CC BY
17
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Клычева, Н. А. Эффективность внедрения цифровых моделей в области грузовых перевозок [Текст] / Н. А. Клычева, Е. С. Прокофьева // Известия Транссиба/ Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2019. -№ 3 (39). - С. 110 - 118.
Klycheva N. A., Prokofieva E. S. Efficiency of digital models implementation in the field of freight transport. Journal of Transsib Railway Studies, 2019, vol. 3, no. 39, pp. 110 - 118 (In Russian).
УДК 658.5: 656.259.12
М. М. Соколов
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
ЛОКАЛИЗАЦИЯ ОТКАЗОВ В АППАРАТУРЕ РЕЛЕЙНОГО КОНЦА СТАНЦИОННОЙ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ ТОНАЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ
Аннотация. В статье описана возможность использования алгоритмов диагностирования для снижения времени поиска и устранения повреждений применительно к конкретной задаче поиска повреждения в аппаратуре релейного конца станционной тональной рельсовой цепи. Целью работы является обоснования необходимости учета сложности обследования при составлении этих алгоритмов. Рассчитаны условные вероятности, диагностические веса, частные и общие диагностические ценности. На основании проведенных вычислений составлены алгоритмы диагностирования без учета и с учетом сложности обследования аппаратуры релейного конца тональной рельсовой цепи. Показан эффект от учета сложности обследования при составлении алгоритмов. Результаты работы, представленные в статье, могут быть использованы при техническом обслуживании систем автоматики действующих железных дорог.
Ключевые слова: рельсовая цепь, путевой приемник, генератор, диагностирование, алгоритм диагностирования, диагноз, диагностический признак.
Maxim M. Sokolov
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
SEARCH FOR FAILURES OF RECEIVER END DEVICES OF TONAL RAIL
CIRCUITS ON STATION
Abstract. The article describes the possibility of applying diagnostic algorithms, taking into account the complexity of the examination, applied to a specific problem of searching for damage in receiver of station's tonal track circuit. The aim of the work is to justify the need to take into account the complexity of the survey when compiling these algorithms. The order of compiling the diagnostic algorithm is shown, conditional probabilities, diagnostic weights, private and general diagnostic values are calculated. On the basis of the calculations performed, algorithms for diagnosing taking into account the complexity of the examination in receiver of the tonal track circuit was compiled. The work results presented in the article can be usedfor technical maintenance of automation systems of operating railways.
Keywords: track circuit, a track receiver, a generator, diagnosing, diagnosis algorithm, diagnostic indication
Согласно «Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года» одними из целевых параметров ее реализации являются внедрение рельсовых цепей тональной частоты (ТРЦ) с цифровой обработкой информации и разработка новых комплексных систем диагностики и мониторинга объектов инфраструктуры.
Задачей, на решение которой направлено совершенствование технологии устранения повреждений в устройствах железнодорожной автоматики, является снижение времени устранения этих повреждений с целью минимизации времени простоя или времени нарушения условий безопасности движения поездов.
Снижение времени устранения повреждения может быть достигнуто за счет изменения технологии обслуживания устройств [1, 2] или оптимизации процесса локализации отказа
(поиска места повреждения) путем применения оптимальной последовательности проверок и правил обработки их результатов (алгоритмов диагностирования) [3 - 5].
Без проведения каких-либо измерений или проверок первичную информацию об отказе в ТРЦ электромеханик может получить по индикации на путевом генераторе (ГП3) и путевых приемниках (ПП). В работах [6, 7] показано, что на основании этой индикации можно определить одно из следующих состояний (диагнозов) системы:
Do - ТРЦ исправна;
D1 - отказ связан с электропитанием оборудования ТРЦ;
D2 - отказ в схеме ГП3 (в том числе его электропитание);
D3 - отказ оборудования первого релейного конца ТРЦ, в том числе его части рельсовой линии;
D4 - отказ оборудования второго релейного конца ТРЦ, в том числе его части рельсовой линии;
D5 - отказ оборудования питающего конца ТРЦ.
Дальнейшая локализация отказа аппаратуры ТРЦ требует от электромеханика СЦБ дополнительных действий, таких как проведение измерений, визуальная проверка элементов, изменение электрической схемы и т. п. При этом если для диагнозов D0 - D2, эти действия необходимо производить в одном месте (на посту ЭЦ) и в целом отказ локализуется довольно быстро, то для диагнозов D3 - D5 часть действий по проверке гипотез необходимо выполнять на напольном оборудовании. В данной ситуации неправильно выбранная последовательность действий приведет к большим временным затратам на перемещение и, как следствие, на суммарное время локализации и устранения отказа.
Рассмотрим возможность построения оптимальной последовательности проверок при локализации отказов в ТРЦ с учетом затрат времени для состояний D3 и D4 при следующих ограничениях:
ТРЦ находится в состоянии «ложной занятости» (на аппарате управления ДСП имеется соответствующая индикация);
электромехаником, находящимся в релейном помещении, на основании индикации на ГП3 и ПП [7] сделан вывод о том, что произошел отказ оборудования соответствующего релейного конца ТРЦ (в том числе его части рельсовой линии);
рассматривается только одиночный отказ.
Последовательность действий для случаев отказа аппаратуры первого ^3) и второго ^4) релейных концов РЦ должна быть одинаковой и различаться она должна только релейным концом РЦ.
Развернутая схема оборудования первого релейного конца РЦ и его части рельсовой линии приведена на рисунке 1 [8, 9].
№ 3( 201
Доступные электромеханику точки для проведения измерений согласно рисунку 1 следующие:
к31 - контакты клеммной колодки путевого приемника; к32 - клеммы кроссового статива;
к33 - клеммы для подключения кабеля к трансформатору; к34 - выводы трансформатора для подключения к рельсам; к35 - рельсы на релейном конце РЦ;
к36 - рельсы на протяжении рельсовой линии от релейного конца к питающему. Представленная система на основании перечисленных точек, доступных для измерений, может находиться в следующих состояниях: D31 - отказ ПП данного релейного конца;
D32 - отказ постового оборудования от ПП до кроссового статива; D33 - отказ кабеля, соединяющего постовое и напольное оборудование; D34 - отказ трансформатора данного релейного конца;
D35 - отказ устройств подключения трансформатора (перемычек) к рельсовой линии; D36 - отказ элементов рельсовой линии до места измерения к36; D37 - отказ элементов рельсовой линии после места измерения к36.
Соответствие между значениями диагностических признаков и диагнозами приведено в таблице 1.
Таблица 1 - Связь значений диагностических признаков с диагнозами
Значение признаков
Диагноз кз1 кз2 к кз4 кз5 кзб
Гз1 1 1 1 1 1 1
Гз2 0 1 1 1 1 1
Гзз 0 0 1 1 1 1
Гз4 0 0 0 1 1 1
Г 35 0 0 0 0 1 1
Гзб 0 0 0 0 0 1
Гз7 0 0 0 0 0 0
В соответствии с методикой, приведенной в работах [4, 6], рассчитаем информационный вес каждой реализации диагностического признака в каждом из диагнозов по выражению:
(к.)=^2 /, (1) ; р(кР)
где Р(к. / )- вероятность появления интервала s (значения) признака к. для объектов с диагнозом ;
Р(к ) - вероятность появления этого интервала (значения) у всех объектов с различными диагнозами.
Для объективной оценки степени влияния признаков на установление конкретного диагноза Di в системе диагнозов Г рассчитаем информационную ценность каждого обследования.
Для т-разрядного признака в диагнозе Di частная диагностическая ценность обследования определяется по выражению [3, 4]:
т
^ %) = Х Р%А) ^ (к.). (2)
5=1
Общая диагностическая ценность обследования по признаку к. для всей системы диагнозов D будет рассчитываться по формуле [4, 5]:
п п т
SDк) = ЕР(Di)ZDi(к) = ХЕР(Di)Р(кр /Di)1с^[Р(кр /Di)/Р(кр)]. (3)
i=1 I=1 S =1
Общая диагностическая ценность обследования по признаку к. с учетом сложности обследования С рассчитывается по формуле [10]:
' SD (к.)
SD(к.)=~£СА. (4)
}
Усредненные затраты времени на выполнение обследования по проведению измерений для данной ситуации приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Усредненные затраты времени (сложность) обследований по диагностическому признаку
Признак С мин Расшифровка признака
к31 1 Перемещение по релейному помещению, проведение измерений на контактах штепсельной розетки
к32 3 Перемещение в помещение кроссовой, проведение измерений на кроссовом стативе
к 13 Перемещение к напольному оборудованию рельсовой цепи, открытие кабельной стойки дроссель трансформатора, проведение измерений на клеммах ввода кабеля
к34 10 Перемещение к напольному оборудованию рельсовой цепи, проведение измерений на выводах дроссель-трансформатора
к35 10 Перемещение к напольному оборудованию рельсовой цепи, проведение измерений в точках подключения дроссельных перемычек к рельсам
к36 15 Перемещение к напольному оборудованию рельсовой цепи, проведение измерений на рельсах в нескольких точках рельсовой линии
Значения рассчитанных частных и общих диагностических ценностей признаков (в том числе с учетом сложности обследования), полученных на основании данных таблицы 2 для принятых допущений п = 7, т = 2, сведены в таблицу 3. Значения условных вероятностей и информационных весов реализаций не приводятся с целью уменьшения размеров таблицы.
Таблица 3 - Значения частных и общих диагностических ценностей признаков
Диагноз
Признак Dзl Dз2 Dзз Dз4 Dз5 Dз6 Dз7
Р^31) = 0,2 = 0,1 P(Dзз) = 0,2 Р^34) = 0,05 Р^5) = 0,1 Р^б) = 0,1 P(Dз7) = 0,25 Р(^) SD(kj) мин ад)'
SD3l(kj) SD32(kj) SDзз(kj) SD34(kj) SD35(kj) SD3б(kj) SD37(kj)
к31 2,81 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,143 0,739 1 0,739
к32 1,81 1,81 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,286 0,882 3 0,294
к33 1,22 1,22 1,22 0,81 0,81 0,81 0,81 0,429 1,015 13 0,078
к34 0,81 0,81 0,81 0,81 1,22 1,22 1,22 0,571 0,994 10 0,099
к35 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 1,81 1,81 0,714 0,948 10 0,095
к3б 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 2,81 0,857 0,868 15 0,058
Как следует из данных таблицы 3, без учета сложности обследования ^в(^)), наиболее ценной и вполне логичной проверкой является переход к напольным устройствам и проведение измерений на клеммах ввода кабеля. В этом случае исследуемая схема разбивается на две примерно равные части как по количеству элементов, так и по вероятности отказов.
Алгоритм процесса диагностирования без учета сложности обследования может быть представлен в виде графа (рисунок 2), с последовательностью проверок к33 - к34 - к35 - к32 -
кзб - к31.
к35
1
—у С^ВлОззВзР^)
13 мин.
14 мин.
15 мин.
27 мин.
42 мин.
52 мин.
Рисунок 2 - Безусловный алгоритм диагностирования технического состояния аппаратуры релейного конца
ТРЦ без учета сложности обследования
Справа на рисунке 2 указано примерное суммарное время на выполнение этих проверок. Как видно из алгоритма, если не учитывать сложность проведения обследования по диагностическим признакам, электромеханик уже на первом этапе диагностирования перемещается к напольным устройствам и при некоторых диагнозах вынужден затрачивать дополнительное время на возвращение обратно на пост ЭЦ.
Рисунок 3 - Безусловный алгоритм диагностирования технического состояния аппаратуры релейного конца ТРЦ с учетом сложности обследования
Если при составлении алгоритма учитывать сложности обследования (4), т. е. временные затраты на его выполнение можно получить более оптимальную последователь-
ность действий. В данном случае наиболее ценной становится проверка напряжения на контактах клеммной колодки путевого приемника (к31), позволяющая при минимальных затратах времени идентифицировать или исключить отказ ПП.
Последующие проверки также определяются требуемыми временными затратами.
Полученные результаты проверок позволяют построить безусловный алгоритм диагностирования технического состояния аппаратуры релейного конца ТРЦ с учетом сложности обследования. Алгоритм может быть представлен в виде графа (см. рисунок 3) с последовательностью проверок к31 - к32 - к34 - к35 - к33 - к36.
Как видно из рисунка 3, учет сложности обследования при выборе первой проверки алгоритма позволяет значительно (в рассматриваемом примере - более чем в два раза) сократить общее время поиска отказа за счет исключения потери времени при ненужных перемещениях.
В то же время, как видно из приведенного алгоритма, полученная последовательность действий также не является оптимальной, так как на третьем и последующих этапах проведения проверок она не учитывает информацию, полученную ранее. Исходя из этого недостатка в безусловном алгоритме, приведенном на рисунке 3, на четвертом и пятом шагах проверок проводятся необязательные проверки по признакам к35 и к33 соответственно.
Таким образом, для получения оптимальной последовательности проверок при локализации отказов в аппаратуре релейного конца станционных рельсовых цепей тональной частоты на втором и последующих этапах проверок необходим пересчет общей диагностической ценности обследования по признаку в условиях изменившихся сложностей обследования (изменения местонахождения электромеханика) и учета информации, полученной на более ранних этапах проверки.
Список литературы
1. Соколов, М. М. Совершенствование технологии обслуживания станционных рельсовых цепей [Текст] / М. М. Соколов // Известия Транссиба /Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2016. - № 3 (27). - С. 124 - 132.
2. Соколов, М. М. Контроль состояния системы электроснабжения устройств железнодорожной автоматики: Монография [Текст] /М. М. Соколов // Lambert Academic Publishing. -Саарбрюккен, 2012. - 161 с.
3. Сапожников, В. В. Основы технической диагностики: Учебное пособие [Текст] / В. В. Сапожников / УМЦ ЖДТ. - М., 2004. - 318 с.
4. Биргер, И. А. Техническая диагностика [Текст] / А. И. Биргер. - М.: Машиностроение, 1978. - 240 с.
5. Иванова, Е. Г. Построение алгоритма проверки технического состояния устройств числовой кодовой автоблокировки [Текст] / Е. Г. Иванова, Г. В. Ларионов, С. Л. Лисин // Сб. науч. тр. по материалам междунар. науч.-практ. конф. «Перспективные инновации в науке, образовании, на производстве и транспорте-2010». - Одесса: Черноморье, 2010. -Т. 1. - С. 58 - 63.
6. Соколов, М. М. Построение безусловного алгоритма диагностирования станционных рельсовых цепей тональной частоты [Текст] / М. М. Соколов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2018. - № 1 (33). - С. 139 - 145.
7. Соколов, М. М. Построение условного алгоритма диагностирования станционных рельсовых цепей тональной частоты [Текст] / М. М. Соколов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2018. - № 2 (34). - С. 150 - 158.
8. Аркатов, В. С. Рельсовые цепи магистральных дорог: Справочник [Текст] / В. С. Аркатов / ООО «Миссия-М». - М., 2006. - 496 с.
9. Сороко, В. И. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: В 4 кн. [Текст] / В. И. Сороко, Ж. В. Фотькина. - М.: Планета, 2013. - Кн. 1. - 1060 с.
10. Ларионов, Г. В. Построение алгоритмов диагностирования аппаратуры числовой кодовой автоблокировки на основе информационной ценности признаков [Текст] / Г. В. Ларионов, С. Л. Лисин // Эффективность и безопасность работы электротехнических комплексов и систем автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2011. - С. 32 - 38.
References
1. Sokolov M. M. Improvement of technology service of Station track circuits railway automation [Sovershenstvovanie tehnologii obsluzhivanija stancionnyh rel'sovyh cepej] Izvestiia Transsiba - Journal of Transsib Railway Studies, 2016, no. 3 (27), pp. 124 - 132.
2. Sokolov M. M. Monitoring the state of the power supply system for railway automation devices [Kontrol' sostojanija sistemy jelektrosnabzhenija ustrojstv zheleznodorozhnoj avtomatiki]. Saarbrjukken; Lambert Academic Publishing, 2012, 161 p.
3. Sapozhnikov V. V. Osnovy tekhnicheskoi diagnostiki (Basics of technical diagnostics). Mos^w: UMTs ZhDT Pub.l, 2004, 318 p.
4. Birger I. A. Tekhnicheskaya diagnostika [Technical diagnostics]. Moscow: «Mashi-nosrornie» publ., 1978, 240 p.
5. Ivanova E. G, Larionov G. V., Lisin S. L. Construction of an algorithm for checking the technical state of the devices of a numerical code lock [Postroenie algoritma proverki tehnich-eskogo sostojanija ustrojstv chislovoj kodovoj avtoblokirovki]. Abstracts of the Int. conference «Perspective Innovations in Science, Education, Production and Transport-2010». - Odessa, 2010. T. 1,. pp. 58 - 63.
6. Sokolov M. M. Construction of unconditional algorithm for diagnostics of tonal rail circuits on station [Postroenie uslovnogo algoritma diagnostirovaniya stantsionnykh rel'sovykh tsepej tonal'noj chastoty] Izvestiia Transsiba - Journal of Transsib Railway Studies, 2018, vol. 33, no 1, pp. 139-145
7. Sokolov M. M. Construction of conditional algorithm for diagnostics of tonal rail circuits on station [Postroenie uslovnogo algoritma diagnostirovaniya stantsionnykh rel'sovykh tsepej tonal'noj chastoty] Izvestiia Transsiba - Journal of Transsib Railway Studies, 2018, vol. 34, no 2, pp. 150-158.
8. Arkatov V. S. Rel'sovye cepi magistral'nyh dorog [Railways of main roads], Moscow: OOO «Missiia-M» publ., 2006, 496 p.
9. Soroko V. I., Fot'kina Zh. V. Apparatura zheleznodorozhnoi avtomatiki i telemekhaniki [Railway automation and telemechanics equipment]. T. 1. Moscow: OOO «NPF «PLANETA» Publ, 2013, 1060 p.
10. Larionov G. V., Lisin S. L. The construction of algorithms for diagnosing the hardware of a numerical code lock on the basis of the information value of the signs [Postroenie algoritmov diag-nostirovanija apparatury chislovoj kodovoj avtoblokirovki na osnove informacionnoj cennosti priznakov]. Journal «Efficiency and safety of operation of electrical systems and automation and telemechanics systems in railway transport» Omsk, 2011, pp. 32 - 38.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Соколов Максим Михайлович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Автоматика и телемеханика», ОмГУПС. Тел.: +8 (3812) 311872. E-mail: SokolovMM@mail.ru
INFORMATION ABOUT THE AUTHOR
Sokolov Maxim Mikhailovich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, Associate Professor of the department «Railway Signaling and Interlocking», OSTU. Phone: +7 (3812) 37-60-82. E-mail: SokolovMM@mail.ru
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Соколов, М. М. Локализация отказов в аппаратуре релейного конца станционной рельсовой цепи тональной частоты [Текст] / М. М. Соколов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2019. -№ 3 (39). - С. 118 - 125.
Sokolov M. M. Construction of conditional algorithm for diagnostics of tonal rail circuits on station. Journal of Transsib Railway Studies, 2019, vol. 3, no. 39, pp. 118 - 125 (In Russian).
