CC BY
87
Аннотации:
В статье детально рассмотрен робототехнический комплекс с параллельной кинематикой, для повешения точности отработки гармонических задающих воздействий использован принцип
комбинированного управления.
Ключевые слова: робототехнический комплекс, система регулирования,
комбинированное управление.
The article discusses in detail a robotic complex with parallel kinematics; the principle of combined control is used to increase the accuracy of working out harmonic reference influences.
Keywords: robotic complex, control system, combined control.
УДК 656.25
ГЕРМАНЕНКО О.А., к.т.н., главный инженер Дирекции по эксплуатации и ремонту
подвижного состава. (ГП «Донецкая железная дорога») РАДКОВСКИИ С.А., к.т.н., доцент (Донецкий институт железнодорожного транспорта)
Надежность и готовность систем железнодорожной автоматики и телемеханики в условиях Донецкой железной дороги
Germanenko О.А., Candidate of Engineering Sciences, Chief Engineer of the Directorate for Operation and Repair of Rolling Stock. (State Enterprise "Donetsk Railway")
Radkovsky S. A., Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor (DRTI)
Reliability and readiness of systems of railway automation and telemechanics in the conditions of the Donetsk railway
Введение
Процесс движения поездов сопровождается непрерывной работой систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ). Данный фактор определяет высокие требования к надежности, готовности и
функциональной отказоустойчивости таких устройств:
1) обеспечение безопасности движения при перевозке грузов и пассажиров;
2) срок службы и непрерывный характер работы в течение длительного периода времени;
3) широкое применение и эксплуатация в сложных условиях работы (климатические, динамические и т.п.);
4) изготовление и производство устройств СЖАТ в промышленных масштабах.
В любой момент времени система должна быть готова к выполнению своих функций с высокой вероятностью, даже с учетом выхода из строя одного или нескольких составляющих ее элементов. В противном случае могут возникнуть события, повлекшие нарушения, как в эксплуатационной работе, так и в
обеспечении безопасности движения железнодорожного транспорта.
Анализ последних исследований и публикаций
Опыт использования
механических и релейных систем показал, что многие из них эксплуатировались по 20^30 лет [5]. В реальных условиях эксплуатация морально устаревшей аппаратуры может быть актуальной и по истечении указанного срока.
В отечественной практике одним из таких примеров является Донецкая железная дорога (ДЖД), где эксплуатация устройств СЖАТ, изготовленных в 60-70-х годах прошлого столетия, продолжается до настоящего времени. Т.е. срок их функционирования составляет более 4756 лет:
а) устройства систем блочной электрической централизации (БЭЦ) -более 56 лет [6].
б) устройства систем автоматической переездной сигнализации (АПС) - более 53 лет [7];
в) устройства систем автоматической блокировки
постоянного тока (АБ) - более 47 лет [8];
Общий анализ отказов СЖАТ позволяет выделить четыре основные группы причин их возникновения [5]:
1) конструктивные просчеты при разработке и проектировании отдельных элементов или системы в целом;
2) производственные дефекты при изготовлении;
3) неправильная технология обслуживания устройств, обусловленная как несвоевременностью и плохим качеством обслуживания, так и ошибками эксплуатационного штата при проведении ремонтных и профилактических работ;
4) внезапные и постепенные отказы аппаратуры.
Анализ отказов устройств СЦБ в пределах ДЖД за 2017-2020 годы позволяет сделать вывод, что основными их причинами являются эксплуатационные. В то же время, наблюдается тенденция 30-ти процентного количества внезапных отказов по причине старения элементов (табл. 1).
Таблица 1
Статистические данные об отказах СЖАТ Донецкой железной дороги за _четырехлетний период 2017-2020 годы_
Отказы СЖАТ Годы
2017 2018 2019 2020
Общее кол-во отказов, шт 132 153 142 188
Эксплуатационные отказы, шт (%) 87 (65,9) 92 (60,1) 70 (49,3) 92 (48,9)
Выход из строя по причине старения элементов, шт (%) 40 (30,3) 49 (32) 34 (24) 56 (29,8)
Прочие отказы, шт (%) 5 (3,8) 12 (7,9) 38 (26,7) 40 (21,3)
Т.к. СЖАТ выполняют сложные технологические операции по обеспечению безопасности движения
поездов, то, как показывает практика, их функционирование может сопровождаться возникновением
отказов, приводящих к нарушениям в работе того или иного уровня опасности. К таким отказам относится появление информации о ложной свободности изолированных
стрелочных и путевых участков, самопроизвольный перевод стрелок, появление более разрешающего огня на
светофоре и т.п. Основными объектами отказов устройств СЦБ, при этом, являются рельсовые цепи, светофоры, кабельные линии и другие. Например, статистические данные о работе устройств СЦБ за три года по Донецкой железной дороге приведены в табл. 2.
Таблица 2
Основные объекты отказов устройств СЦ ;б
Объекты отказов Годы
2018 2019 2020
Рельсовые цепи, (%) 24,1 26,5 18,0
Кабельные линии, (%) 24,1 19,6 18,6
Светофоры, (%) 12,4 10,2 12,0
Аппаратура СЦБ, (%) 11,1 20,5 24,6
Релейные шкафы, стативы, монтаж, (%) 10,5 10,2 8,0
Стрелочные электропривода, гарнитуры, замки (%) 9,8 5,1 4,6
Устройства переездной автоматики, сигнализации, (%) 2.6 1,7 6,0
Пульты и аппараты управления, (%) - 2,5 2,0
Устройства электропитания, аккумуляторы (%) - 1,7 5,2
Прочие объекты (%) 5,4 2,0 1,0
Исходя из статистических данных ситуация неоднозначна, с одной стороны наблюдается сокращение некоторых видов отказов, в то же время количество других увеличивается и как следствие доля отказов устройств ЖАТ в общем количестве отказов
технических средств ДЖД остается весьма значительным (табл. 3). Отказы технических средств (в том числе систем ЖАТ) приводят к экономическим потерям, связанным, прежде всего, с задержками поездов.
Таблица 3
Распределение событий, связанных с нарушением правил безопасности движения и _эксплуатации железнодорожного транспорта по службам ДЖД_
Годы Службы ДЖД
Д Т В П Ш Э Всего
2017 4 9 2 14 11 8 48
2018 6 22 4 14 4 11 61
2019 3 27 5 16 3 15 69
2020 2 15 7 7 3 13 47
Итого по службам 15 73 18 51 21 47 225
Таким образом, задача повышения надежности работы систем и средств железнодорожной автоматики и телемеханики, эффективности работы структурных подразделений хозяйства
автоматики и телемеханики по предотвращению и оперативному устранению отказов систем обеспечения движения поездов остается весьма актуальной.
Цель работы
Определить факторы, влияющие на надежность работы систем и средств железнодорожной автоматики и телемеханики, а также эффективность работы структурных подразделений хозяйства автоматики и телемеханики по предотвращению и оперативному устранению отказов систем обеспечения движения поездов, в условиях донецкой железной дороги.
Основной материал
Известно, что появление информации о ложной занятости изолированных участков является защитным отказом, в то время как информация о ложной свободности указанных участков - является опасным отказом. Если рассматривать отказ в устройствах ЖАТ как нарушение работоспособного и защитного состояний, то значение интенсивности отказов определяется следующим образом [5]:
Л
п(А/)
(1)
где п(Л/) - число отказов за период времени А^
N - количество устройств или систем.
В то же время системы ЖАТ относятся к восстанавливаемым, отказы в которых характеризуются плотностью вероятности возникновения отказа, определяемой для рассматриваемого момента времени - параметром потока отказов ш(1). Если используются данные об отказах по определенному количеству восстанавливаемых
объектов, то
0)^) =
п(А/,) N0 А/,
(2)
где п(А^ - количество отказов по всем объектам за интервал времени Аti;
N0 - количество однотипных объектов, участвующих в эксперименте (отказавший объект восстанавливается, N0, = соnst.
Следует отметить, что в выражении (2) не учитываются некоторые факторы, которые могут быть характерны в пределах ДЖД и влияющие на появление отказов, относящихся к внезапным. Обозначим такие неучтенные (дестабилизирующие) факторы в виде коэффициента Кнф, тогда выражение (2) примет вид:
Л _ЧА0 к Лоп ЫА! 'К нф
Коэффициент Кнф учитывает множество значений функции, описывающей факторы нарушения в работе СЖАТ, возникающих на ДЖД в результате военных действий:
(3)
Кф = f {щ, /г),
(4)
где Афии) - функция, учитывающая факторы ф, i - того нарушения в работе объектов ЖАТ за интервал времени Аti;
ф1 - фактор нарушения целостности рельсовых цепей, путевых решеток, стрелочных переводов в результате внешнего воздействия;
ф2 - фактор попадания в зону внешнего воздействия релейных шкафов, сигнальных установок, кабельных линий и других устройств;
ф3 - фактор неучтенного воздействия на посты ЭЦ, административно-конторские здания,
прочие сооружения и объекты железнодорожного транспорта;
- фактор не своевременного выполнения восстановительных либо ремонтных работ, зависит от объема и уровня разрушений устройств, объектов, а также непосредственно от возможности проведения указанных работ;
- фактор износа устройств в результате повреждений;
- фактор психологического и физического влияния внешних воздействий на работников ДЖД;
Ф„ -прочие неучтенные факторы.
Статистически значение
коэффициента Кнф можно определить путем сравнения параметра потока отказов ш(Ъ) за период возникновения дестабилизирующих факторов с ш(^) за период, когда дестабилизирующих факторов не наблюдалось. При этом i и j имеют одну и ту же продолжительность во времени (сутки, двое ... неделю, т.е. 1 = ])•
Тогда коэффициент Кнф неучтенных (дестабилизирующих)
факторов ДЖД будет равен:
без таковых.
Кнф--
Фд = „(М). ) ш(^)
ы0мг N0^tJ
(5)
Так как Nо = сом^ а выражение (5) примет вид:
Кнф--
ЩО = „(At,.) ш(^) „(Atj)
Мг,то
(6)
В то же время применение выражения (6) затруднено ввиду невозможности точного определения ), так как в данный период времени на устройства действуют не только дестабилизирующие факторы, но и отказы, которые могли наступить и
Выводы
Таким образом, при известных значениях параметра потока отказов ш(1) за разные, но одинаковые по длине промежутки времени, значение коэффициента Кнф может быть определено. Однако применительно к ДЖД, не зависимо от соблюдения технологии и сроков технического обслуживания, своевременности и качества ремонта, а также прочих факторов, данный показатель является случайной непредсказуемой величиной.
Список литературы:
1. Анализ состояния безопасности движения поездов и автотранспорта на ГП «Донецкая железная дорога» за 12 месяцев 2017 года / Донецкая железная дорога. -Донецк, 2017. - 13 с.
2. Анализ состояния безопасности движения поездов и автотранспорта на ГП «Донецкая железная дорога» за 12 месяцев 2018 года / Донецкая железная дорога. -Донецк, 2018. - 25 с.
3. Анализ состояния безопасности движения поездов и автотранспорта на ГП «Донецкая железная дорога» за 12 месяцев 2019 года / Донецкая железная дорога. -Донецк, 2019. - 17 с.
4. Анализ состояния безопасности движения поездов и автотранспорта на ГП «Донецкая железная дорога» за 12 месяцев 2020 года / Донецкая железная дорога. -Донецк, 2020. - 18 с.
5. Сапожников В.В, Сапожников Вл.В, Шаманов В.И. Надежность систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.
Учебное пособие для вузов ж.д. трансп. Издание первое. Под редакцией Вл.В. Сапожникова. - М., Маршрут, 2003. -263 с.
6. Альбом схем блочной электрической централизации крупных станций. Маршрутный набор с одноконтактной кнопкой ТР-47. -Ленинград: Главтранспроект, Гипротранссигналсвязь, 1964. - 23 с.
7. Типовые решения 500-4 типовых схем переездной сигнализации для участков с однопутной автоблокировкой постоянного тока (малогабаритные штепсельные реле) ПС-2. Принципиальные схемы. - М.: Главтранспроект, 1967. - Т. 1. - 41 с.
8. Типовые решения. Схемы однопутной автоблокировки постоянного тока АБ-14-73. - М.: Главтранспроект, 1973. - Т. 1. - 26 с.
9. Типовые решения. Схемы переездной сигнализации для участков без автоблокировки ПС-9-74. - М.: Главтранспроект, 1974. - 49 с.
10. Типовые проектные решения 501-0-96. Схемы автоматической переездной сигнализации для участков с двухпутной кодовой автоблокировкой переменного тока ПС-2-К-77. Альбом 1. - Принципиальные схемы. - М.: Главтранспроект, 1978. - 38 с.
11. Типовые проектные решения 501-0-96. Схемы автоматической
переездной сигнализации для участков с двухпутной кодовой автоблокировкой переменного тока ПС-2-К-77. Альбом 2. - Пояснительная записка. - М.: Главтранспроект, 1978. - 31 с.
12. Износ оборудования - методы определения, оценка. [Электронный ресурс]: - Режим доступа: https://hydro-maximum.com.ua/a328668-iznos-oborudovaniya-metody.html. 05.03.2018.
Аннотации:
В статье определены факторы, влияющие на надежность работы систем и средств железнодорожной автоматики и телемеханики, а также эффективность работы структурных подразделений хозяйства автоматики и телемеханики по предотвращению и оперативному устранению отказов систем обеспечения движения поездов, в условиях донецкой железной дороги.
Ключевые слова: параметр потока отказов, техническое обслуживание, отказы технических средств, автоматика и телемеханика, интенсивность отказов, надежность устройств.
The article identifies the factors influencing the reliability of systems and means of railway automation and telemechanics, as well as the effectiveness of structural units of automation and telemechanics to prevent and promptly eliminate failures of train traffic systems in the Donetsk railway.
Keywords: failure rate parameter, maintenance, hardware failures, automation and telemechanics, failure rate, device reliability.
