АНАЛИЗ ПРИЧИН ОТКАЗОВ КЛАССИФИКАТОРОВ СОСТОЯНИЙ РЕЛЬСОВЫХ ЛИНИЙ

Сизов К.В.¹, Тарасов Е.М.²

¹Аспирант; ²Доктор технических наук, Самарский государственный университет путей сообщения

АНАЛИЗ ПРИЧИН ОТКАЗОВ КЛАССИФИКАТОРОВ СОСТОЯНИЙ РЕЛЬСОВЫХ ЛИНИЙ

Аннотация

В статье рассмотрен поток отказов рельсовых цепей, а так же  анализ отказов устройств автоматики и телемеханики для улучшения функционирования классификаторов состояния рельсовых линий путем оценки тренда изменения параметров и создания прогнозной модели.

Ключевые слова: классификатор, прогнозная модель, поток отказов.

Sizov K.B.¹, Tarasov E.M.²

¹Postgraduate student, ²Doctor of Technical Sciences, Samara State University of Railways

ANALYSIS OF REASONS FOR THE REFUSAL OF RAIL CLASSIFIERS LINES

Abstract

The article describes the flow of failures of track circuits, as well as failure analysis devices for automatic and remote control to improve the performance of rail lines classifiers by estimating the trend changes of parameters and creating a predictive model.

Keywords: classifier, predictive model , the flow of failures

Системы интервального управления движения поездов базируются на информации классификаторов состояний рельсовых линий, которые, в свою очередь, получают информацию о свободном, занятом, исправном или неисправном состояниях рельсовых линий (РЛ), от рельсовых цепей – датчиков первичной информации. Следовательно, на них накладываются особые требования: высокая степень эксплуатационной надежности и безопасности функционирования, обеспечение устойчивой работы в условиях воздействия внутренних (изменение первичных параметров РЛ) и внешних (различного рода помехи, нестабильность характеристик источников питания) возмущений, живучести системы в целом. Диапазон изменения возмущающих воздействий весьма широк, например, проводимость изоляции рельсовых линий реально изменяется от 10 до 0,02 См/км, при нормативном от 1 до 0,02 См/км, что приводит к значительным колебаниям уровня сигнала в рельсовых линиях.  По сетевым данным около 21% отказов в работе систем контроля состояний рельсовых линий происходит вследствие воздействия данного рода возмущения /1/.

Анализ причин отказов устройств автоматики и телемеханики, вызвавших задержки поездов показывает, что практически 70% всех задержанных поездов приходится на отказы по эксплуатационным причинам. Следовательно, качественное выполнение графика технического процесса обслуживания и квалифицированный персонал позволяют снизить сбои в графике движения поездов и существенно повысить безопасность. При построении устройств автоматики и телемеханики, в первую очередь, решается задача обеспечения безопасности. Безопасной является система, которая при возникновении неисправностей элементов внутренней структуры схемы не оказывает воздействия на объекты управления /2/. В современных устройствах автоматики и телемеханики сочетаются стратегии безотказности (reliability), отказоустойчивости (faulttolevance) и безопасного поведения при отказах (fail-safe) /3/.

Для станционных классификаторов состояний рельсовых линий– характерно появление постепенных и внезапных отказов. Если внезапные отказы наступают в дискретные моменты времени, то при постепенных отказах можно оценить тренд изменения параметров и, при неизменности других параметров, можно построить прогнозную модель.

Рассмотрим поток отказов рельсовых цепей как наименее надежных устройств станционных систем автоматики и телемеханики.

Анализ потока отказов основных устройств автоматики и телемеханики, представленных в таблице, показывает, что около 30% отказов всех устройств автоматики и телемеханики приходится на рельсовые цепи. Это объясняется тяжелыми условиями их эксплуатации вследствие значительных нагрузок (увеличение нагрузки на ось подвижного состава с 25 до 30 т), колебаний температуры и влажности окружающей среды, интенсивного засорения балластного материала сыпучими грузами и др.

Таблица 1 - Анализ потока отказов основных устройств автоматики и телемеханики

Параметр потока отказов рельсовых цепей  определяется как отношение среднего числа отказов восстанавливаемой рельсовой цепи за произвольно малую его наработку к значению этой наработки /4/:

\[\omega (t)=\underset{\Delta t\to 0}{\mathop{\lim }}\,\frac{M\left[ n(t+\Delta t) \right]-M\left[ n(t) \right]}{\Delta t}\]

где M[n(t+Δt)], M[n(t)] - математическое ожидание числа отказов рельсовой цепи за время (t+Δt).

Статистический параметр потока отказов рельсовой цепи:

\[{{\omega }_{}}(t)=\frac{n(\Delta t)}{{{N}_{0}}\Delta t}\]

Рассмотрим параметры потока отказов рельсовых цепей в целом и по ее элементам.

1. Параметр потока отказов рельсовых цепей для станционной АТ /4/:

\[{{\omega }_{}}(t)=55\times {{10}^{-6}}{{}^{-1}}\]

Наиболее характерными отказами рельсовых цепей являются нарушение изоляции стрелочного узла (25%); обрыв или плохой контакт соединителей (29,7%); понижение сопротивления изоляции рельсовых линий (13%); закорачивание рельсовых линий посторонними предметами (18,7%) и др.

2. Параметр потока отказов изолирующих стыков:

\[{{\omega }_{}}(t)=(9,2\div 13,7)\times {{10}^{-6}}{{}^{-1}}\]

Нарушение изоляции стыка происходит вследствие «сгона» рельсов и выдавливания изоляционной прокладки между торцами рельсов, вследствие воздействия на рельсы повышенной температуры окружающего воздуха, а также динамического воздействия на все элементы изоляции стыка.

3. Параметр потока отказов у стыковых соединений токопроводящих стыков:

\[{{\omega }_{}}(t)=(11\div 16,5)\times {{10}^{-6}}{{}^{-1}}\]

Основные причины повреждения стыковых соединителей приварного типа: коррозия, некачественная приварка, потеря контакта между тросом и наконечником. Характерными отказами штепсельных соединителей являются: нестабильность переходного сопротивления «штепсель-рельс» вследствие нестандартного размера отверстий в рельсах, потеря контакта между тросом и наконечником.

В настоящее время технология технического обслуживания устройств автоматики и телемеханики базируется на использовании Инструкции ЦШ-720-14 /5/ в соответствии с графиками установленной формы, регламентирующими периодичность и виды работ.

В основе этой технологии находится планово-предупредительный метод технического обслуживания (ТО), представленный на рис.1 в виде структурно-функциональной схемы /6/.

Рис. 1 – Структурно-функциональная схема процесса технического обслуживания устройств автоматики и телемеханики

Согласно Инструкции работы, связанные с контролем и измерением параметров устройств автоматики и телемеханики, выполняются в основном в строгом соответствии с технологическими картами. Графиками ТО предусмотрено:

• измерение параметров, запись формы сигналов;
• измерение напряжения, тока, сопротивления и частоты переменного тока;
• измерение кодовых и модулированных сигналов;
• измерение сопротивления изоляции электрических цепей;
• измерение временных параметров;
• измерение разности фаз;
• измерение напряжения в фидерах и др.

В процессе восстановления после отказов проводятся однократные ремонтно-восстановительные работы для устранения неисправностей.

Для поддержания работоспособности выполняются периодические работы по ТО, направленные на предупреждение и выявление возможных неисправностей, но циклический контроль малоэффективен из-за возможности появления отказов между циклами проверки. В связи с этим, необходимо создание модулей и алгоритмов обработки и принятия решений по определению качественного и количественного состояния контролируемых объектов, в частности изолирующих стыков. с определением характера предотказного состояния, с целью оказания помощи обслуживающему персоналу по выявлению и устранению отклонений в режимах работы устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.

Литература

1. Тарасов Е.М. Принципы распознавания в классификаторах состояний рельсовых линий. –М.: «Маршрут», 2003.-156с.
2. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Христов Х.А., Гавзов Д.В. Методы построения безопасных и микроэлектронных систем железнодорожной автоматики / Под ред. Вл.В. Сапожникова. – М.: Транспорт, 1995. – 272 с.
3. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Талалаев В.И. и др. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Термины и определения // Автоматика, телемеханика и связь. – М., 1992. – № 4. – С. 30-32.
4. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Шаманов В.И. Надежность систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / Под ред. Вл.В. Сапожникова. – М.: Маршрут, 2003. – 263 с.
5. Инструкция по технической эксплуатации устройств и систем сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) ЦШ-720-14. – М.: ОАО «РЖД», 2014. Утверждена и введена в действие Распоряжением ОАО «РЖД» от 17.04.2014 года № 2150р. – 93 с.
6. URL: http: // nilksa.ru.

Refernces

1. E.M. Tarasov The principles of recognition in the qualifiers of rail lines. -M .: "Route" , 2003 - 156c .2.
2. Sapozhnikov VV Sapozhnikov Vl , Christ HA, Gavzov DV Methods for constructing safe and microelectronic systems of railway automation / Ed . Vl.V. Sapozhnikov . - M .: Transport , 1995. - 272 p.3.
3. Sapozhnikov VV Sapozhnikov Vl , Talalaev VI et al . Safety of railway automation and remote control . Terms and definitions // Automation , Remote Control and Communication . - M. ​​, 1992. - № 4. - pp 30-32 .4.
4. Sapozhnikov VV Sapozhnikov Vl , Vladimir Shamanov Reliability of systems of railway automation , remote control and communication : A manual for schools railway Transport / Ed . Vl.V. Sapozhnikov . - M .: The route , 2003. - 263 p.5.
5. Instructions for the technical operation of devices and alarm systems, centralization and blocking ( SCB ) TSSH - 720-14 . - M .: JSC "Russian Railways" , 2014 approved and put into effect the disposal of OAO "Russian Railways" from 17.04.2014 , the number 2150r . - 93 .
6. URL: http: // nilksa.ru.