Устройство диагностики и мониторинга изолирующих стыков для систем интервального управления движением поездов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Надежкин Вадим Александрович

• Надежкин Вадим Александрович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Надежкин Вадим Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОТКАЗОВ ИЗОЛИРУЮЩИХ СТЫКОВ

1.1 Статистический анализ надежности изолирующих стыков

1.2 Анализ отказов рельсовых цепей

1.3 Принципы контроля состояния изолирующих стыков

1.4 Эволюция стратегий технического обслуживания и ремонта изолирующих стыков

1.4.1 Планово - предупредительное обслуживание и ремонт изолирующих стыков

1.4.2 Принцип обслуживания и ремонта изолирующих стыков по фактическому техническому состоянию

Выводы по первой главе

2 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПА ПОСТРОЕНИЯ УСТРОЙСТВА ДИАГНОСТИКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛИРУЮЩИХ СТЫКОВ

2.1 Особенности диагностики изолирующих стыков

2.2 Разработка измерительного канала в устройстве технической диагностики изолирующих стыков

2.3 Композиция параметров компонент устройств примыкания к изолирующим стыкам

2.4 Определение параметров дроссель - трансформаторов

2.5 Проверка и уточнение параметров дроссель - трансформаторов по условиям обратимости матрицы четырехполюсника

Выводы по второй главе

3 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДИАГНОСТИКИ И МОНИТОРИНГА ИЗОЛИРУЮЩИХ СТЫКОВ

3.1 Выбор первичных информативных признаков диагностики

3.2 Разработка математических моделей элементов сопряжения с изолирующими стыками

3.2.1. Машинный анализ изменения полного входного сопротивления основной рельсовой цепи со стороны питающего конца

3.2.2 Исследование изменения обратного входного сопротивления четырехполюсника смежной рельсовой линии

3.2.3 Разработка модели электрического влияния

источника питания смежной рельсовой цепи

3.3 Разработка методики моделирования изолирующих стыков в комплексе с дроссель - трансформаторами

Выводы по третьей главе

4 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА ДИАГНОСТИКИ И МОНИТОРИНГА ИЗОЛИРУЮЩИХ СТЫКОВ

4.1 Требования к средствам диагностического обеспечения по определению сопротивления ИС

4.2 Структурная схема и алгоритм функционирования устройства диагностики изолирующих стыков

4.3 Выбор инструментальных средств для технической реализации СТДМ-ИС

4.4 Выбор первичного преобразователя и информационного канала

4.5 Разработка структурно-функциональной схемы технической реализации СТДМ-ИС

Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А ПЕРЕЧЕНЬ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ ЖАТ В СИСТЕМАХ УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА И ДИАГНОСТИКИ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПРЯМОГО ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ В РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПРЯМОГО ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОСНОВНОЙ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ

ПРИЛОЖЕНИЕ Г ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ОБРАТНОГО ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ Д РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗМЕНЕНИЯ ОБРАТНОГО ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СМЕЖНОЙ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ

ПРИЛОЖЕНИЕ Е ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ НА ПОЛУОБМОТКАХ ОСНОВНОЙ ОБМОТКИ ДРОССЕЛЬ - ТРАНСФОРМАТОРА

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ НА ПОЛУОБМОТКАХ ОСНОВНОЙ ОБМОТКИ ДРОССЕЛЬ - ТРАНСФОРМАТОРА

ПРИЛОЖЕНИЕ З ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ПРИЗНАКА-ТОКА НА МЕЖДРОССЕЛЬНОЙ ПЕРЕМЫЧКЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ПРИЗНАКА-ТОКА НА МЕЖДРОССЕЛЬНОЙ ПЕРЕМЫЧКЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ Й ПАТЕНТЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ К АКТЫ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ

ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Устройство диагностики и мониторинга изолирующих стыков для систем интервального управления движением поездов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Основные направления научно-технологического развития хозяйства автоматики и телемеханики в соответствии со «Стратегией научно-технологического развития холдинга «РЖД» на период до 2025 года и на перспективу до 2030 года (Белая Книга)» направлены на повышение безопасной работы систем регулирования движением поездов, обеспечивающих должный уровень безопасности и выполнения необходимого объема перевозок.

В соответствии со «Стратегией...» основное внимание в области развития автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте уделяется обеспечению непрерывного функционирования систем посредством:

«п. 4.6.3. Повышение качества технического обслуживания и ремонта устройств железнодорожной автоматики и телемеханики должно обеспечиваться за счет:

- развития систем технической диагностики и мониторинга устройств автоматики и телемеханики с внедрением инновационного оборудования и технологий обработки информации, интеграции их в единую систему управления процессами мониторинга и диагностики технического состояния железнодорожной инфраструктуры и формирования единого информационного пространства о техническом состоянии объектов железнодорожной инфраструктуры».

Непрерывное повышение веса поездов и соответственно, увеличение нагрузки на ось подвижного состава до 25-27 т, возросшая скорость движения поездов, приводит к нарастанию объёма износа изолирующих стыков, намагниченности торцов рельсов в зоне изолирующих стыков с клееболтовыми соединениями и отсутствие возможности непрерывного мониторинга электроизоляционных свойств изолирующих стыков соотносят современные изолирующие элементы изолирующих стыков в зону

повышенного риска технического отказа систем интервального управления движением поездов (СИУДП). Анализ технологического процесса обслуживания изолирующих стыков показывает на несовершенство и отсутствие устройств и систем непрерывной технической диагностики стыков, ручные способы измерений обладают недостатком субъективности получаемых результатов измерений и невозможностью интеграции системами технической диагностики и мониторинга (СТДМ) устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ).

Научные результаты, полученные в настоящее время, требуют дальнейшего развития. В частности, не решены вопросы создания систем и устройств контроля сопротивления изолирующих стыков в комплексе с дроссель-трансформаторами, интегрированными с системами СТДМ и функционирующими в условиях влияния изменения параметров смежных рельсовых линий, отклонения параметров устройств согласования рельсовых цепей с рельсовыми линиями. Поэтому создание устройств непрерывного мониторинга и диагностики состояний изолирующих стыков с расширенными функциональными возможностями для СИУДП является актуальной научно -технической задачей.

Диссертация выполнена согласно плану исполнения госбюджетного НИР СамГУПС, финансируемого за счет федерального бюджета в соответствии «Приоритетным направлениям Стратегии научно-технического развития РФ, утвержденных Указом Президента РФ от 1.12.2016 №612 «О стратегии научно-технологического развития Российской Федерации», код научной темы PNML-2024-0004, №2124040100033-0. Исследования выполнены при финансовой поддержке программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («УМНИК») в 2023 году и конкурса «Молодой Ученый Самарской области» в номинации «Аспирант» в 2022 году.

Степень разработанности темы. Значительный вклад в разработку систем железнодорожной автоматики и телемеханики внесли известные ученые А.М. Брылеев, Н.Ф. Фонарев, Ю.А. Кравцов, И.В. Беляков, П.Ф.

Бестемьянов, А.А. Казаков, Е.М. Тарасов и др. Анализ работ авторов показывает, что применяемые в настоящее время методы технического обслуживания не обеспечивают в должной мере качественную оценку состояния сопротивления изолирующих стыков и поэтому требуют новых подходов к повышению отказоустойчивости изолирующих стыков.

Для повышения устойчивого функционирования устройств железнодорожной автоматики и телемеханики ряд авторов предлагает современные подходы по диагностированию и мониторингу элементов устройств ЖАТ, теоретические основы которых разработаны и раскрыты в трудах И.Е. Дмитренко, Вл. В. Сапожникова, В.В. Сапожникова, В.И. Шаманова, Д.В. Ефанова, В.М. Алексеева, Б.Д. Перникиса, Р.Ш. Ягудина и др. Основой предлагаемых решений является принцип планово -предупредительного ремонта, который означает, что работы выполняются согласно графика технологического процесса ремонта.

Вместе с тем, современный подход к техническому обслуживанию и ремонту предполагает обслуживание по фактическому техническому состоянию, а для этого используются анализ и обработка массивов данных мониторинга, что позволяет выявлять диагностические признаки, функции, и принимать упреждающие меры по функционированию устройств.

С учетом того, что предложенные учеными и используемые в настоящее время на практике способы и устройства измерения сопротивления изолирующих стыков не имеют возможности интеграции с СТДМ, особенно актуальны работы по разработке устройств автоматической непрерывной диагностики и мониторинга сопротивления изолирующих стыков, устойчиво функционирующих в условиях изменения параметров смежных рельсовых линий, дроссель-трансформаторов и интегрированных в системы СТДМ.

Целью диссертационной работы является научное обоснование и разработка устройства диагностики и мониторинга изолирующих стыков на электрифицированных участках железных дорог, на основе информации

электрических параметров дроссель-трансформаторов с использованием диагностирующей функции.

Для реализации сформулированной цели исследований представлены следующие задачи:

- проведение анализа отказов устройств ЖАТ, эволюции стратегий технического обслуживания и ремонта изолирующих стыков и обоснование необходимости разработки новых принципов построения устройств диагностики изолирующих стыков в комплексе СИУДП;

- разработка структурной схемы и алгоритма функционирования измерительного канала для устройства технической диагностики изолирующих стыков в комплексе с дроссель-трансформаторами смежных рельсовых цепей;

- разработка математических моделей элементов сопряжения с изолирующими стыками и исследование изменения входных сопротивлений на диагностический признак;

- разработка методики моделирования изолирующих стыков в комплексе с дроссель - трансформаторами и оценка изменения тока на междроссельной перемычке в условиях воздействия входных сопротивлений;

- разработка структурной схемы и алгоритма функционирования устройства диагностики изолирующих стыков и исследования функциональных возможностей устройства.

Объектом исследования являются устройства железнодорожной автоматики и телемеханики и технические средства, обеспечивающие контроль и безопасность движения поездов.

Предметом исследования являются методики, способы и алгоритмы диагностики состояний разделительных изолирующих элементов смежных рельсовых цепей для систем управления движением поездов.

Научная новизна полученных автором в диссертационном исследовании результатов заключается в следующем:

1. Разработаны математические модели входных сопротивлений элементов сопряжения с изолирующими стыками, отличающиеся от известных тем, что учитывают переменные параметры рельсовых цепей и основных обмоток дроссель-трансформаторов и формируют пространство возмущающих воздействий на диагностический признак.

2. Предложена методика моделирования изолирующих стыков, учитывающая воздействие прямого входного сопротивления одной рельсовой цепи, обратного входного сопротивления и электрического влияния источника питания смежной рельсовой цепи при формировании диагностирующей функции изолирующего стыка в комплексе с дроссель - трансформаторами.

3. Разработаны алгоритм функционирования и структурная схема устройства, позволяющие реализовать автономную или в комплексе с существующей системой, техническую диагностику изолирующих стыков.

Теоретическая и практическая значимость работы. В результате проведенных научно-практических исследований расширены возможности диагностики и мониторинга изолирующих стыков, а именно разработано устройство автоматической непрерывной диагностики и мониторинга сопротивления изолирующих стыков в комплексе с дроссель-трансформаторами, которое позволяет повысить эффективность перевозочного процесса за счет уменьшения отказов технических средств 1, 2 категории.

Разработанное и представленное в работе устройство, согласно патенту автора «Устройство контроля сопротивления изолирующего стыка» № RU 220321 от 24.03.2023г., позволяет достоверно осуществлять диагностику величины текущего сопротивления изолирующих стыков и его прогноза за счет непрерывного измерения сигнального тока на междроссельной перемычке, зависящего от величины сопротивления изолирующих стыков и с использованием полученной диагностической функции определять сопротивления 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, №124040100033-0; при выполнении программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («УМНИК») в 2023 году и финансовой поддержке конкурса «Молодой Ученый Самарской области» на тему «Повышение безопасности транспортных процессов посредством диагностики компонент устройств интервального управления движения поездов», в номинации «Аспирант» в 2022 году. Предложенный метод диагностики изолирующего стыка и его элементов, с анализом электрических параметров рельсовых цепей, использован при расширении функциональных возможностей систем диагностики устройств железнодорожной автоматики и телемеханики на Жигулевской дистанций сигнализации, централизации и блокировки - структурного подразделения Куйбышевской дирекции инфраструктуры - Центральной дирекции инфраструктуры - филиала ОАО «РЖД».

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

Методология и методы исследования. В соответствии с паспортом специальности 2.9.4 «Управление процессами перевозок» п. 5 «Теоретические основы, методы и технические средства обеспечения безопасности движения», п. 6 «Системы и устройства автоматики и телемеханики, предназначенные для управления перевозочным процессом, их эксплуатация, методы построения и испытания», п. 7 «Развитие технических средств и

систем управления, цифровизация управления транспортными технологическими процессами» в ходе выполнения диссертационных исследований автором использованы основные положения теории электрических цепей с распределенными параметрами, методы электрических измерений, математико-статистические методы, теория матричного исчисления. Расчеты выполнены с использованием математического пакета МЛТЬЛБ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанные математические модели входных сопротивлений элементов сопряжения с изолирующими стыками, учитывающие переменные параметры рельсовых цепей и основных обмоток дроссель-трансформаторов позволяют формировать и учитывать многомерное пространство воздействий при моделировании диагностического признака.

2. Предложенная методика моделирования изолирующих стыков, учитывающая воздействие прямого входного сопротивления одной рельсовой цепи, обратного входного сопротивления и электрическое влияние источника питания смежной рельсовой цепи в комплексе с дроссель -трансформаторами, позволяет формировать диагностирующую функцию изолирующего стыка.

3. Разработанные алгоритм и структурная схема устройства позволяющие реализовать автономную или в комплексе с существующей системой техническую диагностику изолирующих стыков.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов исследований подтверждена соответствием теоретических результатов, полученных в ходе выполнения диссертации, с результатами лабораторных и 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 12,5% для 150 измерений. Основные положения и результаты

диссертационных исследований доложены и прошли обсуждение в работе международных научно-практических конференций, в том числе: Х1У-ХУ1 Международной научно-практической конференции «Наука и образование транспорту» (г. Самара, 2021-2023 г.); У-УП Всероссийской научно-практической конференций (с международным участием) «Образование-Наука-Производство» (г. Чита, 2021-2023 г.); Международной научно-технической конференций «Перспективные информационные технологии -2022» (г. Самара, 2022 г.); XII Международной научно-технической конференций «Политранспортные системы» (г. Новосибирск, 2022 г.); XII Международной научно-практической конференций, посвященной 160-летию Белорусской железной дороги «Проблемы безопасности на транспорте» (г. Гомель, 2022 г.); Международной научно-практической конференции «Транспортная наука и инновации», посвященная юбилею СамГУПС (г. Самара, 2023 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ общим объемом 7,12 п. л. (личный вклад автора - 3,33 п. л.), в том числе: 4 - в ведущих рецензируемых журналах, определенных ВАК Минобрнауки России для публикации результатов кандидатских и докторских диссертаций, получено 2 патента на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, имеющего 103 наименования и 11 приложений. Общий объем диссертационной работы составляет 195 страниц, включая 52 рисунка, 34 таблицы и 46 страниц приложений.

1 АНАЛИЗ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОТКАЗОВ ИЗОЛИРУЮЩИХ СТЫКОВ

Электрическая тяга поездов предполагает использование рельсовых линий в качестве обратного провода в сети электрифицированных железных дорог и в то же время рельсовые линии являются чувствительным элементом рельсовых цепей-датчиков информации. При этом необходимо учитывать, что по требованиям построения систем интервального управления движением поездов смежные рельсовые линии, во-первых, должны быть на определенных координатах электрически изолированы друг от друга, и это обеспечивается изолирующими стыками, во-вторых, необходимо обеспечить беспрепятственный пропуск обратного тягового тока на тяговую подстанцию в обход изолирующих стыков [1,2]. Для обеспечения второго условия на электрифицированных железных дорогах используются дроссель -трансформаторы. В данном контексте появляется требование электромагнитной совместимости систем тягового электроснабжения и систем железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ).

Одним из основных требований, предъявляемых к рельсовым цепям, как основного устройства систем ЖАТ является обеспечение надежности и отказоустойчивости их функционирования на заданном уровне и исключение влияния отказов отдельных элементов схемы РЦ на безопасность движения поездов т.к. они являются первичными датчиками информации чувствительным элементом которых являются рельсовые линии, ограниченные изолирующими стыками от смежных рельсовых линий [3,4]. Отказы рельсовых цепей в том числе и изолирующих стыков РЦ приводят к задержкам поездов, нарушению графика движения поездов, следовательно, к экономическим потерям, а также к ухудшению безопасности движения поездов. В связи с этим, проблема повышения надежности функционирования

рельсовых цепей и эффективности технического обслуживания изолирующих стыков является весьма актуальной [5,6].

1.1 Статистический анализ надежности изолирующих стыков

Изолирующие стыки являются разделительными устройствами, препятствующими протеканию сигнального тока в смежные рельсовые цепи. Чем меньше значение составляющих сигнального тока источника питания, ответвляющихся в смежные рельсовые цепи, тем лучше заградительные свойства разделительных устройств.

Известно, что изолирующие стыки относятся к числу наиболее ненадежных компонент рельсовой цепи. В среднем на 40 изолирующих стыков в год случается один отказ [7]. Отказы изолирующих стыков отражаются на надежности работы рельсовых цепей - первичных датчиков состояний рельсовых линий. С учетом того, что на сети железных дорог РФ эксплуатируется около и-300 000 рельсовых цепей, срок службы которых составляет около 20 лет -175000 ч, интенсивность опасных отказов составляет

Л = 10,8 х10-11(1/ч).

Рельсовая цепь, ограниченная с обеих концов изолирующими стыками, имеет в составе четыре стыка. Интенсивность отказов одного изолирующего стыка Лис = 2,7 -10"б(1/ ч), а на одну рельсовую цепь приходятся четыре

изолирующего стыка Лш = 10,8 • 10-б(1/ ч). Если суммарная интенсивность отказов кодовой автоблокировки на электрифицированном участке железной дороги включающей 17 элементов, включая два дроссель - трансформатора Лрц = ЪЫЛ = 22,4 • 10-6 (1 / ч), то около половины отказов приходится на

изолирующие стыки Лис = 10,8 • 10-6 (1 / ч) [7].

Нарушение в изолирующем стыке происходит как из-за нарушений торцевой изоляции при сгоне стыка в жаркую погоду, так из-за разрушения боковой фибры, продавливания втулок и шайб. Опыт эксплуатации

изолирующих стыков показывает, что они имеют ограниченный срок службы, особенно в условиях интенсивного движения поездов [8]. Если принять, что изолирующий стык в среднем выдерживает суммарную нагрузку от прохода поездов общим весом М (млн т), то средний срок службы стыка Тср, установленного на однопутном перегоне, приближенно может быть определен по формуле:

М -106 2(РР • Кпср + РР • Щр) • 365

гр _ _М • '0__П П

СР О( ТЗП \ТП 1ТЗТ.\ТТ (11)

где, Р", р - средняя весовая норма на участке соответственно для

пассажирских и грузовых поездов, Т;

, Р?р - среднее число пар поездов в сутки соответственно

пассажирских и грузовых.

Так как средний срок службы изолирующего стыка многофакторная величина, то кроме переменных, указанных в (1.1) необходимо учитывать также воздействия, как скорость поезда пассажирского , грузового ^,

климатические воздействия на рельсы ^, ^, качество сборки стыка,

выраженные в баллах, тип шпал и другие существенные факторы.

Наряду с климатическим влиянием изменения сопротивления изолирующих стыков, сокращения жизненного цикла из-за старения, на повышение количества отказов устройств ЖАТ приводящих к задержкам поездов из-за отказов изолирующих стыков, влияют: увеличение веса поезда до 9000 т, количества вагонов в поездах до 100, особенно увеличение нагрузки на ось колесной пары до 25 т, а в перспективе до 30 т, скорости движения поездов до 120-140 км/ч, приводящие к увеличению динамических внешних воздействий, наличие в пути деревянных шпал с просроченной эксплуатацией соответственно сниженной механической прочностью, и приводящие к неустойчивости стыка в пути [9].

На рис. 1.1 представлено количество отказов технических средств 1,2 категорий по ответственности хозяйства автоматики и телемеханики в том

числе и из-за уменьшения сопротивления изолирующих стыков, соответственно, по годам [10].

2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Рисунок 1.1 - Количество отказов технических средств 1,2 категорий по ответственности хозяйства автоматики и телемеханики

Из диаграммы следует, что с 2017 г. ежегодно снижается количество отказов примерно на 8%. Это положительная динамика достигается наряду с повышением надежности технических средств внедрением автоматических систем диагностики и контроля устройств ЖАТ.

На рис 1.2 и 1.3 представлены количество потерь поездо-часов и задержек поездов из-за отказов технических средств 1, 2 категорий

2014 2015 2016 2017 2013 2019 2020

Рисунок 1.2 - Потери поездо-часов от отказов технических средств 1,2

категорий

25746

I пасс., приг. и грузовые

25039

23234

8721 8438 7024

17023 16501 16210

21062

I |

5982

19969 19353

к_4 .-

5611

11857

0962,9

2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Рисунок 1.3 - Потери поездо-часов от отказов технических средств 1,2

категорий

Как следует из графиков, в 2019 году наблюдался увеличение потерь поездо-часов, связанных с отказами технических средств, но в 2020 году положительную тенденцию (увеличение количества отказов) удалось ликвидировать. Динамика задержки поездов коррелируется динамикой потерь поездо-часов, и с учетом того, что каждый час задержки приводит к определенным финансовым потерям в зависимости от вида поезда, экономические потери значительны.

1.2 Анализ отказов рельсовых цепей

Исходя из анализа потерь поездов-часов вызванных простоями поездов из-за отказов технических средств 1,2 категории львиная доля потерь приходится на аппаратуру СЦБ. Отказы 1,2 категорий, в настоящее время связаны 6 причинами:

- деградационные;

- конструктивные;

- производственные;

- эксплуатационные;

- влияние погоды;

- кражи, порчи.

На рис. 1.4 представлены диаграммы характера и количества отказов по каждой из причин в сравнении 2019 и 2020 годов.

Рисунок 1.4 - Отказы 1 и 2 категорий

Из анализа диаграмм следует, что максимальное количество отказов имеют характер «деградационный».

Рассматриваемый объект диагностики - изолирующие стыки относятся к рельсовым линиям, являющимся элементом рельсовых цепей - первичных датчиков систем регулирования движением поездов. Проведенный в работе анализ отказов представлен в виде диаграммы Парето на рис.1.5.

Рисунок 1.5 - Распределение отказов устройств ЖАТ 1,2 категорий отображенных в виде диаграммы Парето

Как следует из графика, изолирующие стыки, являющиеся компонентами рельсовых линий, входят в 80% диапазон наиболее подверженным отказам элементов ЖАТ. Этот факт подтверждается как опытом многолетней эксплуатации рельсовых цепей, так и анализами количества отказов по типам изолирующих стыков, зарегистрированных при их техническом обслуживании. Поэтому диагностика изолирующих стыков является решением актуальной задачи повышения надежности функционирования устройств ЖАТ.

На отказы технических средств 1,2 категорий влияют сезонные температурные изменения, влияющие на изменение геометрии рельсовых линий. На рис. 1.6 представлены сезонные изменения отказов ЖАТ.

550

350

ЯНБ фев мар апр май июн июл авг сен окт НОЯ дек

2019 330 329 349 352 357 473 468 430 377 346 365 384

■ 2020 317 302 319 272 283 404 450 409 352 330 343 407

изм, -3,9% -8,2% -9% -23% -21% -15% -4% -5% -7% -5% -6% 6% 1

Рисунок 1.6 - Отказы технических средств 1,2 категорий по месяцам

Максимальное количество отказов происходят в летние месяцы: июнь-август. Это связано с проведением капитального ремонта путей, а также температурным «сжатием» изолирующих стыков и выдавливанием изолирующих элементов, а в декабре происходит «растяжение» изолирующих стыков и соответственно пробиванием изоляционных элементов.

Системы ЖАТ относятся к объектам управления и контроля непрерывного действия, требующим минимальное время устранения отказов [11,12]. Восстанавливаемость устройств ЖАТ в основном зависит от ремонтопригодности с функциями технического обслуживания.

Территориальная рассредоточенность объектов контроля предполагает значительного времени на проследования к месту отказавшего объекта, наличия на месте значимых частей, профессиональных компетенций:

г = г + г + г + г + г ,

вост опов прос поиск устр зап '

где г - время фиксации и предупреждения о возникновении неисправности; г - время в пути к отказавшему устройству; г - время поиска отказавшего элемента; г - время на устранение неисправности;

г - наличие или ожидания действия запчастей для устранения неисправности.

В связи с усложнением используемой в устройствах ЖАТ элементной базы увеличением количества аппаратуры в системах интервального регулирования движением поездов на основе ТРЦ, в последние годы увеличивается среднее время восстановления вследствие отказов (рис. 1.7).

Рисунок 1.7 - Среднее время (в часах) восстановления отказов по ответственности хозяйства автоматики и телемеханики

Из графиков следует, что с 2017 года время восстановления увеличилось на 0,3 часа. Данный факт актуализирует необходимость широкого внедрения систем СТДМ, позволяющий заблаговременно оповещать о возможности возникновения неисправности, ее характере и предсказать компоненты схем, которые влияют на безотказность функционирования устройств ЖАТ.

1.3 Принципы контроля состояния изолирующих стыков

Основными типами изолирующих стыков в настоящее время являются: стыки с объемлющими двухголовыми строганными металлическими накладками, изолирующими накладками и клееболтовые изолирующие стыки

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Надежкин Вадим Александрович, 2024 год

- -

1=25 Гц 2г1погт=0,5*е^52° Ом Zrl=Zrlnorm+0.5*Zrlnorm Ом д тах = 1 См/км д тт = 0.02 См/км 1стах при дтах = 2.33 А

- 1стах при дтт = 2.20 А 1сггт при дтах = 0.0012 А 1сти1 при дггип = 0.0012 А -

- д тах д тт -

- -

0 1 2 3 4 5 6 7 8 Э 10 11 12 13 14 15 1Б 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

гот

В)

Рисунок 3.18- Результаты исследований 1С = / 2 !п) на частоте

сигнального тока 25 Гц

На рис. 3.18 представлены графики изменения / = рл} на частоте

сигнального тока 25 Гц.

Сравнительный качественный анализ графиков, представленных на рис.3.17 с рис. 3.18 показывает, что характер изменения графиков совпадает и токи также изменяются по обратно-экспоненциальному закону и могут быть с успехом применены как диагностирующие первичные информативные признаки.

Выводы по третьей главе

1. Анализ изменений токов и напряжений на элементах дроссель -трансформаторов основной и смежной рельсовых цепей показывает, что в качестве информативных диагностических признаков удобнее всего применить напряжения и токи, протекающих через основные полуобмотки дроссель - трансформаторов, а также ток, протекающий через междроссельную перемычку дроссель - трансформаторов смежных рельсовых цепей.

2. Установлено, что параметры смежной рельсовой цепи, являющиеся нагрузками основных полуобмоток дроссель - трансформаторов и влияющие на диагностические токи и напряжения, являются параметрическими воздействиями, а модуль и фаза напряжения на входе рельсовой линии смежной рельсовой цепи являются электрическими воздействиями на информативные диагностические первичные параметры.

3. Проведенный машинный анализ изменения динамического диапазона модуля входного сопротивления (параметрическое воздействие) при изменении полного продольного сопротивления рельсовой линии на частоте 25 Гц от 0% до 100% и изменения проводимости изоляции от 0,02 См/км до 1 См/км 2,579 > й (^ )> 1,966, а 1,905 > й (ф)> 1,805, следовательно,

фаза оказывает незначительное отрицательное влияние на результат диагностики. На частоте сигнального тока 50 Гц характер изменения входных сопротивлений аналогичен закону на частоте 25 Гц.

4. Результаты исследований изменения мешающего напряжения и2с = 1 (gc'7рлс,/с) в зависимости от изменения проводимости изоляции смежной рельсовой цепи gc, полного сопротивления рельсовой линии, частоты сигнального тока смежной рельсовой линии показывает, что модуль напряжения изменяется в пределах 0,58 В > и1с > 0,37 В, при нормативном

сопротивлении РЛ, и 0,32 В > Ulc > 0,15 В, т.е. в пределах от 0,15 В до 0,58 В в диапазоне изменения проводимости изоляции от 0,02 См/км до 1 См/км.

5. Исследование возможностей использования тока междроссельной перемычки 1С в качестве основного диагностирующего признака показывает,

что на частотах 25 и 50 Гц в принятом в работе диапазоне изменения возмущающих воздействий закон изменения междроссельного тока нелинейный и зависит в основном от величины сопротивлений изолирующих стыков, что позволяет использовать ток в междроссельной перемычке как информативный признак диагностики при технической реализации устройства.

4 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА ДИАГНОСТИКИ И МОНИТОРИНГА ИЗОЛИРУЮЩИХ СТЫКОВ

Наиболее массовым, перспективным и широко применяемым в настоящее время средством вычислительной техники для автоматизации СТДМ являются микропроцессоры и микроконтроллеры с периферийным оборудованием [76-79]. Применение высокопроизводительных микропроцессорных систем при диагностике изолирующих стыков позволяет гибко конфигурировать измерительные каналы с расположением измерительных преобразователей непосредственной близости от источников информации, строить распределенные системы сбора и обработки информации в соответствии с локацией расположения изолирующих стыков на перегонах и станциях.

Для интеграции СТДМ-ИС с существующими системами диспетчерского контроля, диагностики и мониторинга возможны 2 варианта исполнения СТДМ-ИС: первый предполагает использование центрального процессора и индивидуальных первичных преобразователей информации измерительных каналов и устройств преобразования и согласования; второй подход предполагает построение полностью автономной системы СТДМ-ИС с индивидуальным микропроцессором обработки информации, в дополнение к перечисленным информационным каналам, первичным преобразователям, устройствам согласования, преобразования сигналов, а также систем передачи информации на линейный пункт диагностики (ЛПД).

Создание распределенных микропроцессорных СТДМ-ИС позволяет создать сеть децентрализованных систем обработки информации и декомпозицию общего алгоритма диагностики на ряд параллельных реализуемых алгоритмов диагностики и контроля [80].

В данной работе рассмотрен алгоритм с центральным процессором, поэтому его архитектура и связи с ЛПД не рассматривается, а лишь

предполагается, что разработанный алгоритм и методика диагностики интегрируется в существующую сеть СТДМ.

4.1 Требования к средствам диагностического обеспечения по определению сопротивления ИС

Разрабатываемое устройство непрерывного контроля сопротивления изолирующих стыков является подклассом (компонентой) комплекса системы технической диагностики и мониторинга состояний устройств ЖАТ, следовательно, параметры системы должны соответствовать стандартам СТДМ ЖАТ согласно ГОСТ 34913-2022 г. «Системы технического диагностирования и мониторинга железнодорожной автоматики и телемеханики высокоскоростных железнодорожных линий» и требованиям Комиссии Организации сотрудничества ОСЖД по инфраструктуре и подвижному составу «Эксплуатационно-технические требования к системам технической диагностики и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики» от 24.10.2014 г. и функционально дополнять их не дублируя [14].

Применительно к разрабатываемому устройству ГОСТ 34913-2022 [43] в части требований к выполнению функций контроля сопротивления изолирующего стыка можно изложить в следующей трактовке:

- автоматическое измерение, фиксация, первичная обработка информации первичного преобразователя и передача через информативный канал измеренной информации;

- идентификация неисправного изолирующего стыка с пониженным сопротивлением или перемежающейся неисправностью;

- определение характера неисправности и формирование диагностической информации: предотказного, отказного состояния по величине сопротивления изолирующего стыка;

- тестовая самодиагностика измерительного преобразователя и информативного канала;

- интеграция с существующими системами контроля, взаимодействие с базами данных СТДМ.

Следовательно, разрабатываемое устройство относится к классу систем автоматической диагностики, который может непрерывно контролировать, измерять и оценивать характерные электрические параметры состояния сопротивления изолирующего стыка через косвенные параметры: сигнальный ток и фазовые соотношения сигнального тока, протекающего через междроссельную перемычку.

4.2 Структурная схема и алгоритм функционирования устройства диагностики изолирующих стыков

Методологической основой, позволяющей разработать и технически реализовать устройство диагностики и мониторинга сопротивления изолирующих стыков является разработка принципа получения косвенной информации о снижении сопротивления изолирующих стыков, обоснование реализуемости принципа и получения функции %ис = Ц (I), где -

сопротивление изолирующего стыка, I - информативный диагностический признак, в качестве которого используется ток в междроссельной перемычке.

Согласно ГОСТ Р 51841-2001 [81] в промышленной автоматизации технологических процессов рекомендуются использовать синусоидальные диапазоны аналоговых сигналов: 0 ... 10 В, 0 .. ,± 10 В, 1 ... 5 В и 4 ... 20 мВ, токи меньше 20 мА и напряжения меньше 30 мВ использовать не рекомендуется.

Используемый в работе индуктивный датчик преобразователя тока А 91 позволяет получить минимальную ЭДС на выводах 50 мВ при сопротивлении изолирующих стыков 50 Ом, т.е. разрабатываемое устройство

способно диагностировать сопротивления от 50 до 1 Ом, эта зона чувствительности измерительного преобразователя - индуктивного датчика. Как отмечено выше, стык сопротивлением свыше 50 Ом считается исправным и не подлежит диагностике.

Структурная схема устройства диагностики и мониторинга сопротивления изолирующих стыков представлена на рис 4.1.

Рисунок 4.1 - Структурная схема устройства диагностики сопротивления изолирующих стыков в комплексе СТДМ

Структурная схема включает в себя следующие взаимосвязанные компоненты:

- измерительный преобразователь Ц ;

- мультиплексор каналов MUX;

- дифференциальный усилитель;

- аналого-цифровой преобразователь;

- микропроцессор CPU;

- постоянное запоминающее устройство RAM;

- устройство сопряжения с аппаратурой СТДМ.

Блок - схема алгоритма измерения, преобразования и обработки сигнала представлена на рис. 4.2.

II

©

Data

INI

©_Г

©

ryes ryes

©

>

I Ab

©

A/D

--c;

н-[

Переключение Мультиплексора по выбору стыка

Фильтрация сигнала .рельсовой цепи

Db

©

CPU

"Усиление, масштабирование сигнала

Преобразование в цифровой вид

©

D

Г:

Обработка,

первичная диагностика

Преобразование в пакетный код

СТДМ

Рисунок 4.2 - Блок - схема алгоритма функционирования устройства

с2

Рассмотрим тактовую обработку измеренного сигнала о сопротивлении изолирующего стыка.

1. В первом такте происходит непрерывное измерение тока, протекающего по междроссельной перемычке, зависящего от величины

сопротивления изолирующих стыков. При сопротивлении изолирующих стыков более 50 Ом величина тока составляет менее 30 тА, и наведенная ЭДС на выводах первичного преобразователя составляет около 50 мВ.

2. Во втором такте управляемый АЦП мультиплексор каналов по команде разрешения от АЦП подключает к полосовому фильтру выход датчика и напряжение, пропорциональное сопротивлению изолирующих стыков, поступает на полосовой фильтр, который настроен на частоту сигнала опроса основной рельсовой цепи.

3. В третьем такте измеренное и отфильтрованное напряжение усиливается дифференциальным усилителем, масштабируется в соответствии с коэффициентом усиления 1,2,5,10.

4. В четвертом такте сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя и затем в цифровом коде поступает на вход микропроцессора.

Далее рассмотрим подготовительный период математического обеспечения диагностики сопротивления изолирующего стыка.

На предварительном этапе с использованием имитационной и математической моделей синтезируется функция (модель) изменения тока через междроссельную перемычку 1= / (2ст), представленная на рис. 4.3.

Затем, полученная диагностическая функция, интерполируется для записи в память микропроцессора.

Анализ графиков, представленных на рис. 4.3, показывает, что характер изменения функций полученых в результате имитационного моделирования и интерполирования кубическим сплайном (результаты графиков гл.3) оцененная по МАРЕ (средняя абсолютная ошибка в процентах) составляет -7,97 %.

3.5 3 4

3,2

3

2.9

2.6 2.4 2 2

1.6 1.4

1.2 '

0 8 0 6 0.4 0.2 0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 2В 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

гст

Рисунок 4.3 - Графики изменения тока через междроссельную перемычку, полученные с помощью имитационной модели и интерполяции

кубическим сплайном

Применимость интерполированной кубическим сплайном функции для диагностики проверяется реальными данными 1С=/ (Ясш), полученными

измерениями в полевых условиях (150 значений Яси) на ст. Безымянка

представленными в виде графика и сравнением с диагностической функцией. На рис. 4.4 представлены графики зависимости !С = Ц(Яст) вычисленной

диагностической функцией, и реальных измерений 1ср= / (Яср), а также

оценочные данные по ошибке интерполяции для решения о применимости интерполированной функции для диагностики сопротивления изолирующих стыков.

—1—1—1— —■—1— —1— —1— н— I -1-1-1- 1 —1— ■

МАРЕ -анализ

— ,9 / "У

-1 -

Математическая

модель

V —

11 нтерполяция убическим сгла функция диагнс

Д Ь к ином ЮТИКИ -

\ / Отка; Лредотка 3 -

1 1 1 | | .....

5 4.8 4.6 4 4 42

3.8 3.6 34 3.2 3 2.8 2.6 2 4 2.2 2 1.8 1.6 1.4 1,2 1

0.8 0.6 0 4 0.2 О

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

гст

Рисунок 4.4 - Результаты интерполяции кубическим сплайном тока в измерительном канале !с = / (2ст)

Анализ результатов показывает, что величина средней абсолютной ошибки 12,75 % подтверждает применимость разработанной в диссертации диагностической функции для диагностики изолирующих стыков, в комплексе с дроссель-трансформаторами.

Продолжим рассмотрение тактов обработки сигнала и диагностики изолирующих стыков.

5. На пятом такте происходит сравнение измеренного значения реального сигнала в /-ый момент времени с диагностической функцией (фрагмент преобразования измеренного сигнала интерполированной функцией).

% Создание массива данных токов и сопротивлений ^ = SrTochka_50 Ц(5)); Zc = SrTochka_50 ^^1);

% Создание кубических сплайнов тока в междроссельной перемычке и

сопротивления

pp = spline(Iс, Zc);

% Ввод значения тока стыка

I_input = input('Ввод значения тока стыка: ');

¡=50

% Вычисление соответствующего сопротивления стыка из кубического сплайна

R_calc = ppval(pp, I_input); % Вывод результатов

disp(['Сопротивление стыка при токе num2str(I_input), ' равно: num2str(R_calc)]);

6. На шестом такте микропроцессор запрашивает у АЦП очередную измеренную величину тока и с использованием подпрограмм определяется следующее значение сопротивления стыка.

7. На седьмом такте происходит усреднения 10 значений сопротивлений изолирующих стыков, и формируется информация для передачи на ЛПД или ЦПД в зависимости от архитектуры СТДМ.

Окончательное решение по состоянию изолирующего стыка может быть принято автоматически на нижнем уровне СТДМ-ИС с использованием мощностей CPU (рис. 4.2) или абсолютное значение сопротивления передано на ЛПД и ЦПД и лицо принимающее решение определяет состояние изолирующего стыка и, соответственно, вырабатывает соответствующие состоянию мероприятия.

Для технической реализации устройства технической диагностики изолирующих стыков в дальнейшем необходимо разработать функциональную схему и выбрать инструментальные средства реализации [82-84].

4.3 Выбор инструментальных средств для технической реализации

СТДМ-ИС

В качестве датчика первичного преобразователя и устройства применены индуктивный датчик с открытой магнитной системой, используемой в сертифицированном преобразователе тока селективном А9-1, применяемом в качестве измерителя переменного тока на определенных частотах в рельсовых цепях железных дорог [20].

Разрабатываемое устройство функционирует в условиях значительных электромагнитных помех, поэтому параметры соединительного кабеля между датчиком и первичным каскадом устройства и способы защиты от внешних влияний имеют большое значение в условиях значительного расстояния от датчика, расположенного на дроссель - трансформаторе до модуля первичной информации (релейный шкаф) [85].

Для получения высокого качества сигнала на входе первого каскада устройства сигнальный кабель должен быть экранированным и выполнен в виде витой пары, чтобы обеспечить согласованность продольных сопротивлений и сопротивления на «землю». При этом использование двух витых пар, параллельно соединенных, существенно снижает продольный импеданс проводов кабеля и, естественно, повышает помехозащищенность.

Известно, что для устранения паразитной емкостной связи (в нашем случае хотя и незначительной из-за малой длины линии) используем электростатический экран в виде токопроводящего чулка (оплетки), охватывающий экранируемые провода, а для защиты от электромагнитного поля будем использовать экран из материала с высокой магнитной проводимостью. Для исключения появления наводящего контура, экран заземляется только с одного конца, причем со стороны датчика.

Данная рекомендация для схем с однопроводным подключением и заземлением второго провода. Но так как индуктивный датчик Ц не имеет

общих точек соединения, то возможно дифференциальное подключение [86] датчика к первому каскаду модуля (мультиплексора), в соответствии с рис. 4.5.

мих

Экранированный кабель

Ь1

Витая пара

т т

Рисунок 4.5 - Заземление кабеля на приемном конце

Дифференциальное подключение датчика к приемнику, усилителю через мультиплексор, позволяет заземлять оплетку и экран непосредственно в релейном шкафу, без применения дополнительно заземляющего троса между дроссель - трансформатором и релейным шкафом.

Как следует из [86] при использовании неэкранированных кабелей величина помехи возрастает в 4 раза, переход к однопроводному подсоединению вместо дифференциального увеличивает помеху в 5 раз, если при этом еще и использовать кабель без экрана, то помеха увеличивается в 230 раз.

Для защиты от молнии, и наводимого магнитного поля сигнальные датчики располагаются в стальных трубках. При этом трубы играют роль магнитного экрана и прокладываюся под землей с заземлением через каждые 3 м [87].

4.4 Выбор первичного преобразователя и информационного канала

Входной каскад измерительной схемы может быть реализован двумя способами: токовый вход («токовая петля») и потенциальный вход [88-90].

Потенциальные входы, по определению, применяются для измерения напряжений. Потенциальный вход в идеальном представлении должен иметь 2^ ^го, и Свх ^ 0, поскольку при изменении напряжений, особенно в малом

диапазоне, схема не должна оказывать влияние на измеряемую цель. Однако в реальных условиях, внутреннее сопротивление датчика Яд и сопротивление открытого канала мультиплексора Ят образует делитель напряжения с входным импедансом Д на постоянном токе и С в динамическом состоянии (рис. 4.6).

MUX

Vo

Рисунок 4.6 - Дифференциальное подключение индуктивного датчика

Следовательно, полное сопротивление (входное) каскада оказывает методическую и мультипликативную погрешность на результат измерения [91]. Исходя из исходных данных схемы, представленной на рис. 4.6 для обеспечения методической погрешности 0,01% R < 2 кОМ. Используемый индуктивный датчик имеет сопротивление 320 Ом и вполне удовлетворяет поставленному условию.

Сопротивление и емкость, представленные на рис. 4.6, по своей схеме представляют фильтр низкой частоты, что весьма важно для исключения попадания в схему высокочастотных мешающих сигналов. ФНЧ первого порядка, с постояний времени т = (R + Ri) C ~ 1,2 мкс для одного плеча и для

другого также т2 = (R + RU2) C2 «1,2 мкс - плечи симметричны, в то же время

вносит в схему динамическую погрешность на результат измерения. Избавиться от динамической погрешности, или ее уменьшить возможно использованием балансной схемы с двумя датчиками и полностью симметричными каналами.

Усиленное аналоговым операционным усилителем DA1 напряжение подаётся на переключаемый полосовой фильтр (переключается в соответствии частоте сигнального тока рельсовой цепи) и затем поступает на масштабируемый усилитель (рис 4.2).

Важным элементом разрабатываемого устройства является создание согласованного информационного канала, т.к. длина кабельной линии составляет около 10 м, ЭДС катушки индуктивности при малых значениях тока, протекающего через междроссельную перемычку, имеет малое значение.

4.5 Разработка структурно-функциональной схемы технической

реализации СТДМ-ИС

Устройство диагностики состояний сопротивлений изолирующих стыков является открытой и свободной масштабируемой. Её функциональные возможности легко усложняются посредством подсоединения других измерительных преобразователей и информационных каналов, и аппаратных модулей по принятой гибкой архитектуре [92-94]. Гибкая архитектура позволяет развивать устройство внутренней логикой развития под конкретные типы и виды изолирующих стыков и адаптировать под системы мониторинга станционных и перегонных рельсовых цепей [95, 96].

Функциональная схема СТДМ-ИС представлена на рис. 4.7. Обоснование выбора компонент функциональной схемы направлена на реализацию вышеперечисленных основных функций и критериев.

Входы 16 х 2

1 гр

и я PQ

<с

И Л

& О

Analog Multiplexer 32 Lines AIMUX-32

es < ►

IDC-26

7Y

iL

BUS ISA-8

-A

Insoluted Analog Input Card AI-16-2-010

Wa

go 16

PC Microcontroller 6010

IDC 34 IDC 26 COM1 COM2

у у vv

ЛПД

Break Out Board BOB

Управление коммутацией

Рч W Ё ч & §

s и Ш

Сч к

С ¿3

85- 264 В

Рисунок 4.7 - Функциональная схема СТДМ-ИС

Рассмотрим состав и особенности взаимосвязей на функциональной схеме СТДМ-ИС.

Мультиплексор каналов имеет 16*2 дифференциальных входов, т.е. позволяет поочередно подключать 16 индуктивных датчиков токов междроссельной перемычки. Модули мультиплексоров реализуют первую ступень коммутации информации первичных преобразователей [97], ограничителей амплитуд к требованиям по входному сигналу АЦП, и производят усиление сигналов, если таковые имеют низкий уровень [98, 99]. Коэффициенты усиления модуля задаются программно коэффициентом 1,2,5 и 10. Как отмечено выше, модуль имеет 16 дифференциальных входов и один выход, подключаемый к входу АЦП. Входной и межканальный импеданс -больше 10 Мом.

Второй ступенью обработки информации является амплитудно -цифровое преобразование, и блок имеет 8 дифференциальных выходов, подключенных к выходу мультиплексора каналов. Точность аналого-

цифрового преобразования определяется количеством разрядов, который равен 12. Время преобразования имеет гораздо меньшую величину (10 мксек), чем требуется для определения предела временного изменения сигнала диагностики.

Устройство позволяет осуществлять выбор измеряемого входа модуля первичной ступени программно или аппаратно в режиме автосканирования. Подключение входов означает осуществление диагностики одного или другого стыка одного пути или третьего и четвертого стыка на двухпутном участке железной дороги. В устройстве предусмотрены три режима считывания у АЦП: в режиме опроса спорадически, по искусственному прерыванию или по информации канала DMA.

Входное плато AIMUX-32 [100] с 16 дифференциальными входами, или 32 однопроводными входами, к которым подключаются первичные индуктивные преобразователи информации как отмечено выше, предназначено для преобразования входной информации в один дифференциальный сигнал напряжения для АЦП. Все компоненты AIMUX-32: АЦП, ОЗУ, таймер, селектор адреса, ЦАП, мультиплексор, корректируемый усилитель расположены на одной плате, вид которой представлен на рис.4.8.

I S

A

B

U S

Селектор адреса 2хЦАП |

MUX 2x8 —► 1

ОЗУ 32к

Таймер прогр. усил.

Циф. порт АЦП

U -

CMA-20(2)

0 0 0 0 0 0

Рисунок 4.8 - Блок - схема входной платы аналоговых входов

1

Для станционных рельсовых цепей, имеющих на одной координате несколько изолирующих стыков с дроссель - трансформаторами входное

плато имеет расширители, позволяющие нарастить число входных аналоговых сигналов до 256 с использованием двухъярусных клеммных колодок. При этом предусматривается подключение сигналов управления гибкими плоскими кабелями через специальные разъемы IDC-26 (рис.4.9).

ТВ 2

J1

CH[7:1]

Т-*

A10 ± A10 **** —► MS

A131 ± A115 —►

PGA1

CH[7:1]

+CH0

pga1 :-

-CH0

ТВ 1

т_т

ТВ 2

Цифровой порт J3, J4

Рисунок 4.9 - Блок - схема расширения

Предварительную обработку информации с первичных преобразователей и диагностику осуществляет микроконтроллер 6050-Octagon Systems серии Micro PC [101, 102]. Микроконтроллер промышленного исполнения, предназначенный для работы в жестких условиях эксплуатации с расширенным диапазоном температуры окружающей среды от - 40° С до + 80°С, устойчивый к вибрациям до 2g и одиночным ударом до 20g. Для

повышения надежности функционирования в условиях железнодорожного транспорта и сложной электромагнитной обстановки, подсистема ввода и вывода информации оснащается дополнительной защитой. Последовательные порты для электромагнитной совместимости защищены согласно МЭК 1000 [103] Уровень 3:

- дополнительно защищены последовательные порты от повреждений токами, величиной выше допустимой (при атмосферном

перенапряжении или электромагнитном импульсе коммутации цепей электровозов);

- также защищены параллельные порты от повреждения токами высокого уровня при подаче внешнего напряжения на линии ввода при отключении питания платы;

- гальваническая оптоэлектронная и трансформаторная высокоимпеданская защита входов запросов прерывания.

Для диагностики и мониторинга состояний изолирующих стыков в ПЗУ микроконтроллера записывается диагностическая функция в виде полинома вида / = / (), в соответствии с алгоритмом представленным на рис. 4.2.

Выводы по четвертой главе

1. Разработанные математические модели устройства сопряжения с изолирующими стыками, требования к минимальной чувствительности первичного преобразователя, структуры измерительного канала, позволило разработать структурно - функциональную схему устройства непрерывного мониторинга и диагностики состояния изолирующих стыков при электротяге постоянного тока, функционирующего в условиях изменения первичных параметров рельсовых цепей, примыкающих к изолирующему стыку при 2 См /км > guз > °02 См/ км, 21норм > 1рл > 1норм, т.е. изменении на 100%.

2. С использованием сформированного алгоритма функционирования реализован образец устройства мониторинга и диагностики изолирующих стыков с диагностической функцией в виде графика зависимости тока в междроссельной перемычке от сопротивления изолирующего стыка, с использованием в качестве диагностического признака - сигнального тока, протекающего по междроссельной перемычке при уменьшении сопротивления одного из стыков. Лабораторные исследования работы образца СТДМ-ИС с целью проверки функциональных возможностей разработанного устройства показали, что первичный преобразователь (катушка индуктивности) и измерительный канал формируют сигнал с точностью не хуже 0,5% от реального. Диапазоном изменения ЭДС катушки в зависимости от тока в междроссельной перемычке составляет от 50 мВ до 4,7 В, что позволяет определять сопротивление изолирующего стыка от 50 Ом до 1 Ом и менее с точностью, не превышающей 12,5%.

3. Экспериментальные исследования, проведенные в составе напольных устройств СТДМ, подтвердили правильность алгоритма функционирования, и расхождение результатов между теоретическими и экспериментальными результатами не превышает 1 2,5 % в зависимости от диапазона сопротивлений изолирующих стыков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основании выполненных автором исследований изложены новые научно - обоснованные технические решения по созданию устройства диагностики и мониторинга. Основные теоретические и практические результаты, полученные в ходе выполнения диссертационных исследований, заключаются в следующем:

1. В результате проведенного анализа отказов технических средств выявлено, что изолирующие стыки относятся к элементам рельсовой цепи и напрямую влияют на надежность их функционирования. Проведенный Парето - анализ отказов 1,2 категории показал, что изолирующие стыки, входящие при анализе в состав рельсовых линий, относятся к элементам технических средств из - за ненадежной работы которых возникает 80% отказов систем в целом.

2. Установлено, что при построении систем СТДМ наиболее ответственными, имеющими индивидуальные характеристики, являются первичные преобразователи информации и измерительные каналы. Исследования параметров измерительного канала, построенного на основе разработанной структурной схемы показали, что первичный преобразователь формирует сигнал с максимальной амплитудой 50 мВ, и измерительный канал формирует сигнал на входе мультиплексора не хуже 0,5% от фактически измеренного, что позволяет отказаться от усилителя непосредственно у дроссель - трансформатора.

3. Предложены универсальные математические модели параметрических возмущений в виде входного сопротивления влияющей рельсовой цепи и обратного входного сопротивления смежной рельсовой цепи, а также модель электрического влияния источника питания смежной рельсовой цепи, влияющие на диагностический признак 1С = /(2нс), сигнальный ток на междроссельной перемычке. Исследования

математических моделей показали, что динамический диапазон входного сопротивления 2,341 Ом>> 1,805Ом, обратного входного сопротивления 2,352 Ом > > 1,805 Ом.

4. Разработанная методика моделирования изолирующих стыков в комплексе с дроссель - трансформаторами и оценка изменения диагностического признака показали, что в условиях изменения входных сопротивлений , и максимального электрического влияния источника питания соседней рельсовой цепи, ток в междроссельной перемычке изменяются от 25 мА до 2,45 А в зависимости от сопротивления изолирующего стыка. Это подтверждает возможность использования в качестве основного

диагностирующего признака. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили правильность теоретических исследований. Корректность методики подтверждается тем, что расхождение значений, полученных теоретически и экспериментально не превышает 12,5%.

5. Техническая реализация образца устройства диагностики и мониторинга изолирующих стыков согласно разработанной структурной схемы содержащий первичный преобразователь (индуктивный датчик), измерительный канал, мультиплексор, селективный усилитель, АЦП -микропроцессор, реализующий алгоритм функционирования согласно патенту автора «Устройство контроля сопротивления изолирующего стыка» № 220321 и1 от 07.09.2023 г., подтвердила предложенный алгоритм функционирования диагностики изолирующих стыков, а именно, определение предотказного, отказного состояний и фактическую величину сопротивления изолирующего стыка.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Казиев, Г.Д. Обеспечение надежной работы рельсовых цепей [Текст] / Г.Д. Казиев // Железнодорожный транспорт. - 2006. - № 4.

2. Дмитриев, В. С. Совершенствование систем автоблокировки [Текст] / В. С. Дмитриев, В. А. Минин. - М.: Транспорт, 1987. - 143 с

3. Федин, В. М. Технические решения по улучшению конструкции изолирующих стыков / В. М. Федин, А. В. Наумов, К. А. Чернышев // Путь и путевое хозяйство. - 2022. - № 11. - С. 6-10. Могильников, Ю. В. Оценка надежности изолирующих стыков / Ю. В. Могильников, Р. З. Галинуров // Информационные технологии, телекоммуникации и системы управления :-Екатеринбург: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2016. - С. 300-305.

4. Аркатов, В. С. Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание [Текст] / В. С. Аркатов, Ю. А. Кравцов, Б. М. Степенский. - М.: Транспорт, 1990. 295 с.

5. Могильников, Ю. В. Оценка надежности изолирующих стыков / Ю. В. Могильников, Р. З. Галинуров // Информационные технологии, телекоммуникации и системы управления : Сборник докладов, Екатеринбург, 14-15 декабря 2015 года. - Екатеринбург: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2016. - С. 300-305.

6. Карманников, А. В. Анализ причин намагниченности рельсов в изолирующих стыках / А. В. Карманников, Д. А. Волкова, В. А. Надежкин // Дни студенческой науки : Сборник материалов 49-й научной конференции обучающихся СамГУПС. - Самара: Самарский государственный университет путей сообщения, 2022. - С. 120-122.

7. Статистический анализ отказов изолирующих стыков / А. Е. Тарасова, С. А. Вельмин, В. А. Надежкин, Н. А. Кравцова // Наука и образование транспорту. - 2021. - № 1. - С. 320-322.

8. Анализ отказов и эволюция стратегий организационно -технических мероприятий по обслуживанию изолирующих стыков / Е. М. Тарасов, В. А. Надежкин // Вестник транспорта Поволжья. - 2023. - № 2(98). - С. 73-78.

9. Шорохов, Н. С. Устройство классификации сопротивления изолирующих стыков для систем интервального управления движением поездов : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Шорохов Николай Сергеевич. - Самара, 2006.

10. Справочно-аналитический материал по итогам работы хозяйства автоматики и телемеханики [Текст]. - М.: Управление автоматики и телемеханики, 2020. - 108 с.

11. Антипов Г.А., Королев М.Ю. О причинах короткого замыкания изолирующих стыков // Путь и путевое хозяйство. 2001. №7. - С. 31-33.

12. Справочно-аналитический материал по итогам работы хозяйства автоматики и телемеханики [Текст]. - М. : Управление автоматики и телемеханики, 2021. - 108 с.

13. Анализ типов изолирующих стыков / А. З. Даутова, В. А. Надежкин // Образование - Наука - Производство : Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием). Том 1. - Чита: Забайкальский институт железнодорожного транспорта - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Иркутский университет путей сообщения", 2022. - С. 161-166.

14. Эксплуатационно-технические требования к системам технической диагностики и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. - Текст : электронный // Организация

сотрудничества железных дорог (ОСЖД) : [сайт]. - 2014. - URL: https://osjd.org/api/media/resources/6834 (дата обращения: 07.04.2024).

15. Устройства СЦБ. Технология обслуживания. Часть 3 [Текст]. - М. : Управление автоматики и телемеханики, 2013. - 108 с.

16. Анонюк И.Д., Адаскин М.Н. Напольные устройства СЦБ // М.: Транспорт, 1988.

17. Перникис, Б.Д. Поиск и устранение неисправностей в устройствах СЦБ [Текст] / Б. Д. Перникис, Р. Ш. Ягудин. - М., Транспорт, 1977. - 160 с.

18. Патент A.C. № 895779 (SU). Устройство для контроля сопротивления изолирующих стыков в рельсовых цепях. Шаманов В.И., Дмитренко, Бунаков Ю.З.-заявлено 28.06.82, №3458337/27-1 1; Опубликовано Б.И., 30.10.83, Бюл. №40, МКИ B61L 23/16.

19. Даутова, А. З. Анализ типов изолирующих стыков / А. З. Даутова, В. А. Надежкин // Образование - Наука - Производство : Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием). Том 1. - Чита: Забайкальский институт железнодорожного транспорта - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Иркутский университет путей сообщения", 2022. - С. 161-166.

20. Магнитометр цифровой трехкомпонентный сканирующий СТЫК -3Д. Руководство по эксплуатации [Текст]: ЯКШГ.433649.004 РЭ.

21. Преобразователь тока А9-1. Технические условия [Текст]: КМСИ.411521.001 ТУ; введ. 18.01.07

22. Индикатор тока рельсовых цепей ИТРЦ-М. Технические условия [Текст]: 468261.001 ТУ

23. Измеритель потенциалов цифровой ОРИОН. Руководство по эксплуатации [Текст]: РЭ 3435-003-51996521-2002.

24. Инструкция по определению мест со сверхнормативной намагниченностью рельсов в пути и на рельсосварочных предприятиях. Утверждена распоряжением ОАО "РЖД" от 09.01.2013 г. N 5р.

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

26. Надежкин, В. А. Необходимость разработки инновационных подходов для управления жизненным циклом технического оборудования железнодорожной автоматики и телемеханики / В. А. Надежкин, К. А. Ильина // Наука и образование: достижения и перспективы : Материалы VIII Международной научно-практической конференции. - Саратов: ООО "Амирит", 2023. - С. 59-64.

27. Надежность технических систем [Текст] : справочник / Ю. К. Беляев [и др] ; под ред. И. А. Ушакова. - М.: Радио и связь, 1985. - 608 с.

28. Endrenyi, J. The Present Status of Maintenance Strategies and the Impact of Maintenance on Reliability [Текст] / J. Endrenyi, S. Aboresheid, R. N. Allan [et al.] // IEEE Transactions on power systems. - 2001. - Vol. 16, №4. - P. 638-646.

29. Инструкция по технической эксплуатации устройств и систем сигнализации, централизации и блокировки» утвержденной распоряжением ОАО «РЖД» №3168р от 30.12.2015 г.

30. Положение об оперативном руководстве в хозяйстве автоматики и телемеханики. Утверждено Распоряжением ОАО "РЖД" от 14.06.2019 № 1194/р в редакции Распоряжения ОАО "РЖД" от 16.12.2022 № 3347/р. - Текст: электронный // КонсультантПлюс: [Сайт]. - URL: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online (дата обращения: 10.04.2024)

31. Тарасов, Е. М. Диагностирование в жизненном цикле изолирующих стыков рельсовых цепей / Е. М. Тарасов, В. А. Надежкин // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. - 2024. - № 2. - С. 45-50.

32. Управление планово-профилактическими ремонтами с помощью ERP-системы IFS Applications [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.namiwv.net/pilorama/cirkulyamayal79.html. - Загл. с экрана.

33. Бушуев С. В. Оценка влияния систем технической диагностики и мониторинга на надежность работы устройств железнодорожной автоматики и телемеханики в эксплуатации / С. В. Бушуев, М. Л. Ускова, А. Н. Попов // Транспорт Урала. - 2014. - № 3. - С. 68-72.

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

35. Пультяков, А. В. Организация работы центров технической диагностики и мониторинга устройств автоматики и телемеханики на Восточном полигоне / А. В. Пультяков, В. А. Алексеенко // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. - 2023. - № 1. - С. 23-28.

36. Патент на полезную модель № 220321 Ш Российская Федерация, МПК В6^ 23/16, В6^ 1/18. Устройство контроля сопротивления изолирующего стыка : № 2023107116 : заявл. 24.03.2023 : опубл. 07.09.2023 / Е. М. Тарасов, А. Е. Тарасова, В. А. Надежкин.

37. Измерительно-вычислительные средства в системе автоматизации диагностирования и контроля устройств СЦБ [Текст] : учебник для вузов железнодорожного транспорта / Сепетый А. А. [и др.] ; РОСЖЕЛДОР, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования "Ростовский гос. ун-т путей сообщения" (РГУПС). - Ростов-на-Дону : Ростовский гос. ун-т путей сообщения, 2009. - 406 с.

38. Вотолевский А. Л. Внедрение автоматизированной технологии обслуживания устройств ЖАТ / А. Л. Вотолевский, Е. М. Шандин // Автоматика, связь, информатика. - 2009. - № 2. - С. 8-11.

39. Надежкин, В. А. Принципы построения устройства диагностики и мониторинга изолирующих стыков в комплексе с дроссель-трансформаторами / В. А. Надежкин // Вестник транспорта Поволжья. - 2024. - № 1(103). - С. 5560.

40. 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.

41. Брылеев А.М., Кравцов Ю.А., Шишляков А.В. Теория, устройство и работа рельсовых цепей. - М.: Транспорт, 1978. - 344с.

42. Каллер М. Я., Соболев Ю. В., Богданов А. Г. Теория линейных электриче ских цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Учебник для вузов ж.-д. трансп. — М.: Транспорт, 1987. — 335 с.

43. ГОСТ 34913 — 2022 г. Системы технического диагностирования и мониторинга железнодорожной автоматики и телемеханики высокоскоростных железнодорожных линий: национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное: утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 января 2023 г. № 23-ст : дата введения 2024-06-20. - Москва : Стандартинформ, 2011. - 20 а - Текст : непосредственный.

44. Козлов, В. В. Функциональная диагностика сложных электротехнических систем - неотъемлемая часть эффективных систем управления / В. В. Козлов // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2006. - № 5. - С. 40-43.

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

46. 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 М-ва путей сообщения Рос. Федерации. - Москва : РГОТУПС, 2003. - 162, с.

47. Моин, В. С. Стабилизированные транзисторные преобразователи / В. С. Моин. - М : Энергоатомиздат, 1986. - 374 с.

48. 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.

49. 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.

50. 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.

51. Аркатов В.С., Котляренко Н.Ф., Баженов А.И. Рельсовые цепи магистральных железных дорог: Справочник. - М.: Транспорт, 1982. - 360с.,

52. 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.

53. 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.

54. Расчет индуктивностей : Справ. кн. / П. Л. Калантаров, Л. А. Цейтлин. - 3-е изд., перераб. и доп. - Ленинград : Энергоатомиздат : Ленингр. отд-ние, 1986. - 487 с.

55. Горелик, А. В. Методы анализа эксплуатационной надёжности и безопасности систем железнодорожной автоматики и телемеханики / А. В. Горелик, П. А. Неваров, Н. А. Тарадин // Труды международного симпозиума "Надежность и качество". - 2009. - Т. 2. - С. 230-234.

56. 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.

57. Методы распознавания : учеб. пособие для вузов по спец. "Вычисл. машины, комплексы, системы и сети" / А. Л. Горелик, В. А. Скрипкин. - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва : Высшая школа, 1989. - 231 с.

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

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

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

61. Распознающие системы : Справочник / В. И. Васильев. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев : Наук. думка, 1983. - 422 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. 659-682.

63. 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.

64. Обеспечение отказоустойчивости автоматизированных систем управления и регулирования транспортными технологическими процессами: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Суров Валерий Павлович. - Иркутск, 2005. - 169 с.

65. Электрические цепи с распределенными параметрами и цепные схемы / З. Г. Каганов. - Москва : Энергоатомиздат, 1990. - 246 с.

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

67. Тарасов, Е. М. Исследование информативности признаков при распознавании состояний рельсовых линий / Е. М. Тарасов, В. Л. Герус, А. Е. Тарасова // Вестник Мордовского университета. - 2018. - Т. 28, № 2. - С. 191206.

68. Тарасов, Е. М. Исследование изменения входного сопротивления на контроль состояния изолирующих стыков / Е. М. Тарасов, В. А. Надежкин, С. А. Надежкина // Наука и образование транспорту. - 2023. - № 1. - С. 239241.

69. 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.

70. Теоретические основы электротехники. Линейныеэлектрические цепи: Учебное пособие. 7-е изд., стер. —СПб.: Издательство «Лань», 2009.— 592 с.

71. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 1. — 4-е изд. / К. С. Демирчян, Л. Р. Нейман, Н. В. Коровкин, В. Л. Чечурин. — СПб.: Питер, 2003.— 463 с.

72. Гаврилов, С. В. Возможности Матлаб для построения математических моделей / С. В. Гаврилов, Д. А. Горшков // Наука. Технология. Производство - 2023 : Материалы Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 75-летию ООО «Газпром нефтехим Салават», Салават, 24-28 апреля 2023 года. Том Часть 1. - Салават: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2023. - С. 148-151.

73. Сарычева, С. А. Анализ модели надежности рельсовой цепи / С. А. Сарычева, В. А. Надежкин, А. О. Кочетова // Политранспортные системы : Материалы XII Международной научно-технической конференции. Том Часть 3. - Новосибирск: Сибирский государственный университет путей сообщения, 2022. - С. 150-153.

74. Разработка математической модели изолирующих стыков в комплексе с дроссель-трансформаторми / Е. М. Тарасов, С. А. Вельмин, В. А. Надежкин, А. Е. Тарасова // Наука и образование транспорту. - 2021. - № 1. -С. 316-320.

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

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

77. Ефанов, Д. В. Система мониторинга устройств железнодорожной автоматики на основе промышленного "Интернета вещей" / Д. В. Ефанов // Мир транспорта. - 2020. - Т. 18, № 6(91). - С. 118-134.

78. Ефанов, Д. В. Увязка систем управления с техническими средствами диагностирования и мониторинга объектов инфраструктуры / Д. В. Ефанов, Г. В. Осадчий, И. А. Аганов // Автоматика, связь, информатика. -2021. - № 6. - С. 25-29.

79. 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.

80. Ефанов, Д. В. Непрерывное диагностирование устройств СЦБ / Д. В. Ефанов, П. А. Плеханов // Автоматика, связь, информатика. - 2012. - № 6. - С. 18-20.

81. 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 c. - Текст : непосредственный.

82. 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.

83. Мишунин, В. В. Информационно-измерительные и управляющие систем [Текст] : учебно-методическое пособие / В. В. Мишунин, Е. В. Корсунова, В. И. Ищенко, А. В. Курлов. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2010. - 129 с.

84. Костюков В. Е. Создание многоуровневых информационно-управляющих 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.

85. Система диспетчерского контроля и диагностики устройств железнодорожной автоматики и телемеханики АПК-ДК. Система АПК-ДК «МГП "ИМСАТ". Типовые материалы для проектирования (4111111-ТМП) / Институт по проектированию сигнализации, централизации, связи и радио на железнодорожном транспорте «Гипротранссигналсвязь» - филиал ОАО «Росжелдорпроект». - СПб., 2011. - 30 с.

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

87. Шатковский, О. Ю. Защита от токов молнии и перенапряжений / О. Ю. Шатковский, В. В. Шабалин // Автоматика, связь, информатика. - 2013. - № 7. - С. 33-34.

88. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. - М.: Горячая линия - Телеком, 2011. - 608 с.

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

90. Основы цифровой схемотехники // Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. М.: Мир, 2001.- 312 с.

91. Шилин, А. Н. Методика построения динамических моделей измерительных преобразователей в форме схем замещения / А. Н. Шилин, А. В. Емельянов // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2006. - № 4(21). - С. 21-25.

92. Рубичев, Н. А. Моделирование измерительных информационных систем / Н. А. Рубичев // Мир транспорта. - 2012. - Т. 10, № 4(42). - С. 20-27.

93. Дж.Фидлер, К.Найтингейл. Машинное проектирование электронных схем:-М.-Высшая школа, 1985г.-216с.

94. Рубичев Н. А. Измерительные информационные системы. - М.: Дрофа, 2010.

95. Пузанкова Д. В. Микропроцессорные системы: Учеб. пособие для вузов / Спб.: Политехника, 2002.- 234 с.

96. Ефанов Д. В. Основы построения и принципы функционирования систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики : учеб. пособие / Д. В. Ефанов, А. А. Лыков. - СПб. : Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2012. - 59 с.

97. Локтюхин В.Н. Микропроцессорные системы сбора и первичной обработки импульсно аналоговой информации. Рязань: ООО «Сервис», 1999.156 с.

98. Аристова И.И., Корнеева А.И. Промышленные программно-аппаратные средства на отечественном рынке АСУТП. М.: НАУЧТЕХЛИТИЗДАТ, 2001.- 402 с.

99. Краус М., Кучбах Э., Вошни О.Г. Сбор данных в управляющих вычислительных системах. М.: Мир, 1987.- 294 с.

100. Тарасов, Е. М. Особенности реализации решающих устройств микропроцессорных классификаторов состояний рельсовых линий / Е. М. Тарасов, А. С. Белоногов // Известия Академии управления: теория, стратегии, инновации. - 2011. - № 5. - С. 40-46.

101. Локтюхин В.Н. Микропроцессоры и ЭВМ (в 4-х кн.), Учеб. пособие для вузов М.: Энергоатомиздат, 2000- 100 с.

102. Octagon Systems Embedded PCs For Extreme Environments, 6000 Series User's Manual. - Текст: электронный // [Сайт]. - URL: https://gesigor.ru/pdf/6010-20-30-40-50_mn.pdf (дата обращения: 20.04.2024)

103. 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.

ПРИЛОЖЕНИЕ А ПЕРЕЧЕНЬ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ ЖАТ В СИСТЕМАХ УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА И ДИАГНОСТИКИ

Таблица А.1 - Перечень контролируемых дискретных состояний

№ п/п Наименование Определяемая величина, вычисляемый показатель Способ контроля

1. Рельсовые участки

1.1 Контроль фактического состояния рельсовых участков Фактическая занятость и свободность Считывание дискретного состояния

1.2 Логическая занятость и свободность путей Ложная занятость, ложная свободность, проверка исключения враждебности, направление движения (голова поезда). Логический дополнительно может быть введено подтверждение ложной занятости для последующего использования рельсового участка

1.3 Логическая занятость и свободность стрелочно-путевых секций Ложная занятость, ложная свободность преждевременное размыкание. Логический Дополнительно может быть введено подтверждение ложной занятости для последующего использования рельсового участка

1.4 Логическая занятость и свободность участков пути Ложная занятость, ложная свободность, проверка исключения враждебности. Логический Дополнительно может быть введено подтверждение ложной занятости для последующего использования рельсового участка

1.5 Контроль макета рельсового участка Постановка на макет Контроль макета рельсового участка Считывание дискретного состояния

2. Стрелки, включая подвижные сердечники крестовин, сбрасывающие остряки, сбрасывающие башмаки

2.1 Контроль положения Фактическое положение Считывание дискретного состояния

2.2 Фиксация потери контроля положения Взрез стрелки Логический, потеря контроля при отсутствии команды перевода с учетом направления последовательности занятия рельсовых цепей.

№ п/п Наименование Определяемая величина, вычисляемый показатель Способ контроля

2.3 Контроль плотности Фактическое прижатие прижатия остряка к Считывание дискретного состояния

2.4 Нарушение рабочей цепи Перегорание предохранителя (пропадание фазы) Логический, прекращение перевода

2.5 Контроль автовозврата стрелок Перевод стрелки в охранное положение после использования в маршруте Логический, невыполнение команды установки в нормальное положение после 60 сек. (180 сек) выдержки времени

2.6 Контроль макета стрелки Постановка на макет. Контроль стрелки на макете Считывание дискретных состояний

2.7 Контроль неперевода стрелок Неполучение контроля требуемого положения после двукратного перевода Считывание дискретных состояний

3. Светофоры

3.1 Индикация сигнальных показаний Фактическое сигнальное показание Считывание дискретного состояния