Методика автоматизированной диагностики изолирующих стыков на основе оценки и прогнозирования предотказных состояний тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Бредун Илья Сергеевич

• Бредун Илья Сергеевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Бредун Илья Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1.1 Актуальность проблемы обеспечения надежности функционирования напольных устройств ЖАТ

1.2 Обзор существующих методов и принципов диагностирования напольных устройств ЖАТ

1.3 Разработка методики диагностики изолирующих стыков с использованием априорной информации

Выводы по главе

2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИЙ СМЕЖНЫХ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ

2.1 Четырехполюсная схема замещения рельсовых цепей

2.2 Разработка многополюсной схемы замещения рельсовой линии с изолирующими стыками

2.3 Методика определения взаимного влияния рельсовых линий через изолирующие стыки при замещении РЛ многополюсной схемой

2.4 Компьютерный анализ изменения напряжений и входных сопротивлений . 58 Выводы по главе

3 МЕТОДИКА ДИАГНОСТИКИ ИЗОЛИРУЮЩИХ СТЫКОВ

3.1 Теоретические основы систем технической диагностики изолирующих стыков

3.2 Методика диагностирования изолирующих стыков с использованием априорной информации

3.3 Обобщенная процедура формирования диагностирующих функций в пространстве образов состояний

3.4 Разработка алгоритма аппроксимации токов через изолирующие стыки для формирования диагностической функции

Выводы по 3 главе

4 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПА ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ДИАГНОСТИКИ ИЗОЛИРУЮЩИХ СТЫКОВ

4.1 Требования к созданию системы диагностики изолирующих стыков

4.2 Разработка структурной схемы диагностики и мониторинга изолирующих стыков

4.3 Разработка алгоритма диагностирования изолирующих стыков

4.4 Разработка функциональной схемы диагностирования изолирующих стыков

4.5 Реализация методики автоматизированной диагностики изолирующих стыков

Выводы по 4 главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

ПРИЛОЖЕНИЕ И

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика автоматизированной диагностики изолирующих стыков на основе оценки и прогнозирования предотказных состояний»

ВВЕДЕНИЕ

Постоянное совершенствование технологии перевозочного процесса определяет требование обеспечения безопасного, надежного функционирования инфраструктуры железнодорожного транспортного комплекса. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) выполняют одну из ответственных функций - обеспечение безопасности перевозочного процесса. В этой связи непрерывно идет процесс совершенствования параметров безопасности систем управления, и в тоже время усложняются устройства и компоненты ЖАТ, что, в первую очередь, обуславливает потребность в усовершенствовании и создании систем глубокого контроля, диагностирования и прогнозирования предотказных состояний элементов. Особенно это касается напольных устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ), подверженных климатическим, динамическим и электромагнитным влияниям.

Значительное внимание, уделяемое надежности функционирования устройств ЖАТ, обусловлено рядом причин. С одной стороны, устройства ЖАТ все больше увеличивают зависимость работы перевозочного процесса от надежности устройств интервального регулирования движения поездов на перегонах и электрической централизации на станциях. С другой стороны, возросла «цена отказа» - ущерб, наносимый отказами устройств ЖАТ в технологический процесс перевозок в условиях увеличения скоростей движения поездов, количества тяжеловесных поездов и повышения интенсивности движения. Следовательно, решающее значение приобретает вопрос предупреждения отказов, поддержания высокого уровня надежности и безопасности функционирования устройств ЖАТ.

«Концепция развития и реформирования подходов в области диагностирования и мониторинга физических активов ОАО "РЖД"», утвержденная распоряжением ОАО "РЖД" от 22.07.2022 г. N 1896/р в 2022г. предусматривает формирование комплексного подхода в области диагностирования и мониторинга,

широкое использование мобильных, стационарных, распределенных, встроенных систем и средств контроля, позволяющие повысить степень автоматизации технологического процесса диагностирования ЖАТ на всех уровнях, и непрерывной передачи диагностической информации в диагностические центры, что позволяет осуществлять диагностирование и мониторинг в реальном времени, и прогнозирование предотказных состояний систем и устройств СЦБ.

В настоящее время насущная задача разработки универсальной методики оценки сопротивления изолирующих стыков на электрифицированных железных дорогах и имеющих на границах смежных рельсовых цепей, дроссель-трансформаторы, которые имеют электрическую связь смежных рельсовых цепей по междроссельной перемычке. Наличие электрической связи между рельсовыми цепями создает известные затруднения по эффективному контролю сопротивления изолирующих стыков. Следовательно, разработка методики технического диагностирования и прогнозирования предотказного состояния изолирующих стыков на основе оценки их сопротивлений является актуальной научной проблемой, решение которой позволит прогнозировать деградацию сопротивления изолирующих стыков и снизить количество отказов устройств СЦБ.

Диссертационная работа посвящена формированию методики автоматизированной диагностики изолирующих стыков на основе оценки и прогнозирования предотказных состояний, объединяющей принципы и алгоритмы оценки и прогнозирования предотказных значений сопротивлений изолирующих стыков на основе диагностирующей функции с аргументами - сигнальными токами, протекающим через изолирующий стыки.

Исследования, представленные в диссертации, исполнены согласно техническому заданию на выполнение госбюджетной научно-исследовательской работы ПривГУПС, финансируемой за счет государственного бюджета в соответствии «Приоритетным направлениям Стратегии научно-технического развития РФ, утвержденным Указом Президента РФ от 1.12.2016 №612 «О стратегии научно-технологического развития Российской Федерации», код научной темы PNML-2024-0004, №124040100033-0, тема: «Разработка

многопараметральных обучаемых классификаторов состояний рельсовых линий с подстраиваемой моделью в канале самонастройки».

Степень разработанности темы. Развитие систем железнодорожной автоматики и телемеханики во многом обязано трудам выдающихся исследователей, таких как А.М. Брылеев, Н.Ф. Фонарев, Ю.А. Кравцов, И.В. Беляков, П.Ф. Бестемьянов, А.А. Казаков и Е.М. Тарасов и др. Их научные изыскания заложили основу для современных технологий регулирования движением поездов и обеспечения безопасности движения. Однако, несмотря на значительные достижения в области функционирования ЖАТ, существующие методы их технического обслуживания демонстрируют недостаточную эффективность, особенно в оценке состояния напольных устройств СЦБ, и, в частности, сопротивления изолирующих стыков. Это подчеркивает необходимость разработки инновационных подходов, направленных на повышение надежности и отказоустойчивости данных элементов и систем контроля функционирования.

Для обеспечения стабильной работы устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) передовые исследователи, такие как И.Е. Дмитренко, Вл. В. Сапожников, В.В. Сапожников, В.И. Шаманов, Д.В. Ефанов, В.М. Алексеев, Б.Д. Перникис и Р.Ш. Ягудин, предлагают инновационные методы диагностики и мониторинга компонентов систем ЖАТ. В своих работах они подробно излагают теоретические основы данных подходов, но вместе с тем, относительно диагностирования изолирующих стыков предлагается подход, предполагающий массовое ручное измерение параметров изолирующих стыков с последующим вычислением фактического сопротивления изолирующих стыков. Вместе с тем, несмотря на существенные успехи, достигнутые в области диагностики ЖАТ, отсутствует комплексный подход к созданию методики автоматизированной диагностики изолирующих стыков на основе оценки и прогнозирования предотказных состояний, которая использует диагностические функции и решающие правила, успешно используемые в других отраслях, для оценки и прогнозирования предотказного технического состояния изолирующих стыков.

Современные стратегии технического обслуживания устройств ЖАТ требуют формирование единого подхода к управлению диагностической информацией и данными мониторинга. Поэтому разработка методики автоматизированной диагностики изолирующих стыков на основе многокомпонентных систем предиктивной аналитики и поддержки принятия решений является актуальной научной проблемой.

Целью диссертационной работы является разработка методики автоматизированной диагностики на основе оценки и прогнозирования предотказных состояний сопротивлений изолирующих стыков, позволяющей повысить надежность и эффективность функционирования напольных устройств СЦБ.

В связи с вышеизложенным, в диссертации поставлены следующие задачи:

- проведение анализа состояния изолирующих стыков в комплексе рельсовых цепей для целей диагностирования и прогнозирования в условиях изменчивости параметров рельсовых цепей;

- разработка математических моделей многополюсных схем замещения рельсовых цепей на основе А-параметров рельсовых линий для исследования изменения входных и выходных электрических параметров рельсовых цепей;

- разработка методики автоматизированной диагностики и определения предотказных состояний изолирующих стыков при изменяющихся входных и выходных параметрах основной и смежных рельсовых цепей;

- разработка математических моделей У-параметров многополюсника изолирующих стыков для исследования влияния сопротивлений изолирующих стыков на изменения измеряемых первичных признаков;

- разработка алгоритмов и принципов технической реализации для экспериментальной проверки разработанной методики автоматизированной диагностики и прогнозирования предотказных состояний сопротивлений изолирующих стыков.

Объект исследования: изолирующие стыки электрифицированных железных дорог в комплексе со смежными рельсовыми цепями.

Предметом исследования являются принципы, модели и алгоритмы построения устройства диагностирования и прогнозирования предотказного состояний изолирующих стыков, а также обеспечение надежности функционирования устройств СЦБ.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование соответствует паспорту специальности 2.9.4. Управление процессами перевозок по пунктам:

5. «Теоретические основы, методы и технические средства обеспечения безопасности движения»;

6. «Системы и устройства автоматики и телемеханики, предназначенные для управления перевозочным процессом, их эксплуатация, методы построения и испытания»;

8. «Информационное, математическое и алгоритмическое обеспечение систем управления, включая методологию исследования и проектирования».

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке методики автоматизированной диагностики состояния изолирующих стыков, отличающейся использованием алгоритмов предиктивной аналитики, позволяющей повысить точность анализа предотказных состояний устройств СЦБ и обеспечить их нормативную надежность функционирования.

Научная новизна характеризуется следующими результатами:

1. Разработана методика автоматизированной диагностики и прогнозирования предотказных состояний изолирующих стыков, отличающаяся от известных использованием методов функционального диагностирования с информативными признаками, характеризующими состояния сопротивления стыков и полиномиальной диагностической функцией, аргументами которых являются модули токов, протекающих через изолирующие стыки (паспорт 2.9.4, п.5).

2. Разработаны универсальные математические модели А-параметров многополюсных схем рельсовых линий в комплексе рельсовых цепей первичных датчиков информации, отличающиеся от известных шестиполюсными схемами

замещения рельсовых линий, учитывающих земляной тракт передачи сигнала и позволяющие исследовать изменения электрических выходных параметров рельсовых цепей - комплексных амплитуд напряжений, а также входных и выходных сопротивлений рельсовых многополюсников (паспорт 2.9.4, п.8).

3. Разработаны математические модели У-параметров многополюсника изолирующих стыков, отличающиеся от известных возможностью исследования влияния сопротивлений изолирующих стыков с учетом протекания тока по междроссельной перемычке и земляному тракту на изменение измеряемых информативных признаков с учетом колебания внешних и внутренних параметров основной и смежной рельсовых цепей, оказывающих влияния на результат диагностирования (паспорт 2.9.4, п.8).

4. Разработаны и реализованы алгоритмы и программное обеспечение исследования методики автоматизированной диагностики и прогнозирования сопротивлений изолирующих стыков, отличающиеся от известных комплексной автоматизацией измерений и формирования диагностической функции (паспорт 2.9.4, п.6).

Теоретическая и практическая значимость работы. В диссертационной работе решена одна из актуальных научно-технических проблем для устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, направленная на достижение нормативной надежности и безопасности устройств функционирования СЦБ, путем расширения функциональных возможностей и глубины диагностирования изолирующих стыков в условиях воздействия параметров смежных рельсовых цепей. Диссертация вносит весомый вклад в теорию и практику создания диагностических систем, базирующихся на методах функционального диагностирования.

Результаты диссертации позволяют:

- обеспечить непрерывное автоматическое диагностирование сопротивлений изолирующих стыков;

- сократить время на поиск и устранения отказа, и, следовательно, повысить эффективность функционирования ЖАТ;

- расширить функциональные возможности диагностики напольных устройств ЖАТ в комплексе систем технического диагностирования и мониторинга (СТДМ).

Разработанная методика автоматизированной диагностики, согласно патенту автора - № 231143 Ш РФ, МПК В6^ 23/00. Устройство контроля и диагностики параметров аппаратуры рельсовой цепи : № 2024125520 : заявл. 30.08.2024: опубл. 13.01.2025 / И. С. Бредун, и др.; заявитель ФГБОУ ВО "Приволжский государственный университет путей сообщения" , позволяет расширить функциональные возможности СТДМ напольных устройств СЦБ за счет автоматизированного функционального диагностирования сопротивлений изолирующих стыков.

Реализация результатов исследований осуществлена путем использования математических моделей формирования информативных признаков при выполнении госбюджетного НИР, финансируемого за счет средств федерального бюджета, согласно «Приоритетным направлениям Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации», утвержденных Указом Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 г. № 642, код научной темы РММЬ-2024-0004, №124040100033-0; Предложенная методика

автоматизированной диагностики изолирующего стыка, и способ ее технической реализации использован при расширении функциональных возможностей систем диагностирования напольных устройств станционных систем ЖАТ на ст. Самарка АО «ВолгаУралТранс».

Теоретические результаты исследований используются в ФГБОУ ВО ПривГУПС при выполнении НИР и в учебном процессе на кафедре «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» при чтении лекций и проведении практических и лабораторных занятий по дисциплинам «Рельсовые цепи», «Основы технической диагностики».

Методология и методы исследования. Для проведения исследований в работе использованы методы теории многополюсных схем, рельсовых цепей,

распознавания образов, аппроксимации функций, методы технической диагностики, теории принятия решений, предиктивной аналитики.

Расчеты выполнены с использованием высокоуровневого языка программирования общего назначения Python.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика автоматизированной технической диагностики и определения предотказных состояний сопротивлений изолирующих стыков, позволяющая обеспечить функциональное диагностирование состояния сопротивления изолирующих стыков с полиномиальной диагностической функцией и аргументами модулями токов, протекающих через изолирующие стыки.

2. Универсальные математические модели многополюсных схем рельсовых линий, представленные в форме А-параметров в комплексе рельсовых цепей, реализованные шестиполюсными схемами замещения, учитывающие земляной тракт передачи сигнала, позволяют проанализировать изменения входных и выходных электрических параметров основной и смежной рельсовых цепей.

3. Математические модели изолирующих стыков, реализованные многополюсной схемой замещения в форме Y-параметров, учитывающие электрическую связь между рельсовыми цепями через междроссельную перемычку, позволяют исследовать влияния сопротивлений изолирующих стыков на изменение измеряемых информативных признаков-токов через изолирующие стыки.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов исследований по указанным положениям подтверждена соответствием теоретических результатов, полученных в ходе выполнения диссертации, с результатами экспериментальных исследований: расхождение значений сопротивления изолирующих стыков измеренных и вычисленных в соответствии с регламентом техпроцесса обслуживания изолирующих стыков и полученных с использованием диагностирующей функции, не превышает 9,5% для 120

измерений. Основные положения и результаты диссертационных исследований доложены и прошли обсуждение в работе научно-практических конференций, в том числе: ХУ1-ХУ11 Международной научно-практической конференции «Наука и образование транспорту» (г. Самара, 2023-2024 г.); V Всероссийской научно-практической конференции «Мехатроника, автоматизация и управление на транспорте» (г. Самара, 2023 г.); VII Всероссийской (национальной) научно-практической конференции научных, научно-педагогических работников, аспирантов и студентов «Современная техника и технологии в электроэнергетике и на транспорте: задачи, проблемы, решения» (г. Челябинск, 2023 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ общим объемом 5,5 п. л. (личный вклад автора - 2,48 п. л.), в том числе: 4 - в ведущих рецензируемых журналах, определенных ВАК Минобрнауки России для публикации результатов кандидатских и докторских диссертаций, получены 2 патента на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, имеющего 103 наименования и 8 приложений. Общий объем диссертационной работы составляет 190 страниц, включая 52 рисунка, 9 таблицы и 52 страниц приложений.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

НАПОЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ЖАТ

1.1 Актуальность проблемы обеспечения надежности функционирования

напольных устройств ЖАТ

Эффективность работы железных дорог - многофакторная величина, и, в первую очередь, зависит от качества функционирования систем автоматики и телемеханики (ЖАТ). Отказы ЖАТ приводят не только к задержкам движения поездов, но и могут стать причиной аварий и крушений из-за серьезных нарушений безопасности движения поездов. Поэтому разработка подсистемы ЖАТ - системы диагностирования, мониторинга и прогнозирования предотказных состояний изолирующих стыков, расширяющих функциональные возможности и повышающие надежность работы в условиях воздействия возмущений и изменения параметров элементов схем, является актуальной научно-технической задачей.

Значительное внимание, уделяемое надежности функционирования устройств ЖАТ, обусловлено рядом причин. С одной стороны, устройства ЖАТ все более увеличивают зависимость работы перевозочного процесса от надежности устройств интервального регулирования движения поездов на перегонах и электрической централизации на станциях. С другой стороны, возросла «цена отказа» - ущерб, наносимый отказами устройств ЖАТ в технологический процесс перевозок в условиях увеличения скоростей движения поездов и возросшим количеством тяжеловесных поездов и повышения интенсивности движения. Следовательно, все более решающее значение приобретает вопрос предупреждения отказов, поддержания высокого уровня надежности и безопасности функционирования устройств ЖАТ.

При анализе отказов устройств ЖАТ надежность элементов и устройств, составляющих системы СЦБ, удобно подразделять на производственную

(потенциальную) и эксплуатационную. При этом потенциальная надежность сопряжена с периодами хранения и транспортировкой устройств и элементов при доставке к месту эксплуатации. Эксплуатационная надежность системы начинает проявляться с момента монтажа, пуска, регулировки и наладки систем ЖАТ.

Надежность является комплексной характеристикой устройства или системы ЖАТ применительно к безопасному функционированию систем в определенных условиях эксплуатации. Комплексная оценка показателей надежности: безотказности, безаварийности и безопасности на интервале времени (0 < г < гх) при условии, что в этом промежутке времени отказ не произойдет вероятностью р (г). Функция р (г) является функцией надежности, и дополнение её до 1 позволяет описывать вероятность возникновения отказа:

й(0 = 1 - Р() (11)

Выражение (1.1) является функцией возникновения отказа системы или устройства.

Входным, контрольным сигналом при использовании СТДМ, если оценивать комплексно, является сигнал, характеризующий потерю работоспособности (старения) системы {5 (г)}, выражающий долю израсходованного запаса

работоспособности Яо:

5(г) = яо • ).

Остаточный запас работоспособности Я0 определяется как:

я = Яо • р(г) = Яо [1 - й(г)], соответственно скорость старения объекта (изолирующего стыка) определяется через первую производную функции:

5(0 = ^6(0 = ^-<7(0,

скорость изменения запаса работоспособности ИС:

= = (1.2) д(г), /(г) - соответствующие плотности распределения безотказной работы и вероятности отказа, соответственно:

£

= —; ДО = ехр к

(I )Ж

Выражение (1.2) является элементом, связывающим вероятностные представления и критерии: Р(^) и Q(£) - функцию отрезка с детерминированными

параметрами и процессами К и £ (I), которые описываются экспоненциальной

зависимостью Лк (£).

Рисунок 1.1 - Типовая функция старения £(0 и скорости старения 5X0 в

различных фазах

Типовой вид кривой старения £(0 и первой производной £(0, представлены на рис. 1.1, которая позволяет выделить три участка:

1 - фаза начального старения (приработка);

2 - фаза нормального, рабочего старения изоляции стыка, как правило, имеющего постоянное значение скорости;

3 - фаза катастрофического старения, приводящая к отказу изолирующего стыка - разрушению изоляции.

На рис. 1.2 и 1.3 представлены диаграммы Парето, характеризующие отказы ЖАТ в 2013г., и в 2020г., и выделены ключевые устройства, отказы которых приводят к 80% отказов ЖАТ, в целом.

14) и)

о о о о

(Л СУ> "VI ООО ООО

Аппаратура СЦБ Монтаж Устройства защиты Светофоры, светоуказатели Кабельные линии Рельсовые линии Стрелочный электропривод Устройства УКСПС, КГУ Аппаратная часть МПЦ (РПЦ) Электролитающие устройства Аппараты управления Устройства КТСМ Аппаратная часть ДЦ Панели питания Другие устройства

к

о

К о

К)

к %

р

р

Я

£ О)

н о

о

н «

е

о и

о н

о КС о н и

н

а о и Й О) 2 О)

К

н р

Аппаратура СЦБ Неисправность монтажа Рельсовые цепи КабельСЦБ Стрелки Аппаратура защиты Светофоры Аппааратуры электропитания Аппараты управления и контроля СЦБ Остальные (ДЦ, МПЦ, МКУ) ф Элементы воздушной линии Устройства ПС Устройства ГАЦ

ю о

и)

Сравнительный анализ отказов устройств ЖАТ 2013 и 2023 годов показывает, что в 2023 г. также велика доля отказов аппаратуры СЦБ (24% / 33%), на втором месте по числу отказов занимает неисправность монтажа (17% / 16%), а на третье место сместились в 2023 г. отказы устройства защиты 12%. Элементы рельсовых линий - 6%, хотя в 2013 г. они составляли 12%. Это связано, в первую очередь, с широким внедрением рельсовых цепей тональной частоты с более высокими показателями надежности.

В 2024 г. на сети железных дорог эксплуатируется 282741 рельсовая цепь, из них кодируемые 183586 шт.

Существенное влияние на эффективность и надежность функционирования устройств ЖАТ оказывает наличие информационной инфраструктуры, обеспечивающей обслуживающий персонал оперативной, достоверной информацией о состоянии компонент схем и элементов устройств СЦБ, что позволяет проводить своевременные мероприятия по поддержанию систем в работоспособном состоянии. В условиях непрерывного функционирования систем ЖАТ для снижения частоты возникновения отказов необходимо не только проводить непрерывный мониторинг параметров компонент схем, но и качественно оценивать её работоспособность, осуществлять диагностирование и распознавать предотказные состояния устройства ЖАТ, а также определять критические характеристики объекта диагностирования, приводящие к выходу из строя устройство. Решение указанных задач требует наличие методики построения систем технического диагностирования, а также по возможности прогнозирование технического состояния (ТС) диагностируемого устройства.

В соответствии с рекомендациями ОСЖД [1], целью диагностики СЦБ и ЖАТ является:

«- контроль технических параметров устройств сигнализации, железнодорожной автоматики и телемеханики железной дороги, систем контроля элементов подвижного состава;

- контроль параметров станционных, линейных и переездных обустройств и другого оборудования».

В работе [2] представлено, что, согласно статистическим данным, наибольшая доля отказов среди всех отказов ЖАТ - от 50 до 80% приходится на напольное технологическое оборудование, к которым в соответствии с [3] относятся:

- рельсовые цепи;

- дроссель-трансформаторы;

- стрелочные электроприводы;

- светофоры;

- оборудование релейных шкафов и переездной сигнализации.

Перечисленные напольные устройства составляют основу, информационно-

управляющий базис устройств ЖАТ, и от надежности, безотказности которых зависит надежность функционирования транспортного комплекса в целом. Поэтому особенно важно в настоящее время увеличение глубины диагностики и мониторинга напольных объектов ЖАТ, т.к. это позволяет определить компоненты и элементы отказавшего устройства.

Напольное технологическое оборудование функционирует в условиях воздействия подвижного состава на рельсы и их отказы, как правило, относятся к эксплуатационным, так как они возникают в результате нарушений условий эксплуатации, в частности при механических воздействиях и перегрузках. Также эксплуатационные отказы возникают в результате несвоевременного или некачественного технического обслуживания устройств и систем СЦБ.

На рис. 1.4 представлена диаграмма характера отказов рельсовых линий, являющихся составной частью рельсовых цепей.

15%

47%

■ Деградационные

■ Конструктивные

■ Производственные

■ Влияние погоды

■ Эксплуатационные

■ Кражи, порчи

Рисунок 1.4 - Характер отказов РЦ

Эксплуатационные отказы, как отмечено выше, могут привести к нарушению технологического процесса перевозок или к нарушению безопасности движения поездов, поэтому эксплуатационные отказы в системах СЦБ (рельсовые цепи) относятся к защитным или опасным отказам. По данным ПКТБ ЦШ параметр потока защитных отказов РЦ составляет - 7,8 • 10-6 ^ 8,9 • 10-6 ч-, а общий параметр потока отказов по ЦШ - 1,4•Ю-6 ^ 1,6•Ю-6ч"1.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бредун Илья Сергеевич, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Концепция разработки комплексной системы диагностики технического состояния элементов железнодорожной инфраструктуры / ОСЖД, 0733, 21.11.2022 г. Разработано экспертами комиссии ОСЖД по инфраструктуре и подвижному составу. г. Варшава.

2. Надежность систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи : учеб. пособие / В.В. Сапожников, Вл.В. Сапожников, Д.В. Ефанов, В.И. Шаманов ; под ред. Вл.В. Сапожникова. - М. : ФГБУ ДПО «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2017. - 318 с.

3. Антонюк И.Д., Адаскин М.Н. Напольные устройства СЦБ.- М.: Транспорт, 1988.- 223 с.

4. Бредун, И. С. Влияние предиктивной аналитики на восстанавливаемость систем / Е. М. Тарасов, И. С. Бредун // Наука и образование транспорту. - 2023. - № 1. - С. 243-245. - БЭК ВИАКШ.

5. Бредун, И. С. Анализ перспектив интеграции цифровых двойников на основе мониторинга состояния с использованием машинного обучения в аппаратуру железнодорожной инфраструктуры / Е. М. Тарасов, И. С. Бредун // Мехатроника, автоматизация и управление на транспорте : Материалы V Всероссийской научно-практической конференции, Самара, 26-27 января 2023 года. - Самара: Самарский государственный университет путей сообщения, 2023. - С. 12-14. - БЭК ОРВОКБ.

6. Ефанов Д. В. Интеграция систем непрерывного мониторинга и управления движением на железнодорожном транспорте / Д. В. Ефанов // Транспорт Российской Федерации. - 2017 - № 4 - С. 62-65.

7. Основы технической диагностики / под ред. П. П.Пархоменко. - М.: Энергия, 1976. - 464 с.

8. Березин, Святослав Александрович. Разработка методов диагностики и контроля параметров устройств железнодорожной автоматики и телемеханики с

использованием теории самоорганизации: диссертация ... кандидата технических наук: 05.22.08. — Москва, 2003. — 138 с.

9. Биргер И.А. Техническая диагностика. — М.: Машиностроение, 1978.

- 240 с.

10. Бредун, И. С. Принцип формирования баз данных и синтез классификатора состояний устройств ЖАТ / Е. М. Тарасов, И. С. Бредун, В. А. Надежкин, С. А. Надежкина // Вестник транспорта Поволжья. - 2024. - № 5(107). -С. 80-85. - EDN GXORGS.

11. Гриненко, А. В. Основные принципы построения диспетчерской подсистемы в АПК-ДК / А. В. Гриненко, А. И. Пресняков, В. И. Варченко // Автоматика, связь, информатика. - 2000. - № 9. - С. 16-19.

12. Долгов, М. В. Мониторинг технического состояния устройств ЖАТ / М. В. Долгов, А. А. Веселов, В. О. Бородуля // Транспорт Российской Федерации.

- 2006. - № 5. - С. 88-89.

13. Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения в XX - начале XXI в. / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников и др. - СПб. : ПГУПС, 2009. - 346 с.

- ISBN 978-5-7641-0221-4.

14. Нестеров, В. В. Центр диагностики и мониторинга устройств ЖАТ / В. В. Нестеров, Д. С. Першин // Автоматика, связь, информатика. - 2009. - № 1. - С. 29-31.

15. Бредун, И. С. Перспектива внедрения систем мониторинга состояния с использованием машинного обучения и больших данных в железнодорожных структурах / Е. М. Тарасов, И. С. Бредун, Л. А. Чудаков // Современная техника и технологии в электро-энергетике и на транспорте: задачи, проблемы, решения : Сборник трудов VII Всероссийской (национальной) научно-практической конференции научных, научно-педагогических работников, аспирантов и студентов, Челябинск, 24 января 2023 года / Науч. редактор А.Н. Ткачёв. -Челябинск: Южно-Уральский технологический университет, 2023. - С. 225-232. -EDN EWOUQF.

16. Аверкиев, С. А. Автоматизированная система диспетчерского контроля «ГТСС-Сектор» / С. А. Аверкиев, С. С. Морозов, В. В. Мухин // Автоматика, связь, информатика. - 2001. - № 10. - С. 30-32.

17. Аверкиев, С. А. АСДК: Развитие и совершенствование системы / С. А. Аверкиев, С. С. Морозов // Автоматика, связь, информатика. - 2003. - №2 7. - С. 3536.

18. Аверкиев, С. А. Измерительные каналы АСДК / С. А. Аверкиев // Автоматика, связь, информатика. - 2011. - № 5. - С. 32-33.

19. Ребенок, Г. В. Диагностическая аппаратура АСДК / Г. В. Ребенок // Автоматика, связь, информатика. - 2011. - № 5. - С. 34-35.

20. Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля / В. М. Чухонин, Б. Л. Горбунов, С. П. Бакалов, А. С. Падалко // Наука и транспорт. - 2009. - С. 27-28.

21. Бредун, И. С. Взаимосвязь предиктивной аналитики и жизненного цикла систем на железной дороге / Е. М. Тарасов, И. С. Бредун, Н. С. Степнова // Наука и образование транспорту. - 2023. - № 1. - С. 241-243. - EDN SBLOXZ.

22. Сепетый, А. А. Диагностика и мониторинг на Северо-Кавказской дороге / А. А. Сепетый //Автоматика, связь, информатика. - 2008. - № 6. - С. 6-9.

23. Федорчук, А. Е. Новые информационные технологии: автоматизация технического диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ (система АДК-СЦБ) : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / А. Е. Федорчук, А. А. Сепетый, В. Н. Иванченко. - Ростов н/Д : РГУПС, 2008. - 444 с.

24. Федорчук, А. Е. Разработка и внедрение новых средств контроля, диагностирования и управления / А. Е. Федорчук, А. А. Сепетый // Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте : Сборник докладов Пятой международной научно-практической конференции «Транс ЖАТ-2010». - Ростов н/Д, 2010. - 406 с. - ISBN 978-5-888-297-4. - С. 229-238.

25. Федорчук, А. Е. Реальный вклад в инновационные технологии автоматизации технического обслуживания СЖАТ / А. Е. Федорчук // Наука и транспорт. - 2008. - С. 40-41.

26. Ефанов, Д. В. Микропроцессорная система диспетчерского контроля устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / Д. В. Ефанов, Г. В. Осадчий. — 3-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2023. — 180 с. — ISBN 9785-507-46132-5. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система.

27. Патент на полезную модель № 231143 U1 Российская Федерация, МПК B61L 23/00. Устройство контроля и диагностики параметров аппаратуры рельсовой цепи: № 2024125520 : заявл. 30.08.2024 : опубл. 13.01.2025 / И. С. Бредун, Е. М. Тарасов, А. Е. Тарасова, С. А. Надежкина, А. Р. Мусин; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Приволжский государственный университет путей сообщения.

28. Сапожников Вл. В. Понятие предотказного состояния / Вл. В. Сапожников, А. А. Лыков, Д. В. Ефанов // Автоматика, связь, информатика. - 2011 - № 12 - С. 6-8.

29. Основы Технической диагностики : учебник / В. В. Сапожников, В. В. Сапожников, Д. В. Ефанов. — Москва : ФГБУ ДПО «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2019. — 423 с

30. Рельсовые цепи магистральных железных дорог [Текст] : справочник / В. С. Аркатов, А. И. Баженов, Н. Ф. Котляренко. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : Транспорт, 1992. - 383 с.

31. Родыгина, Т. А. Математическая модель несимметричного режима электрической сети на базе законов электротехники / Т. А. Родыгина, Г. М. Белова // Современному АПК - эффективные технологии : материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию доктора сельскохозяйственных наук, профессора, заслуженного деятеля науки Российской Федерации, почетного работника высшего профессионального образования Российской Федерации Валентины Михайловны Макаровой, Ижевск, 11-14 декабря 2018 года. Том 4. - Ижевск: Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, 2019. - С. 132-135. - EDN NBTDAS.

32. Аркатов В.С., Кравцов Ю.А., Степенский Б.М. Рельсовые цепи. Анализ и техническое обслуживание - М.: Транспорт, 1990. - 295с

33. Надежкин, В. А. Устройство диагностики и мониторинга изолирующих стыков для систем интервального управления движением поездов: научная специальность 2.9.4: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Надежкин Вадим Александрович, 2024. - 195 с.

34. Брылеев А.М. Теория, устройство и работа рельсовых цепей / А.М. Брылеев, Ю.А. Кравцов, А.В. Шишляков. — 2-е изд., перераб. и доп.. — Москва : Транспорт, 1978. — 344 с.

35. Тарасова, А. Е. Обучаемые классификаторы состояний рельсовых линий с самонастройкой решающей функции для автоматизированных систем управления движением поездов : специальность 29.40.00 : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Тарасова Анна Евгеньевна, 2022. - 200 с.

36. Фадеева, Л. Ю. Модель длинной линии с распределенными параметрами и неоднородной поверхностью проводника / Л. Ю. Фадеева, Е. А. Казанцев // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем : Материалы XIII всероссийской научно-технической конференции, Чебоксары, 07 июня 2019 года. - Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, 2019. - С. 416-417.

37. Киреев, И. С. Математическое моделирование работы длинной линии на основе представления в качестве цепи с распределенными параметрами / И. С. Киреев, И. В. Зубарев, В. Л. Бурковский // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2023. - Т. 19, №2 2. - С. 38-44. - ЭО1 10.36622/У8Ш.2023.19.2.006.

38. Дмитренко И.Е. Измерения в устройствах автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте [Учеб. для вузов ж.-д. трансп.] / И.Е. Дмитренко, А.А. Устинский, В.И. Цыганков. — 3-е изд., перераб. и доп.. — М. : Транспорт, 1982. — 312 с. ил.; 22.

39. Тарасов Е.М., Железнов Д.В., Белоногов А.С. Принцип инвариантности в системах контроля состояний рельсовых линий: монография. — М.: ФГБОУ "УМЦ ЖДТ", 2016. — 213 с.

40. Бредун, И. С. Экспериментальное исследование зависимости сигнального тока в междроссельной перемычке от сопротивления изолирующих сты-ков / В. А. Надежкин, Е. М. Тарасов, И. С. Бредун // Наука и образование транспорту. - 2023. - № 1. - С. 225-227. - EDN AZSYPK.

41. Методика определения коэффициентов матрицы A-параметров многополюсника, моделирующего влияние смежной рельсовой цепи / Е. М. Тарасов, Д. В. Железнов, А. Г. Исайчева, С. В. Копейкин // Электротехника. - 2017.

- № 3. - С. 3-7. - EDN XWVTUT.

42. Бредун, И. С. К вопросу классификации шунтового режима рельсовой цепи / И. С. Бредун // Вестник транспорта Поволжья. - 2024. - № 3(105). - С. 102106. - EDN EGBMWK.

43. Бредун, И. С. Разработка модели определения состояния рельсовой цепи от изменения геопозиции поезда на блок-участке / Е. М. Тарасов, И. С. Бредун // Транспортное дело России. - 2024. - № 4. - С. 210-213. - EDN MXATIW.

44. Тарасов, Е. М. Инвариантные классификаторы состояний рельсовых линий для систем интервального управления движением поездов : специальность 05.13.05 "Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления" : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Тарасов Евгений Михайлович. - Самара, 2004. - 32 с.

45. Швалов, Д. В. Приборы автоматики и рельсовые цепи / Д. В. Швалов.

- Москва : , 2008. — 190 с.

46. Тарасов, Е. М. Принципы распознавания в классификаторах состояний рельсовых линий / Е. М. Тарасов. - Москва : Издательство Маршрут, 2004. - 200 с.

- ISBN 5-89035-166-4. - EDN QNSDPT.

47. Тарасов, Е. М. Принцип инвариантности в системах контроля состояний рельсовых линий / Е. М. Тарасов, Д. В. Железнов, А. С. Белоногов. -Москва : Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2016. - 213 с. - ISBN 978-5-89035-917-9. - EDN WGDVVB.

48. Бредун, И. С. Универсальная модель рельсовой цепи / И. С. Бредун, А. Р. Мусин, А. И. Моисеев // Дни студенческой науки : Сборник материалов 51 -й

научной конференции обучающихся СамГУПС, Самара, 06-26 апреля 2024 года. -Самара: Самарский государственный университет путей сообщения, 2024. - С. 166167. - EDN OEFYMC.

49. Бредун, И. С. Разработка обобщенной и основной четырехполюсной схемы замещения рельсовых цепей / И. С. Бредун, Е. М. Тарасов // Транспортное дело России. - 2024. - № 4. - С. 228-231. - EDN PWSNIY.

50. Полевой Ю.И., Трошина М.В. Контроль рельсовой линии по напряжению питающего конца. Мир транспорта. 2012;(3):78-80.

51. Тарасов Е. М., Волик В. Г. Определение первичных параметров

рельсовой линии по величине сигнального тока // Известия Самарского научного центра Российской академии наук: Транспортно-технологические системы. 2005. Т. 2005. С. 169-173

52. Тарасов, Е. М. Выбор параметров дроссель-трансформаторов по условиям обратимости матрицы четырехполюсника / Е. М. Тарасов, А. Е. Тарасова, В. А. Надежкин // Транспорт Урала. - 2022. - № 4(75). - С. 43-47. - DOI 10.20291/1815-9400-2022-4-43-47.

53. Тарасов, Е. М. Методика определения матрицы влияния смежных рельсовых цепей / Е. М. Тарасов, Н. Н. Васин // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2004. - № 2. - С. 44-48.

54. Brink, H. Real-world machine learning [Text] / H. Brink, J. Richards, M. Fetherolf. - New York, USA: Manning Publications, 2016. - 264 p.

55. Vaillant, R. Original approach for the localization of objects in images [Text] / R. Vaillant, C. Monrocq, Y. Le Cunn // IEEE Proceedings - Vision, Image and Signal Processing. - 1994. - Vol. 141, is. 4. - Pp. 245-250

56. Тарасов, Е. М. Формирование решающей функции диагностики изолирующих стыков / Е. М. Тарасов, А. Е. Тарасова, В. А. Надежкин // Наука и образование транспорту. - 2022. - № 1. - С. 364-366

57. Pattern Recognition [Text] / K. Kulkarni, P. Turaga, A. Srivastava, R. Chellappa. - New York : Wiley, 2019.

58. Тарасова, А. Е. Определение многопараметральной чувствительности обучаемых классификаторов состояний рельсовых линий [Текст] / А. Е. Тарасова,

Н. Н. Васин // Наука и образование транспорту: материалы Международной научно-практической конференции. - Самара: СамГУПС, 2021. - С. 283-284.

59. Биргер И. А. Техническая диагностика / И. А. Биргер. — Изд. 2-е. — Москва : URSS, ЛЕНАНД, 2018. — 238 с,

60. Ту, Джулиус Т. Принципы распознавания образов [Текст] / Д. Т. Ту, Р.

К. Гонсалес ; Пер. с англ. И. Б. Гуревича ; Под ред. Ю. И. Журавлева. - Москва : Мир, 1978. - 411 с.

61. Восприятие и распознавание образов / А. Фор; Пер. с фр. А. В. Серединского; Под ред. Г. П. Катыса. - Москва : Машиностроение, 1989. - 271 с.

62. Разработка обучаемого классификатора состояний с множеством моделей распознавания образов / Е. М. Тарасов, И. К. Андрончев, А. А. Булатов, А. Е. Тарасова // Инженерные технологии и системы. - 2020. - Т. 30, № 4. - С. 659682.

63. Тарасова, А. Е. Исследование потенциальных возможностей классификаторов состояний рельсовых линий [Текст] / А. Е. Тарасова // Наука и образование транспорту: материалы Международной научно-практической конференции. - 2018. - № 1. - С. 223-226.

64. Присухина, И. В. Совершенствование алгоритмов машинной классификации состояний рельсовых электротехнических систем в составе автоматической локомотивной сигнализации [Текст] / И. В. Присухина, Д. В. Борисенко // Омский научный вестник. - 2019. - №6. - С. 63-69.

65. Тарасова, А. Е. Исследование информативности признаков при распознавании состояний рельсовых линий [Текст] / А. Е. Тарасова, В. Л. Герус, Е. М. Тарасов // Вестник Мордовского университета. - 2018.-Т. 28, № 2.-С.191-206

66. Hill, R. J. Rail track distributed transmission line impedance and admittance: theoretical modeling and experimental results [Text] / R. J. Hill, D. C. Carpenter //IEEE Transactions on Vehicular Technology. - 1993. - Vol. 42, no. 2. - Pp. 225-241.

67. Тарасов, Е. М. Математическое моделирование рельсовых цепей с распределенными параметрами рельсовых линий : Учеб. пособие для студентов спец. "Автоматика, телемеханика и связь на ж.-д. трансп." : Для вузов ж.-д. трансп.

/ Е. М. Тарасов ; Е.М. Тарасов ; М-во путей сообщ. РФ. Департамент кадров и учеб. заведений. Самар. гос. акад. путей сообщ.. - Самара : СамГАПС, 2003. - 117 с.

68. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020612594 Российская Федерация. "Программа проверки соответствия распределения набора значений нормальному закону с помощью критерия Пирсона" (Критерий Пирсона) : № 2019665264 : заявл. 26.11.2019 : опубл. 26.02.2020 / В. Ю. Третьяков ; заявитель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ). - EDN WLIGAK.

69. Иванова, Н. А. Приближенная оценка ошибок, возникающих из-за малого объема выборки при вычислениях коэффициентов корреляции по формуле Пирсона / Н. А. Иванова // Безопасность информационных технологий : Сборник научных статей по материалам II Всероссийской научно-технической конференции, Пенза, 03 июня 2020 года. - Пенза: Пензенский государственный университет, 2020. - С. 57-60. - EDN TAATPE.

70. Чехлыстова, Ю. А. Проверка гипотезы о распределении. Критерий Пирсона / Ю. А. Чехлыстова, В. Р. Ельшин, М. Ю. Глазкова // International Journal of Professional Science. - 2024. - № 11-2. - С. 65-73. - EDN NRAWCF.

71. Апроксимация начального участка ВАХ высоколегированного МОП-транзистора / А. Д. Андреев, А. А. Валиев, О. Г. Жевняк [и др.] // Радиофизика и электроника : Сборник научных трудов. Том Выпуск 6. - Минск : Белорусский государственный университет, 2003. - С. 21-26. - EDN VUQNFT.

72. Щукина, А. И. Актуальность алгоритмов Парето-апроксимации на основе ранжирования агентов / А. И. Щукина, А. В. Зыкина // Информационный бюллетень Омского научно-образовательного центра ОмГТУ и ИМ СО РАН в области математики и информатики : Материалы VIII Международной молодежной научно-практической конференции с элементами научной школы, Омск, 26 апреля - 04 2018 года / Ответственный редактор А.В. Зыкина. Том 2. №1. - Омск: Омский государственный технический университет, 2018. - С. 44-46. -EDN UXALTG.

73. Распознавание образов и машинное восприятие : общий подход на основе принципа минимальной длины описания / А. С. Потапов. - СанктПетербург : Политехника, 2007. - 547 с.

74. Статистическая теория распознавания образов [Текст] / Я. А. Фомин, Г. Р. Тарловский . - М. : Радио и связь, 1986. - 264 с.

75. Сравнение точности аппроксимации экспериментальных данных методом наименьших относительных квадратов с методом наименьших квадратов /А. Б. Голованчиков, М. К. Доан, А. В. Петрухин, Н. А. Меренцов // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. - 2020. - Т. 8, № 1(28). - DOI 10.26102/2310-6018/2020.28.1.042.

76. Platt, John C. Fast training of support vector machines using sequential minimal optimization [Text] / John C. Platt // Advances in Kernel Methods: Support Vector Learning. MIT Press. - 1998. - Pp. 185-208.

77. Техническая диагностика и автоконтроль работоспособности устройств железнодорожной автоматики и телемеханики : Учеб. пособие / И.Е. Дмитренко, В.М. Алексеев; Рос. гос. открытый техн. ун-т путей сообщения Мва путей сообщения Рос. Федерации. - Москва : РГОТУПС, 2003. - 162, с.

78. Рапопорт, Э. Я. Равномерная оптимизация управляемых систем с распределенными параметрами / Э. Я. Рапопорт // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки. - 2022. - Т. 26, № 3. - С. 419-445. - DOI 10.14498/vsgtu1943. - EDN WJCOQD.

79. Рублев, В. С. Выбор критерия оптимизации в задаче о равномерном назначении / В. С. Рублев, Н. Б. Чаплыгина // Дискретная математика. - 2005. - Т. 17, № 4. - С. 150-157. - EDN HSIJHZ.

80. Тарасова, А. Е. Автоматическая классификация состояний рельсовых линий / А. Е. Тарасова, Е. М. Тарасов // Вестник транспорта Поволжья. - 2022. - №2 6(96). - С. 79-83.

81. Bishop, C. M. Pattern recognition and machine learning [Text] / C. M. Bishop. - New York: Springer, 2010. - 738 p.

82. Ефанов, Д. В. Непрерывное диагностирование устройств СЦБ / Д. В. Ефанов, П. А. Плеханов // Автоматика, связь, информатика. - 2012. - № 6. - С. 1820.

83. Костюков В. Е. Создание многоуровневых информационноуправляющих систем реального времени на основе методов оптимизации и математического моделировани : дис. ... докт. техн. наук : 05.13.18 / Костюков Валентин Ефимович. - Нижний Новгород, 2008. - 283 с

84. Ефанов Д. В. Функциональный контроль и мониторинг устройств железнодорожной автоматики и телемеханики : монография. - СПб. : ФГБОУ ВО ПГУПС, 2016. - 171 с.

85. Пультяков, А. В. Анализ уровней диагностики устройств СЦБ системой АПК-ДК / А. В. Пультяков, Д. Е. Бурдакова // Молодая наука Сибири. - 2023. - № 1(19). - С. 70-79.

86. Harrington, P. Machine learning in action [Text] / P. Harrington. - New York: Manning Publications, 2012. - 354 p.

87. Лунёв, С. А. Мониторинг динамических параметров рельсовых цепей— основное условие повышения пропускной способности участков железных дорог [Текст] / С. А. Лунёв, С. С. Сероштанов, И. В. Присухина / Инновационный транспорт : Материалы межд. научн.-техн. конф. -Екатеринбург : УрГУПС, 2017. - С. 174-181.

88. Тарасова, А. Е. Разработка самонастраивающейся модели координаты поезда в комплексе подсистемы цифровой железной дороги [Текст] / А. Е. Тарасова, И. К. Андрончев, Е. М. Тарасов, А. А. Булатов // Вестник транспорта Поволжья. - 2019. - № 4. - С. 60-65.

89. Flach, P. Machine Learning: The art and science of algorithms that make sense of data [Text] / P. Flach. - New York, Cambridge University Press, 2012. - 396 p.

90. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики : Справочник: в 5 кн. Кн. 1. / В. И. Сороко, Ж.В. Фотькина. - 5-е изд. - М.: ООО НПФ «ПЛАНЕТА», 2020. - 968 с.

91. Устройства и элементы рельсовых линий и тяговой рельсовой сети, технические требования и нормы содержания, утверждённые распоряжением ОАО "РЖД" №651р от 03.04.2012.

92. ГОСТ 33358-2015 Безопасность функциональная. Системы управления и обеспечения безопасности движения поездов. Термины и определения: утв. и введен в действие Приказом Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии от 25.08.2015 г. № 1191: дата введения 2016-03-01.

93. ГОСТ 32192-2013 Надежность в железнодорожной технике. Основные понятия. Термины и определения: утв. и введен в действие Приказом Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии от 30.12.2013 г. № 2420: дата введения 2014-07-01.

94. ГОСТ 33895-2016 Системы железнодорожной автоматики и телемеханики на перегонах железнодорожных линий. Требования безопасности и методы контроля: утв. и введен в действие Приказом Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии от 31.03.2017 г. № 234: дата введения 2017-11-01.

95. ГОСТ Р 50648-94 (МЭК 1000-4-8-93) Устойчивость к магнитному полю промышленной частоты: государственный стандарт Российской Федерации: издание официальное: утвержден и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 3 марта 1994 г. N 51: введен впервые: дата введения 1995 -01-01. - Москва : ИПК Издательство стандартов, 1994. - 13 c. - Текст : непосредственный.

96. Ziple D.W. Earthing - grounding methods: a primer // Industrial and Commerical Power Systems Technical Conference. 5-8 May 2002. P. 158-177.

97. Денисенко В.В., Халявко А.Н. Защита от помех датчиков и соединительных проводов систем промышленной автоматизации // СТА.2001. №1. С. 68-75

98. Ефанов, Д. В. Новый подход к диагностированию устройств ЖАТ / Д. В. Ефанов, В. В. Хорошев // Автоматика, связь, информатика. - 2022. - № 3. - С. 22-26.

99. Ефанов, Д. В. Основы теории функционального контроля логических устройств автоматики / Д. В. Ефанов, В. В. Сапожников, В. В. Сапожников. - Beau Bassin : LAP LAMBERT, 2018. - 198 с.

100. ГОСТ 8.256-77 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормирование и определение динамических характеристик аналоговых средств измерений. Основное положения.

101. Реализация принципа двухканальности в волоконно-оптических информационно-измерительных системах / Е. А. Бадеева, Т. И. Мурашкина, Е. А. Полякова [и др.] // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2021. - № 2(58). - С. 87-98. - DOI 10.21685/2072-3059-20212-8.

102. Ключев А. О. Аппаратные средства информационно-управляющих систем [Текст] : учебное пособие / А. О. Ключев, П. В. Кустарев, А. Е. Платунов -СПб : Университет ИТМО, 2015. - 65 с

103. ГОСТ P 51841 — 2001 г. Программируемые контроллеры. Общие технические требования и методы испытаний = Programmable controllers. General technical requirements and test methods: государственный стандарт Российской Федерации: издание официальное: утвержден и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 24 декабря 2001 г. N 556-ст: введен впервые: дата введения 2003-01-01. - Москва : ИПК Издательство стандартов, 2002. - 73 с. - Текст : непосредственный

ПРИЛОЖЕНИЕ А

import numpy as np

from matplotlib import pyplot as plt import pandas as pd

# Исходные данные E1 = 5.5

Zo = 0.27 * np.exp(7 8 * 1j * np.pi / 180 Zn = 0.2 9 * np.exp(7 8 * 1j * np.pi / 180 Zrl2 5_1 = 0.5 * np.exp(52 * 1j * np.pi / 180) Zrl2 5_2 = 0.75 * np.exp(52 * 1j * np.pi / 180) Zrl50_1 = 0.8 * np.exp(65 * 1j * np.pi / 180) Zrl50_2 = 1.2 * np.exp(65 * 1j * np.pi / 180) Zrl1 = Zrl50_1 Zrl2 = Zrl50_2 g_min = 0.02 g_max = 4 leng = 2.5 g = g_min

Mat1 = np.zeros((200, 4), dtype=complex) Mat2 = np.zeros((200, 4), dtype=complex) st = 0

while g <= g_max + 0.02:

Z_v1 = np.sqrt(Zrl1 / g)

gamma1 = np.sqrt(Zrl1 * g)

A1 = np.cosh(gamma1 * leng)

B1 = Z_v1 * np.sinh(gamma1 * leng)

C1 = (np.sinh(gamma1 * leng)) / Z_v1

D1 = A1

Zvh_ob1 = (D1 * Zo + B1) / (C1 * Zo + A1) Zvh1 = (A1 * Zn + B1) / (C1 * Zn + D1)

U1 = ((E1 * Zvh_ob1) / ((C1 * Zvh_ob1 + D1) * Zo + A1 * Zvh_ob1 + B1))

Mat1[st, 0] = format

Mat1[st, 1] = format

Mat1[st, 2] = format

Mat1[st, 3] = format

(np.abs(g),'.3f' (np.abs(Zvh_ob1),'.3f') (np.abs(Zvh1),'.3f' (np.abs(U1),'.3f'

Z_v2 = np.sqrt(Zrl2 / g)

gamma2 = np.sqrt(Zrl2 * g)

A2 = np.cosh(gamma2 * leng)

B2 = Z_v2 * np.sinh(gamma2 * leng)

C2 = (np.sinh(gamma2 * leng)) / Z_v2

D2 = A2

Zvh_ob2 = (D2 * Zo + B2) / (C2 * Zo + A2) Zvh2 = (A2 * Zn + B2) / (C2 * Zn + D2)

U2 = ((E1 * Zvh_ob2) / ((C2 * Zvh_ob2 + D2) * Zo + A2 * Zvh_ob2 + B2))

Mat2[st, 0] = format(np.abs(g),'.2f' Mat2[st, 1] = format(np.abs(Zvh_ob2),'.2f') Mat2[st, 2] = format(np.abs(Zvh2),'.2f' Mat2[st, 3] = format(np.abs(U2),'.2f'

st += 1 g += 0.02

# График 1: Зависимость Z входное обратное от д plt.figure(figsize=(10, 5))

plt.plot(Mat1[:, 0], Mat1[:, 1], label='Zrl'

plt.plot(Mat2[:, 0], Mat2[:, 1], label='Zrl x 1,5'

plt.xlabel(Ig (См/км)'

plt.ylabel('Z входное обратное (Ом)'

plt.grid()

plt.legend()

plt.show()

# График 2: Зависимость Z входное от g plt.figure(figsize=(10, 5))

plt.plot(Mat1[:, 0], Mat1[:, 2], color='red', label='Zrl'

plt.plot(Mat2[:, 0], Mat2[:, 2], label='Zrl x 1,5'

plt.xlabel('g (См/км)'

plt.ylabel('Z входное (Ом)'

plt.grid()

plt.legend()

plt.show()

# График 3: Зависимость U1 от g plt.figure(figsize=(10, 5))

plt.plot(Mat1[:, 0], Mat1[:, 3], color='red', label='Zrl'

plt.plot(Mat2[:, 0], Mat2[:, 3], label='Zrl x 1,5'

plt.xlabel('g (См/км)'

plt.ylabel('U2 (В)'

plt.grid()

plt.legend()

plt.show()

# Создание DataFrame для Mat1

columns1 = ['g (См/км)', 'Z входное обратное (Ом)', 'Z входное (Ом)', 'U1 (В)']

df1 = pd.DataFrame(np.real(Mat1), columns=columns1)

# Создание DataFrame для Mat2

columns2 = ['g (См/км)', 'Z входное обратное (Ом)', 'Z входное (Ом)', 'U2 (В)']

df2 = pd.DataFrame(np.real(Mat2), columns=columns2)

# Сохранение данных в Excel excel_filename = 'Приложение Б-xlsx'

with pd.ExcelWriter(excel_filename) as writer:

df1.to_excel(writer, sheet_name='Zrl', index=False) df2.to_excel(writer, sheet_name='Zrl_x1.5', index=False)

print(f"Данные успешно сохранены в файл {excel_filename}")

142

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Таблица Б.1 - Результаты исследований при ZF]I - norm.

g (См/км) Z входное обратное (Ом) Z входное (Ом) U1 (В)

0,02 2,226 2,245 2,682

0,04 2,185 2,203 2,612

0,06 2,143 2,16 2,54

0,08 2,098 2,114 2,467

0,1 2,053 2,068 2,393

0,12 2,008 2,022 2,32

0,14 1,962 1,975 2,248

0,16 1,917 1,929 2,177

0,18 1,872 1,883 2,107

0,2 1,829 1,838 2,039

0,22 1,786 1,795 1,974

0,24 1,744 1,752 1,91

0,26 1,704 1,711 1,849

0,28 1,665 1,672 1,79

0,3 1,628 1,633 1,733

0,32 1,591 1,596 1,678

0,34 1,556 1,561 1,626

0,36 1,523 1,527 1,576

0,38 1,49 1,494 1,527

0,4 1,459 1,462 1,481

0,42 1,429 1,432 1,437

0,44 1,401 1,403 1,394

0,46 1,373 1,375 1,353

0,48 1,347 1,349 1,314

0,5 1,321 1,323 1,276

0,52 1,297 1,299 1,24

G,54 1,274 1,275 1,2G6

G,56 1,251 1,252 1,173

G,58 1,23 1,231 1,141

G,6 1,2G9 1,21 1,11

G,62 1,189 1,19 1,G81

G,64 1,17 1,17 1,G53

G,66 1,151 1,152 1,G26

G,68 1,134 1,134 1

G,7 1,117 1,117 G,974

G,72 1,1 1,1 G,95

G,74 1,G84 1,G84 G,927

G,76 1,G69 1,G69 G,9G4

G,78 1,G54 1,G54 G,883

G,8 1,G4 1,G4 G,862

G,82 1,G26 1,G26 G,842

G,84 1,G13 1,G13 G,822

G,86 1 1 G,8G3

G,88 G,988 G,987 G,785

G,9 G,976 G,975 G,768

G,92 G,964 G,964 G,751

G,94 G,953 G,952 G,734

G,96 G,942 G,941 G,718

G,98 G,931 G,931 G,7G3

1 G,921 G,92 G,688

1,G2 G,911 G,911 G,674

1,G4 G,9G1 G,9G1 G,66

1,G6 G,892 G,892 G,646

1,G8 G,883 G,882 G,633

1,1 0,874 0,874 0,62

1,12 0,866 0,865 0,608

1,14 0,857 0,857 0,596

1,16 0,849 0,849 0,584

1,18 0,841 0,841 0,572

1,2 0,833 0,833 0,561

1,22 0,826 0,825 0,551

1,24 0,819 0,818 0,54

1,26 0,812 0,811 0,53

1,28 0,805 0,804 0,52

1,3 0,798 0,797 0,511

1,32 0,791 0,791 0,501

1,34 0,785 0,784 0,492

1,36 0,779 0,778 0,483

1,38 0,773 0,772 0,475

1,4 0,767 0,766 0,466

1,42 0,761 0,76 0,458

1,44 0,755 0,755 0,45

1,46 0,749 0,749 0,442

1,48 0,744 0,744 0,434

1,5 0,739 0,738 0,427

1,52 0,733 0,733 0,42

1,54 0,728 0,728 0,413

1,56 0,723 0,723 0,406

1,58 0,718 0,718 0,399

1,6 0,714 0,713 0,392

1,62 0,709 0,709 0,386

1,64 0,704 0,704 0,379

1,66 0,7 0,699 0,373

1,68 0,695 0,695 0,367

1,7 0,691 0,691 0,361

1,72 0,687 0,686 0,356

1,74 0,683 0,682 0,35

1,76 0,678 0,678 0,344

1,78 0,674 0,674 0,339

1,8 0,671 0,67 0,334

1,82 0,667 0,666 0,329

1,84 0,663 0,663 0,324

1,86 0,659 0,659 0,319

1,88 0,655 0,655 0,314

1,9 0,652 0,652 0,309

1,92 0,648 0,648 0,304

1,94 0,645 0,645 0,3

1,96 0,641 0,641 0,295

1,98 0,638 0,638 0,291

2 0,635 0,634 0,287

2,02 0,631 0,631 0,283

2,04 0,628 0,628 0,278

2,06 0,625 0,625 0,274

2,08 0,622 0,622 0,27

2,1 0,619 0,619 0,267

2,12 0,616 0,616 0,263

2,14 0,613 0,613 0,259

2,16 0,61 0,61 0,255

2,18 0,607 0,607 0,252

2,2 0,604 0,604 0,248

2,22 0,601 0,601 0,245

2,24 0,599 0,598 0,241

2,26 0,596 0,596 0,238

2,28 0,593 0,593 0,235

2,3 0,591 0,59 0,232

2,32 0,588 0,588 0,228

2,34 0,585 0,585 0,225

2,36 0,583 0,583 0,222

2,38 0,58 0,58 0,219

2,4 0,578 0,578 0,216

2,42 0,575 0,575 0,214

2,44 0,573 0,573 0,211

2,46 0,571 0,571 0,208

2,48 0,568 0,568 0,205

2,5 0,566 0,566 0,203

2,52 0,564 0,564 0,2

2,54 0,561 0,561 0,197

2,56 0,559 0,559 0,195

2,58 0,557 0,557 0,192

2,6 0,555 0,555 0,19

2,62 0,553 0,553 0,187

2,64 0,551 0,55 0,185

2,66 0,548 0,548 0,183

2,68 0,546 0,546 0,18

2,7 0,544 0,544 0,178

2,72 0,542 0,542 0,176

2,74 0,54 0,54 0,174

2,76 0,538 0,538 0,171

2,78 0,536 0,536 0,169

2,8 0,534 0,534 0,167

2,82 0,533 0,532 0,165

2,84 0,531 0,531 0,163

2,86 0,529 0,529 0,161

2,88 0,527 0,527 0,159

2,9 0,525 0,525 0,157

2,92 0,523 0,523 0,155

2,94 0,521 0,521 0,154

2,96 0,52 0,52 0,152

2,98 0,518 0,518 0,15

3 0,516 0,516 0,148

3,02 0,514 0,514 0,146

3,04 0,513 0,513 0,145

3,06 0,511 0,511 0,143

3,08 0,509 0,509 0,141

3,1 0,508 0,508 0,14

3,12 0,506 0,506 0,138

3,14 0,505 0,504 0,136

3,16 0,503 0,503 0,135

3,18 0,501 0,501 0,133

3,2 0,5 0,5 0,132

3,22 0,498 0,498 0,13

3,24 0,497 0,497 0,129

3,26 0,495 0,495 0,127

3,28 0,494 0,494 0,126

3,3 0,492 0,492 0,124

3,32 0,491 0,491 0,123

3,34 0,489 0,489 0,122

3,36 0,488 0,488 0,12

3,38 0,486 0,486 0,119

3,4 0,485 0,485 0,117

3,42 0,483 0,483 0,116

3,44 0,482 0,482 0,115

3,46 0,481 0,481 0,114

3,48 0,479 0,479 0,112

3,5 0,478 0,478 0,111

3,52 0,476 0,476 0,11

3,54 0,475 0,475 0,109

3,56 0,474 0,474 0,108

3,58 0,472 0,472 0,106

3,6 0,471 0,471 0,105

3,62 0,47 0,47 0,104

3,64 0,469 0,469 0,103

3,66 0,467 0,467 0,102

3,68 0,466 0,466 0,101

3,7 0,465 0,465 0,1

3,72 0,464 0,464 0,099

3,74 0,462 0,462 0,098

3,76 0,461 0,461 0,097

3,78 0,46 0,46 0,095

3,8 0,459 0,459 0,094

3,82 0,457 0,457 0,093

3,84 0,456 0,456 0,093

3,86 0,455 0,455 0,092

3,88 0,454 0,454 0,091

3,9 0,453 0,453 0,09

3,92 0,452 0,452 0,089

3,94 0,45 0,45 0,088

3,96 0,449 0,449 0,087

3,98 0,448 0,448 0,086

4 0,447 0,447 0,085

Таблица Б.2 - Результаты исследований при 7рл - 7рл+50%

g (См/км) Z входное обратное (Ом) Z входное (Ом) та (В)

0,02 3,184 3,203 2,652

0,04 3,098 3,116 2,55

0,06 3,009 3,024 2,447

0,08 2,917 2,931 2,343

0,1 2,825 2,838 2,241

0,12 2,734 2,745 2,142

0,14 2,646 2,656 2,046

0,16 2,56 2,569 1,954

0,18 2,478 2,485 1,867

0,2 2,399 2,406 1,784

0,22 2,324 2,33 1,705

0,24 2,253 2,258 1,63

0,26 2,186 2,19 1,56

0,28 2,122 2,126 1,494