Diapositiva 1

SIDT 2011 - XXVIII Scientific Seminar
Energy, environment and innovation in sustainable transport systems
Safety evaluation for subway station
Stefano Carrese
Alessandro Sales
Università degli Studi Roma Tre
Dipartimento di Scienze dell’Ingegneria Civile
SAFETY EVALUATION
Step 1
• System decomposition in subsystem
Step 2
• SIL assignment to subsystem
Step 3
• Reliability assignment
Step 4
• Verifying reliability
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SYSTEM: RAILWAY LINE
Mechanic
subsystem
• Water system
• Antifire
• Aeration
Eletric
subsystem
• Low voltage
• Fire detection
Automation
subsystem
• Automation
Translation
subsystem
• Lifts
• Escalators
Permanent
way
subsystem
• Permanent way
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SIL ASSIGNMENT TO SUBSYSTEM
Safety Integrity Level (SIL) is defined as a relative level of
risk-reduction provided by a safety function, or to specify a
target level of risk reduction.
Consequence
RISK EVENT
Frequency
SIL
There are several methods used to assign a SIL. These
are normally used in combination, and may include:
• Risk Matrices
• Risk Graphs
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CONCEPT OF RELIABILITY
 Reliability is the probability that no failure will occur in a
given time interval of operation
 The reliability of a complex equipment depends on the
reliability of its components
 Reliability is the probability of a device performing its
purpose adequately for the period of time intended under the
operating conditions encountered
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FAILURE RATE ASSIGNMENT
In case of continues function, or rather implemented by physical
element of real time diagnosis, the formula to calculate λ failure is:
Where:
 λ failure : failure rate
 Fa: hazard’s frequency
 Fd: recall frequency of the function
 P(A|FD): hazard mitigation factor
 MTTR: Mean Time to Repair
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RAM ANALYSIS DEFINITION
The RAM analysis is an analitic procedure that allows to
identificate and quantify modality and frequence of failure
but it is used only to verify the compliance of the provided
reliability with the requested parameters of safety.
In fact RAM acronimous means:
Reliability Avaibility Maintainability
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RAM ANALYSIS STRUCTURE
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
RBD (Reliability block diagram)
LRU (Line-replaceable unit)schedule
Reliability and maintainability prediction
FMECA (Failure Mode, Effects, and Criticality Analysis )
Critical Item schedule
Corrective and preventive maintanance
Mission reliability analysis – FTA (Fault tree analysis)
Spare
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RELIABILITY AND MAINTAINABILITY
PREDICTION
 After the subsystem discompose in block is necessary to
individuate the single LRU and to assign them the correct
failure rate and MTTR
 So is possible to determinate the λ failure and MTTR of the
block

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BLOCK’S FAILURE RATE
 In a parallel configuration the system fails only when all the
items of the system fail. In other words, to maintain the
required function only one item of the system is required
function:
 In a series configuration, all the consisting items of the system
should be avaible to maintain the required function of the system.
Thus, failure of any one item of system will cause failure of the
system.
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FMECA ANALYSIS
Oggetto analizzato:
1)
Id. PBS
ITEM
SM111
Motore
2)
Analisi di manutenzione
correttiva
Compilato da:
Identification of system requirements from the system and
subsystem;
Ass. superiore:
Data:
Q.ta
LRU
Modo e causa
λ [ev/h]
ID N°
Intervento
manutenzio
ne
MTTR
[h]
Q.ta
persone
per LRU
Qualifica
personale
Tempo totale
ore-uomo per
LRU
Tempo totale
ore-uomo
annuale
2
usura
3,0936E-08
1
sostituzione
102
2
operaio specializ.to
12
0,0054
parte da sostituire chiave
Identification of all possible failure modes;
Materiali
Attrez
zi
SM1121
Altro meccanismo
2
usura
4,1249E-07
2
sostituzione
112
3
operaio specializ.to
48
0,2891
parte da sostituire chiave
SM1122
Cuscinetto
4
usura
9,8996E-07
3
sostituzione
112
3
operaio specializ.to
48
1,3875
parte da sostituire chiave
SM1123
Ruota
2
usura
7,4247E-07
4
sostituzione
112
3
operaio specializ.to
48
0,5203
parte da sostituire chiave
2
usura
3,0936E-08
5
sostituzione
98
1
operaio specializ.to
2
0,0009
parte da sostituire chiave
SM113
3)
Volano
Determine cause of failures;
SM121
Leva di sblocco manuale
2
usura
3,0936E-08
6
sostituzione
98
2
operaio specializ.to
4
0,0018
parte da sostituire chiave
SM122
Magnete ad espansione
doppio
4
usura
1,8562E-07
7
sostituzione
2
2
operaio specializ.to
4
0,0217
parte da sostituire chiave
SM123
Molla di compressione
8
usura
3,0936E-08
8
sostituzione
98
1
operaio specializ.to
2
0,0036
parte da sostituire chiave
SM124
Albero motore con disco del
freno
2
usura
3,0936E-08
9
sostituzione
112
3
operaio specializ.to
48
0,0217
parte da sostituire chiave
SM125
Guarnizione del freno
2
usura
3,0936E-08
10
sostituzione
98
1
operaio specializ.to
2
0,0009
parte da sostituire chiave
SM126
Ganascia del freno
8
usura
3,0936E-08
11
sostituzione
98
1
operaio specializ.to
2
0,0036
parte da sostituire chiave
SM13
Catena di trasmissione
azionamento
2
usura
7,4247E-07
12
sostituzione
4
2
operaio specializ.to
8
0,0867
parte da sostituire chiave
SM141
SM142
4)
5)
6)
arco rulli
cuscinetti
Idetify the effects of failures;
Assess the probability of failure;
Identify the criticality of failure (minor, major, critical).
14
usura
1,0607E-07
13
sostituzione
3
2
operaio specializ.to
6
0,0650
parte da sostituire chiave
6
usura
3,0936E-08
14
sostituzione
100
2
operaio specializ.to
8
0,0108
parte da sostituire chiave
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MAINTENANCE POLICIES:
Activities of typical corrective maintenance
Oggetto analizzato:
Analisi di manutenzione
correttiva
Ass. superiore:
Compilato da:
Data:
Failure-Based maintenance policy (FBM): where corrective
maintenance tasks are initiated by the occurance of failure, i.e., loss of
function or perfomance
Intervento
MTTR
manutenzio
[h]
ne
Q.ta
persone
per LRU
Qualifica
personale
Tempo totale
ore-uomo per
LRU
Tempo totale
ore-uomo
annuale
102
2
operaio specializ.to
12
0,0054
sostituzione
112
3
operaio specializ.to
48
0,2891
3
sostituzione
112
3
operaio specializ.to
48
1,3875
7,4247E-07
4
sostituzione
3
operaio specializ.to
48
0,5203
usura
3,0936E-08
5
sostituzione
98
1
operaio specializ.to
2
0,0009
2
usura
3,0936E-08
6
sostituzione
98
2
operaio specializ.to
4
0,0018
Magnete ad espansione
doppio
Verification
4
usura
1,8562E-07
7
sostituzione
2
2
operaio specializ.to
4
0,0217
SM123
Molla di compressione
8
usura
3,0936E-08
8
sostituzione
98
1
operaio specializ.to
2
0,0036
SM124
Albero motore con disco del
freno
2
usura
3,0936E-08
9
sostituzione
112
3
operaio specializ.to
48
0,0217
SM125
Guarnizione del freno
2
usura
3,0936E-08
10
sostituzione
98
1
operaio specializ.to
2
0,0009
SM126
Ganascia del freno
8
usura
11
sostituzione
98
1
operaio specializ.to
2
0,0036
SM13
Catena di trasmissione
azionamento
Test
and
3,0936E-08
Check
2
usura
7,4247E-07
12
sostituzione
4
2
operaio specializ.to
8
0,0867
SM141
arco rulli
14
usura
1,0607E-07
13
sostituzione
3
2
operaio specializ.to
6
0,0650
SM142
cuscinetti
6
usura
3,0936E-08
14
sostituzione
100
2
operaio specializ.to
8
0,0108
SM143
cinghia pressione
2
usura
4,1145E-06
8
0,4806
ITEM
Q.ta
LRU
Modo e causa
λ [ev/h]
ID N°
Motore
2
usura
3,0936E-08
1
sostituzione
Altro meccanismo
2
usura
4,1249E-07
2
SM1122
Cuscinetto
4
usura
9,8996E-07
SM1123
Ruota
2
usura
SM113
Volano
2
SM121
Leva di sblocco manuale
SM122
Id. PBS
SM111
SM1121
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112
Item Failed
Assembly
15
sostituzione
4
Fault location
Disassembly
Repair or
2
operaio specializ.to
Replacement
Materiali
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
parte da
sostituire
Attrez
zi
chiave
chiave
chiave
chiave
chiave
chiave
chiave
chiave
chiave
chiave
chiave
chiave
chiave
chiave
chiave
MAINTENANCE POLICIES:
Activities of typical preventive maintenance
Oggetto analizzato:
Analisi di manutenzione preventiva
Compilato da:
Data:
Ass. superiore:
Time Based Maintenance policy (LBM): where preventive maintenance
tasks are performed at predetermined times during operation, at fixed
length of operational life
ID
N°
Intervento
manutenzione
Freque
Q.ta
Durata
nza
perso
interven
interven
ne per
to [h]
to (gg)
LRU
Id. PBS
ITEM
Q.ta
LRU
SM111
Motore
2
1
prova fuorigiri
60
0,05
1
SM126
Ganascia del freno
8
11
controllo corsa
60
0,05
1
SM13
Catena di trasmissione azionamento
2
12
lubrificazione
tensionamento
60
0,1
1
SM141
arco rulli
14
13
controllo e
tensionamento
365
0,25
2
SM143
cinghia pressione
2
15
tensionamento
365
0,25
2
SM145
catena corrimano
2
17
lubrificazione controllo
60
0,1
1
SM146
corrimano
SM148
Disassembly
Verification
Qualifica
personale
Tempo totale Tempo totale
ore-uomo per
ore-uomo
LRU
annuale
operaio
specializ.to
operaio
specializ.to
operaio
specializ.to
operaio
specializ.to
operaio
specializ.to
operaio
specializ.to
operaio
specializ.to
operaio
specializ.to
operaio
specializ.to
operaio
specializ.to
operaio
specializ.to
Replacement
0,05
0,6
chiave
0,05
2,4
chiave
0,1
1,2
lubrificatore chiave
0,5
7,0
chiave
0,5
1,0
chiave
0,1
1,2
lubrificatore chiave
0,05
0,6
nessuno
0,5
3,0
nessuno
0,1
1,2
lubrificatore
0,5
0,5
nessuno
0,05
1,2
nessuno
0,05
0,3
panno spazzola spatola
aspirapolvere
2
18
controllo
60
0,05
molla di compressione
6
20
controllo
365
0,25
2
SM161
Catene gradini
2
22
lubrificazione
60
0,1
1
SM515
Indicatore di gradino mancante Inferiore
1
97
controllo
365
0,25
2
SM518
Sicurezza passeggino tra i due gradini
4
100
controllo
60
0,05
1
SM519
Contatti della piastra di copertura Superiore
1
101
controllo e pulizia
60
0,05
1
SM520
Contatti della piastra di copertura Inferiore
1
102
controllo e pulizia
60
0,05
1
operaio
specializ.to
0,05
0,3
panno spazzola spatola
aspirapolvere
SM521
Interruttore di sicurezza stazione di tensione
1
103
controllo
60
0,05
1
operaio
specializ.to
0,05
0,3
nessuno
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Test and
Check
1
Attrezzi
operaio
specializ.to
Assembly
SPARE AMOUNT DETERMINATION
 P(x): probability of failure during the time T
 N: item population
 λ: failure rate
 T: definited time for the definition of spare or safety stock
 The confidence level will be 80% for spare, while will be 99%
for Safety Stock
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CONCLUSIONS AND RESULTS
All the activity described before, have permitted to achieve the results
listed below:
Required value
Value obtained
Thank you for attention…
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