediata rintracciabilità delle vetture (GPS/Galileo) Collegamento tra sottosistema di terra e sottosistema di bordo e registrazione dei dati di marcia Internet Agente unico? 10

11 CONCLUSIONI La microelettronica correttamente utilizzata può dare un significativo contributo al mondo ferroviario, tenuto conto delle esigenze di sicurezza e affidabilità richieste Occorre superare diffidenze storiche: qualcosa di è fatto con le lineead alta velocità ridondando le funzioni sia come hardware che come software Un idea potrebbe per esempio essere quella di provare le nuove soluzioni in linee secondarie, attualmente prive di sistemi di controllo della marcia. 11