Готовий до споживання. Основними методами рішення сформованої ситуації є

Скачать 3.24 Mb.

Название	Основними методами рішення сформованої ситуації є
Анкор	Готовий до споживання.doc
Дата	13.10.2017
Размер	3.24 Mb.
Формат файла
Имя файла	Готовий до споживання.doc
Тип	Рішення #10844
страница	1 из 4

1 2 3 4

Вступ
Відомо що витрати на забезпечення надійності й усунення наслідків відмов становлять значну частину вартості пристроїв СЗАТ. Так витрати на резервування становлять від 10 до 60 %, а витрати на профілактичне обслуговування до 14% капітальних вкладень. Основним типом споруджуваних пристроїв СЗАТ протягом декількох десятиліть була релейна апаратура, яка має значні габарити, матеріалоємність, енергоспоживання та потребує істотних експлуатаційних витрат. Моральне й фізичне старіння подібних пристроїв й великі витрати на її експлуатацію затримують підвищення техніко-економічної ефективності систем регулювання й безпеки руху поїздів. Релейні системи, у більшості, вичерпали свій ресурс й вимагають серйозного перегляду технології їх перевірки та обслуговування.

У той же час, масштабність і складність існуючої системи робить абсолютно неможливої її "моментальну" модернізацію, тим більше, що такої модернізації має підлягати й переважна більшість загальних технологічних процесів залізничного транспорту.

Основними методами рішення сформованої ситуації є:

- поступовий перехід на нову й більше перспективну елементну базу, що забезпечить поліпшення характеристик СЗАТ у напрямку зниження матеріалоємності й енергоємності, а також зменшення експлуатаційних витрат;

- впровадження засобів контролю й діагностики для переходу на прогресивні методи обслуговування комплексу технічних засобів (КТС);

- застосування принципів і сучасних технічних можливостей побудови завадозахищених й відмовостійких систем керування;

- реалізація функціональних можливостей сучасного централізованого керування експлуатацією залізниць (АСОУП, ЕДЦУ);

- розробка нових функціональних принципів побудови пристроїв СЗАТ, необхідних для висунутих сучасних вимог організації руху поїздів.

Дуже важливо реалізувати поступовий перехід до нових систем СЗАТ, без шкоди для експлуатованої протягом перехідного періоду. Найбільш ефективна комплексна модернізація технічних засобів по окремих службах залізничного транспорту, зв'язаним потім єдиними системами.

При виборі варіантів технічних рішень перевага варто віддавати перспективним технологічним рішенням зі скороченням кількості вилученого напільного встаткування й максимально можливим використанням мікропроцесорних пристроїв (МПУ) [1].

У процесі модернізації повинен бути реалізований комплексний перехід від принципів індустріального монтажу (ЭЦІ) і контейнерного (ЭЦК) до повністю мікропроцесорних систем, де як проміжний етап можуть бути використані досвідчені зразки гібридних пристроїв, що сполучають у собі як релейні, так і мікропроцесорні пристрої.

Оскільки створення нових систем СЗАТ досить тривалий процес, особливо важливого значення набуває питання декомпозиції всієї системи на окремі компоненти, які можуть незалежно розроблятися й здаватися в експлуатацію.

Найбільша частина відмов пристроїв залізничної автоматики приходиться на колійні пристрої, а саме елементи рейкових кіл, стрілочних переводів, а також кабельні лінії, відсоток відмов яких з часом збільшується, у зв’язку з старінням. Відповідно до цього необхідно провадити періодичний контроль їх параметрів та обслуговування. Згідно з Інструкцією по обслуговуванню пристроїв СЦБ, кабельні лінії мають перевірятися один раз в квартал з вимірюванням опору ізоляції. Але такий огляд не може захистити від раптових відмов, короткого замикання, сполучення жил та ін. у зв’язку з земляними роботами, впливу навколишнього середовища і т.д.

Відмови кабельної лінії потребують значного часу на їх усунення та приводять к великим затримкам поїздів. Таким чином розробка автоматизованого комплексу для безперервного контролю стану кабельних ліній є актуальною та важливою для практики роботою.

Мета даної роботи вивчити принципи роботи існуючих сучасних автоматизованих систем контролю й діагностування. І взявши за основу останні досягнення в цих областях розробити методи, алгоритми й програмні засоби контролю технічного стану й первинного діагностування кабельних ліній на станції.
1 Аналіз надійності кабельних ліній

1.1 Особливості системного підходу до рішення задач управління

Як свідчить статистика на кабельні лінії припадає від 8 до 10 відсотків відмов, в той час коли, наприклад, на рейкові кола припадає від 25 до 36 відсотків відмов, але на знаходження і усунення відмов на кабельній лінії йде набагато більше часу ніж на рейкових колах. Це призводить до великих затримок руху поїздів і більших грошових втрат! Тому є необхідність у створенні методів, які зменшують час на виявлення і усунення відмов кабельних ліній. Для цієї мети служать прилади, що працюють на основі імпульсних методів, імпульсні рефлектометри і вимірювачі хвилевих процесів.

1.1.1 Загальні поняття теорії систем і системного аналізу

Виберемо золоту середину і далі розумітимемо термін система як сукупність (множина) окремих об’єктівз неминучими зв'язкамиміж ними.

Більш важливо зрозуміти перевагу погляду на цей світ з позицій системного підходу: можливість ставити і вирішувати, принаймні, два завдання:

· розширити і поглибити власні уявлення про механізм взаємодій об'єктів в системі; вивчити і, можливо, відкрити нові її властивості;

· підвищити ефективність системи в тому плані її функціонування, який цікавить нас більше всього.

Завдання і принципи системного підходу залишаються незмінними, не залежними від природи об'єктів в системі.

Для нас інтерес представляє системи СЦБ, а глобальним завданням системного підходу - поліпшення безпеки і ступеня контролю наших систем .

Тому для нас предметом системного аналізу будуть питання збору, зберігання і обробки інформації про залізничні об'єкти і технологічні процеси.

1.1.2 Суть і принципи системного підходу

ТССА, як галузь науки, може бути розділена на дві, достатньо умовні частини:

·теоретичну: що використовує такі галузі як теорія вірогідності, теорія інформації, теорія ігор, теорія графів, теорія розкладів, теорія рішень, топологія, аналіз чинника і др.;

· прикладну: засновану на прикладній математичній статистиці, методах дослідженні операцій, системотехніці і т.п. Таким чином, ТССА широко використовує досягнення багатьох галузей науки і це “захоплення” безперервно розширюється.

Разом з тим, в теорії систем є своє “ядро”, свій особливий метод - системнийпідхіддо виникаючих завдань. Суть цього методу достатньо проста: всіелементисистеми і всіопераціїв ній повинні розглядатися тількияк одне ціле, тільки в сукупності, тільки увзаємозв'язкуодин з одним.

Плачевний досвід спроб рішення системних питань з ігноруванням цього принципу, спроби використання "містечкового" підходу досить добре вивчений. Локальні рішення, облік недостатнього числа чинників, локальна оптимізація - на рівні окремих елементів майже завжди приводили до неефективного в цілому, а іноді і небезпечному по наслідках, результаті.

· Отже, перший принцип ТССА - це вимога розглядати сукупність елементів системи як одне ціле або, жорсткіше, - заборона на розгляд системи як простого об'єднання елементів.

· Другий принцип полягає у визнанні того, що властивості системи не просто сума властивостей її елементів. Тим самим постуліруєтся можливість того, що система володіє особливими властивостями, яких може і не бути у окремих елементів.

· Вельми важливим атрибутом системи є її ефективність. Теоретично доведено, що завжди існує функціяцінностісистеми - у вигляді залежності її ефективності (майже завжди це економічний показник) від умов побудови і функціонування. Крім того, ця функція обмежена, а значить можна і потрібно шукати її максимум. Максимум ефективності системи може вважатися третім її основним принципом.

· Четвертий принцип забороняє розглядати дану систему у відриві від навколишнього її середовища - як автономну, відособлену. Це означає обов'язковість обліку зовнішніх зв'язків або, в більш загальному вигляді, вимога розглядати аналізовану систему як частину (підсистему) деякої більш загальної системи.

· Погодившись з необхідністю обліку зовнішнього середовища, визнаючи логічність розгляду даної системи як частини деякій, більшою її, ми приходимо до п'ятого принципу ТССА - можливості (а іноді і необхідності) ділення даної системи на частини, підсистеми. Якщо останні виявляються недостатньо прості для аналізу, з ними поступають точно також. Але в процесі такого ділення не можна порушувати попередні принципи - поки вони дотримані, ділення виправдане, дозволене в тому сенсі, що гарантує застосовність практичних методів, прийомів, алгоритмів рішення задач системного аналізу.

Все викладене вище дозволяє формалізувати визначення терміну системау вигляді - багаторівнева конструкціязелементів, що взаємно-діють, об'єднуються в підсистеми декількох рівнів для досягнення єдиної мети функціонування (цільовій функції).

1.1.3 Наявність декількох цілей – багатокритеріальність системи

Вельми часто етап змістовної постановки завдання системного аналізу приводить нас до висновку про наявність декількох цілей функціонування системи. Порушення цих умов або неможливо (тоді не буде самої системи), або свідомо приводить до неприпустимих наслідків для зовнішнього середовища. Коротше кажучи, ситуація, коли мета всього одна і досягти її потрібно за всяку ціну, практично неймовірна.

У нашому випадку система складається з 6 складових, які мають рівнозначну важливість для загальної структури (без кожної з них система не функціонуватиме). Потрібно обчислити важливість кожної складової, тобто визначити відносну вагу по відношенню один до одного. Що дасть нам можливість визначити, якій складовій приділяти більшу увагу, і можливо збільшити ступінь контролю, упроваджуючи нові системи для збільшення безпеки структури в цілому.

Вагові коефіцієнти цілей в нашій моделі не рівні, оскільки самі складові мають різну структуру, і різний принцип роботи.

Дуже рідко вагові коефіцієнти визначаються однозначно по “фізичному сенсу ” завдання системного аналізу. Найчастіше ж, їх відшукання можна називати “призначенням ”, “придумуванням ”, “прогнозом ” - тобто ніяк не "науковими" діями.

Іноді, як не дивно це звучить, вагові коефіцієнти призначаються шляхом голосування - явного або таємного. Річ у тому, що в ситуаціях, коли немає числового методу оцінки ваги мети, реальним виходом з положення є використання накопиченогодосвіду.

Таблиця 1.1

Показники надійності об'єктів ЕЦ

Параметр	Значення параметра для об'єктів
Параметр	Світлофори	Електропривод	Рейкові кола	Постові пристрої	Джерела живлення	Маневрові колонки	Кабельні лінії
Середня тривалість затримки одного потягу, хв.	9.7	18.1	11.6	12.5	9.9	21	13.2
Середня тривалість затримки потягу на одну відмову, хв.	6.21	11.95	4.99	4.25	8.6	22.26	12.8
Число затриманих потягів, середнє на одну відмову	0.64	0.66	0.43	0.34	0.87	1.06	0.97
Число затриманих потягів на тисячу маршрутів	0.08	0.09	0.1	0.015	0.02	0.015	0.03
Середня тривалість відмов, хв.	28.1	32.3	30.8	21.1	23.2	70.6	67.9

Користуючись даними даної таблиці знайдемо коефіцієнти, які впливають на визначення важливості кожної з відмов по відношенню один до одної, для того щоб визначити на які з відмов треба звертати більшу увагу. На це впливають такі фактори, як середня тривалість затримки одного потягу, середня тривалість затримки потягу на одну відмову, число затриманих потягів, середнє на одну відмову, число затриманих потягів на тисячу маршрутів, середня тривалість відмов. Присвоїмо кожному з факторів свій коефіцієнт: К1, К2, К3, К4, К5 відповідно.

Розрахуємо ці коефіцієнти для світлофорів:

К = А/А_{спільне} ;

;

К₀ = К1*К2*К3*К4*К5

А_{спільне}1= 9,7+18,1+11,6+12,5+9,9+13,2=75

К1 = 9,7/75=0,13

А_{спільне}2= 6,21+11,95+4,99+4,25+8,6+12,8=48,8

К2 = 6,21/48,8=0,127

А_{спільне}3= 0,64+0,66+0,43+0,34+0,87+0,97=3,91

К3 = 0,64/3,91=0,16

А_{спільне}4=0,08+0,09+0,1+0,015+0,02+0,03=0,335

К4 = 0,08/0,335=0,24

А_{спільне}5= 28,1+32,3+30,8+21,1+23,2+67,9=203,4

К5 = 28,1/203,4=0,14

К₀ = 0,13*0,127*0,16*0,24*0,14=0,00009

Розрахуємо коефіцієнти для електроприводів:

К1 = 18,1/75=0,24

К2 = 11,95/48,8=0,24

К3 = 0,66/3,91=0,17

К4 = 0,09/0,335=0,27

К5 = 32,3/203,4=0,16

К₀ = 0,24*0,24*0,17*0,27*0,16= 0,00042

Розрахуємо коефіцієнти для рейкових кіл:

К1 = 11,6/75=0,15

К2 = 4,99/48,8=0,1

К3 = 0,43/3,91=0,11

К4 = 0,1/0,335=0,3

К5 = 30,8/203,4=0,15

К₀ = 0,15*0,1*0,11*0,3*0,15=0,00007

Розрахуємо коефіцієнти для постових пристроїв:

К1 = 12,5/75=0,17

К2 = 4,25/48,8=0,09

К3 = 0,34/3,91=0,09

К4 = 0,015/0,335=0,04

К5 = 21,1/203,4=0,1

К₀ = 0,17*0,09*0,09*0,04*0,1=0,000006

Розрахунок коефіцієнтів для джерела живлення:

К1 = 9,9/75=0,13

К2 = 8,6/48,8=0,18

К3 = 0,87/3,91=0,22

К4 = 0,02/0,335=0,06

К5 = 23,2/203,4=0,11

К₀ = 0,13*0,18*0,22*0,06*0,11=0,000034

Розрахунок коефіцієнтів для кабельних ліній:

К1 = 13,2/75=0,176

К2 = 12,8/48,8=0,26

К3 = 0,97/3,91=0,25

К4 = 0,03/0,335=0,09

К5 = 67,9/203,4=0,33

К₀ = 0,176*0,26*0,25*0,09*0,33=0,00034

Для подальшого розрахунку, розглянемо статистику табл. 1.2 за 1998-2002 роки у відсотковому відношенні з загальної кількості відмов по службі Ш:

Таблиця 1.2

	1998	1999	2000	2001	2002
Світлофори	4,5%	6%	6,9%	9,9%	10%
Електроприводи	12,7%	10,5%	10,9%	12,5%	10,4%
Рейкові кола	34,6%	38%	28,1%	24,3%	25,3%
Постові пристрої	7,2%	9,1%	11,8%	12,1%	16,5%
Джерела живлення	4,2%	3,2%	3,1%	2,8%	3,3%
Кабельні лінії	8,2%	7,8%	7,7%	9,3%	10,6%

Кабельні лінії відносяться до групи достатньо ненадійних пристроїв ЗАТ. Параметр потоку відмов кабелю з розрахунку на 1 км. незалежно від числа жил знаходиться в середньому в межах (1,0... 1,6) ∙10^-6 ч^-1 при інтенсивності відмов ізоляції кабелю близько 0,15 • 10^-6 ч^-1 і жил кабелю 0,08 • 10^-6 ч^-1. На пошкодження кабелю доводиться 48 % відмов, на пониження ізоляції - 24,7 %, на обриви жив - 16,8 %, на повідомлення жил - 8 % і на інші причини - 2,5 % [39, 43].

Пошкодження кабелю відбуваються:

- із-за стихійних лих, попадання тягових струмів і грозових
розрядів;

- від механічних дій і впливу навколишнього середовища;

- із-за порушень правил виробництва земляних робіт і ін.

Обриви кабелю і окремих жил нерідко відбуваються з вини працівників служби СЦБ, інших служб і організацій, заводів-виготівників, зловмисників:

- при земляних роботах, що проводяться в районі кабельних трас працівниками дистанцій сигналізації і зв'язку або іншими організаціями, зокрема у присутності електромеханіка, що не знає кабельну трасу;

- із-за укладання кабелю на глибину менше нормативною;

- із-за корозії кабелю, що тривалий час пролежав перед обробленням у вологому середовищі;

- унаслідок невідповідності кабельної траси кабельному плану;

- у тому випадку, коли роботи проводяться без узгодження з дистанцією сигналізації і зв'язку.

При транспортуванні кабель піддається ударам і вібраціям, а при прокладці і монтажі згинається спочатку в кабелеукладальнику, а потім при викладенні кінців кабелю (у формі котловану). Зміни швидкості руху і вимушені зупинки кабелеукладальника приводять до появи в кабелі розтягуючих зусиль. Механічні дії на кабель надають також ті, що просіли ґрунту, вібрації на ділянках з кабельною трасою, що проходять під дорогами з інтенсивним рухом або уздовж них. В результаті ушкоджується кабельна оболонка, що приводить до погіршення електричних характеристик кабелю.

З кліматичних дій найбільш шкідливі для кабельних ліній зміни температури і вологість. Із зміною температури міняється опір жил кабелю. При пониженні температури погіршуються ударна в'язкість і міцність на розтягування ізоляційних матеріалів; розтріскується або розривається захисний джутовий покрив, просочений бітумом; підвищується відносна вологість усередині кабелю. Волога сприяє руйнуванню захисних оболонок кабелю, оскільки що потрапила навіть в найдрібніші тріщини вода в зимовий час замерзає і, розширюючись, збільшує тріщини. Волога може проникнути всередину кабелю через пластмасові оболонки унаслідок дифузії.

Кабелі в свинцевій, пластмасовій і полівінілхлоридній оболонках ушкоджуються гризунами, а верхні джутові покриви броньованих кабелів можуть руйнуватися цвіллю. Грозові розряди, силові установки і могутні радіостанції також надають дії, що у ряді випадків заважають.

У міру старіння кабелю у полівінілхлоридних оболонок знижуються морозостійкість і ізоляційні властивості. Процес старіння прискорюється під впливом хімічних середовищ, високих температур і напруженості електричного поля, механічних дій.

Умови виробництва робіт в межах охоронних зон і просік на трасах ліній зв'язку і радіофікації, а також на трасах кабелів залізничного транспорту визначені відповідною нормативно-технічною документацією. Порушення цих вимог досить часто стають причиною пошкоджень (зазвичай розривів) кабелів.

До найбільш небезпечних відмов кабельних і повітряних ліній СЖАТ відносяться повідомлення або заземлення різних жил і проводів, слідством чого можуть бути помилковий контроль вільності рейкового ланцюга, помилкова поява вирішуючого сигналу, переклад стрілки під складом і інш. Для виключення цього жили і дроти повинні бути надійно ізольовані один від одного і від землі.

Короткі замикання жил кабелю відбуваються зазвичай із-за пошкоджень кабелю при путніх роботах або сторонніми особами, при спалюванні трави в районі кабельних трас і інш.

Опір ізоляції кабелю в процесі експлуатації знижується унаслідок неякісного оброблення зовнішніх або підземних муфт, попадання води в зовнішні муфти, пошкодження оболонки кабелю, поганої герметизації групових муфт, неякісного заводського виготовлення.

Нижня допустима межа опору ізоляції монтажу складає 1 кОм на 1 В робочої напруги, тобто не допускається струм витоку більше 1 мА. Ця норма вибиралася по характеристиках реле типа НР-1 -1000, відпуску якоря 2,5 мА, що має струм. Проте в СЖАТ застосовуються і чутливіші реле. В даний час як норма електричної ізоляції для кабелів СЦБ при відключеному монтажі прийнята величина не меншого 15 мОм на 1 км. довжини.

Електричний опір постійному струму жили кабелю при її діаметрі, рівному 1 мм, повинен бути не більше 23,3 Ом/км., а при діаметрі жили 0,8 мм - не більше 36,6 Ом/км..

Для реле і інших елементів СЖАТ, що включаються через кабельні або повітряні лінійні ланцюги, передбачається двополюсне відключення. Небезпечним в таких ланцюгах є пробій ізоляції на землю або погіршення ізоляції як мінімум в двох місцях. Проте гарантоване запобігання появі небезпечних обхідних шляхів для сигнального струму вимагає негайного усунення першого погіршення ізоляції жив або проводів лінійних ланцюгів.

Закачування в сердечник кабелю рідкого гідрофобного заповнювача дозволяє практично виключити відмови, викликані пониженням опори ізоляції кабелю.

Кабелі обробляються в кабельних муфтах, стійках і ящиках, усереднені параметри відмов яких приведені в табл. 1.3.

Таблиця 1.3

1 2 3 4