CC BY
13
ванию интеллектуальной собственности в приборах спектрального анализа и их внедрения на предприятиях транспорта и промышленности.
20 19 18 17 0 0 1,0 2,0 3,0 4,0
м- A4J щ -►
Рисунок 11 - Градуировочный график определения твердости Нв
Список литературы
1. Пат. 2005129189 Россия, МПК G01 N21/00. Способ определения содержания массовых долей элементов в материалах и сплавах [Текст] // А. А. Кузнецов, С. А. Морев, Д. С. Шишкин, А. И. Одинец 2007. Бюллетень № 1.
2. Пат. 2291406 Россия, МПК G01 N21/00, G01 J3/30. Способ измерения параметров спектральных линий при спектральном анализе [Текст] // А. А. Кузнецов, Д. А. Пимшин, А. И. Одинец; 2007. Бюллетень № 9.
3. Пимшин, Д. А. Анализатор спектра [Текст] / Д. А. Пимшин, А. А. Кузнецов // Компьютерные учебные программы и инновации / ВНТЦИ. М, 2006. № 12. Per. номер 50200501327.
4. Зажирко, В. Н. Способ идентификации и измерения параметров спектральных линий в автоматизированных системах контроля [Текст] / В. Н. Зажирко, А. А. Кузнецов, С. Н. Овча-ренко // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2006. - № 5. - С. 39 - 45.
5. Кузнецов, А. А. Реализация комплексного спектрального анализа металлов на промышленных предприятиях и транспорте [Текст] / А. А. Кузнецов, Д. А. Пимшин // Омский научный вестник. - 2008. - №1. - С. 162 - 165.
УДК 629.424.1
В. А. Михеев
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГРАФ-МОДЕЛЬЮ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ
ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ
В статъерассмотрен подход к моделированию функциональных систем тепловозного дизеля, основанный на использовании аппарата теории графов. Представлены результаты поэтапного моделирования системы воздухоснабжения тепловозного дизеля.
К числу комплекса мер, повышающих эффективность эксплуатации дизельного подвижного состава, следует отнести масштабное внедрение встроенных, переносных и стационар-
№ 2( 2010
ных средств технической диагностики с формированием банка данных о состоянии локомотивов и их отдельных узлов для перехода на систему ремонта и технического обслуживания по фактическому состоянию. Разработка процедур технической диагностики предусматривает решение широкого круга задач и в первую очередь формирование соответствующего математического представления диагностируемого объекта с последующими обработкой и анализом данного представления [1 - 3].
Математическое представление сложных энергомеханических объектов, к которым относятся функциональные системы тепловозного дизеля (рисунок 1), позволяет построить процедуру диагностирования как процесс выявления соответствий между множествами признаков и неисправностей, на базе которых происходит распознавание последних [1 - 3]. В качестве математического аппарата моделирования рассмотрим аппарат, базирующийся на понятиях теории графов.
Функциональные системы тепловозного дизеля
Топливная система
Система воздухоснабжения
Масляная система
Системы регулирования и защиты
Система охлаждения
Рисунок 1 - Функциональные системы тепловозного дизеля
Функциональные системы тепловозного дизеля разнообразны по номенклатуре и конструкции составных элементов, техническим характеристикам и назначению. При этом все они имеют явно выраженную блочную структуру и во многом качественно схожие соотношения, связывающие параметры функционирования составных элементов, поэтому реализацию предлагаемого подхода рассмотрим на примере лишь одной из них. Критерием выбора для этой цели системы воздухоснабжения в данном случае служит тот факт, что совместно с тепловозным дизелем она образует сложную функционально взаимосвязанную энергомеханическую систему с обратными связями и поэтому является наиболее показательной в отношении рассматриваемого подхода.
Принципиальная схема системы воздухоснабжения тепловоза
2ТЭ116 представлена на рисунке 2 [4]. Согласно принципиальной схеме атмосферный воздух через заборное устройство и воздушные фильтры (1) засасывается компрессорным колесом турбокомпрессора (2), проходит воздухоохладитель (3) и через впускной коллектор (4) поступает в цилиндры дизеля (5), выпускные газы из цилиндров по выпускному коллектору (6) подводятся к турбинному колесу турбокомпрессора (7) и удаляются в атмосферу.
Рисунок 2 - Принципиальная схема системы воздухоснабжения
Направление движения воздуха
Из атмосферы
.----
/
В атмосферу
7
1
В соответствии с описанными выше процессами выделим следующие свойства функционирования: забор и очистка атмосферного воздуха (х01, -^О, сжатие поступающего воздуха (х2) и его охлаждение (х03, х3), подвод порции свежего заряда воздуха к цилиндрам дизеля (х4), подготовка процесса сжатия и выпуск отработавших газов из цилиндров (х5), формирование потока выпускных газов и его подвод к турбине (х6), использование энергии отработавших газов (х7).
На рисунке 3 приведена функциональная блок-схема системы воздухоснабжения, на которой входные и выходные связи составных блоков отмечены символами выделенных свойств (номера блоков на рисунке 3 соответствуют обозначениям функциональных элементов принципиальной схемы).
Рисунок 3 - Функциональная блок-схема системы воздухоснабжения
Используя формальные правила обращения функциональных блок схем [2], получаем граф-модель исследуемой системы в пространстве свойств, приведенную на рисунке 4. Представление параметров функциональной схемы Х! вершинами графа не может рассматриваться в качестве чисто формального акта, не дающего ничего нового. В действительности после такого представления получается новое качество описания объекта: от рассмотрения функциональных элементов и их входных и выходных взаимосвязей переходим к рассмотрению функциональных свойств и их отношений, изображаемых вершинами и ребрами графа (ребра графа не отображают входных и выходных воздействий, а свидетельствуют только о существовании связи или отношения между функциональными свойствами [2]).
Рисунок 4 - Граф-модель системы воздухоснабжения в пространстве свойств (О)
Полученная граф-модель системы воздухоснабжения в пространстве свойств G является исходной для построения граф-модели объекта в пространстве параметров Gп, которая получается путем представления каждого свойства XI параметрами основного процесса функционирования (множество Г = {/1,/2, •••,/^}), количественными характеристиками (множество Я = (г1, г2, •.., п}) и параметрами других объектов, влияющих на работу исследуемого (множество К = [к\, к2, •.., къ}) с последующем сведением множеств Г, Я и К в единую систему. Из множеств Г, Я и К находим такие параметрыг\ и къ которые наиболее адекватно характе-
ризуют процесс функционирования того или иного агрегата, узла или элемента исследуемой системы. Мощность каждого множества параметров определяется принятым уровнем конкретизации модели объекта исследования [2].
Для рассматриваемой системы свойства XI представим следующим образом:
*01 = {Р о, Г0}; *1 = {Р'0, Т0У;
в,
Р.
гк
•*03 = {«в. Гв.ОН} ; Хз =
р\
};
{Р&1-> Т^и Pвгi, Гвгг};
7вз.тк, вв
Х2 = {Р BЗ.TK, ГВ,ТК} ; Х4 = {Гвз.впк, Гвз.впк, вв.зд};
= {Р вз.тк,
Ж};
Х7 ^в.^ nт.к, вт.к};
Хб Ръ
Ря
где Р0 - давление атмосферного воздуха; Р0 - температура окружающей среды; Р'0 - давление воздуха после воздушных фильтров; Р0 - температура воздуха после воздушных фильтров; Р'вз.тк - давление воздуха после турбокомпрессора; Р вз.тк - температура воздуха после турбокомпрессора; ов.он - линейная скорость воды в охладителе; вв.он - количество воды, проходящей через охладитель в единицу времени; Рв он - давление воды на входе в охладитель; Гв.он - температура воды на входе в охладитель; Р'в,0н - давление воды после охладителя; Г'в.он - температура воды после охладителя; Гвз.0н - давление воздуха на входе в охладитель; Гвз.он - температура воздуха на входе в охладитель; ввз.0н - количество воздуха, проходящего через охладитель в единицу времени; Р'в.30н - давление воздуха после охладителя; Гв,он - температура воздуха после охладителя; Гвз.Впк - давление воздуха во впускном коллекторе; Гвз.впк - температура воздуха во впускном коллекторе; ввз.д - количество воздуха, подводимого к цилиндрам дизеля в единицу времени; Р- давление начала сжатия ^го цилиндра; Ты - температура начала сжатия ^го цилиндра; Рв.п - давление выпускных газов на выходе ^го цилиндра; Гв.п - температура выпускных газов на выходе ^го цилиндра; Гвз.тк -давление воздуха на входе в турбокомпрессор; Гвзтк - температура воздуха на входе в турбокомпрессор; вв г - количество выпускных газов, подводимых к турбокомпрессору в единицу времени; Гвг.Вк - давление воздуха в выпускном коллекторе; Гвгвк - температура воздуха в выпускном коллекторе; ов г - скорость выпускных газов на лопатках турбокомпрессора; птк -частота вращения турбокомпрессора; втк - производительность турбокомпрессора. При этом Р0, Р0, Ов.он, вв.он, Гв.он, гв 0н, Г'в.он, Г'в.он е к, а ввз.д, гаь Та е Я. Остальные параметры являются параметрами основного процесса функционирования (множество К).
Выделенные параметры соединяем между собой ребрами в соответствии с физикой функционирования объекта и с учетом требования гомоморфного отображения графов [2]. Ребра проводятся независимо от того, известна ли связывающая вершины аналитическая и количественная зависимость или эта связь носит только качественный характер.
В результате получаем граф-модель нормального функционирования системы воздухо-снабжения в пространстве параметров, представленную на рисунке 5.
В технической диагностике модель объекта должна быть представлена в пространстве параметров с учетом возможных дефектов и нарушений функционирования.
Исходя из этого на следующем этапе разработки граф-модели для соответствующих вершинг\ в виде прообразов Г-1(/^), Г-1(г\) указываем те структурные параметры еп (множество Е = {е1, е2, ..., еп}), от значения которых непосредственно зависят значения параметров / или г\. Глубина исследования в нашем случае распространяется до агрегатов и отдельных узлов системы воздухоснабжения и не рассматривает ее отдельные элементы, поэтому описание структурных параметров подмножества Е реализуем в терминах теории размытых категорий [2].
Каждый структурный параметр представляется возможными состояниями ар (множество Б = {а1, а2, ..., а^}). Совокупность элементов множества Б образует список дефектов, подлежащих распознаванию. Список дефектов формируется по данным статистики и считается заданным [2].
№ 2(2) 2010
Рисунок 5 - Граф-модель системы воздухоснабжения в пространстве параметров
Фрагмент дополненной граф-модели представлен на рисунке 6.
Кроме графической реализации разработанной модели системы воздухоснабжения в пространстве свойств и параметров существуют и другие способы задания графа.
Для многих практических задач технической диагностики удобным является описание граф-моделей с помощью матриц [1 - 3]. Обычно используют матрицы инцидентности и матрицы смежности. Понятия матриц инцидентностей и смежно-стей используются на различных этапах обработки граф-моделей, поскольку они полностью определяют понятие графа [5, 6].
Запись графа G = (X, и), состоящего
из вершин XI е X и ребер щ е и, посредством матриц смежностей заключается в математическом выражении взаимосвязей между вершинами графа. Матрица смежности граф-модели записывается в виде квадратной матрицы А = [а^ ] размером
п х п, где п - число вершин граф-модели.
Р
Г \Р
р'
т'
т
Элемент а^ этой матрицы, стоящий на пе-
Рисунок 6 - Фрагмент дополненной граф-модели системы воздухоснабжения в пространстве параметров (^'п): е1 - состояние воздушного фильтра; е2 - состояние компрессора; й1 - засорение сетки воздушного фильтра; ^2.1 - износ и разрушение подшипников; - разбалансировка ротора; й133 - изменение характеристик рабочих лопаток
ресечении ^й строки иу-го столбца, представляет собой коэффициент смежности и принимает значение 0 или 1, определяемое следующим образом:
ау =
1, если вершина имеет ребро ы^, направленное в вершину ; О - в противном случае.
Матрица смежности граф-модели вп рассмотренной системы (см. рисунок 5) приведена на рисунке 7. Для составлении матрицы смежности А каждой вершине графа вп в произвольном порядке был присвоен порядковый номер.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
Рисунок 7 - Матрица смежности А графа Ои
Если каждому ребру ыу графа-модели вп или в'п поставить в соответствие вещественное число р(хи хД называемое весом ребра, то для такого взвешенного графа по аналогии с матрицей смежности определяется матрица весов. Введение в граф-модель веса элементов как дуг, так и вершин позволяет более полно отобразить реальные отношения между параметрами исследуемого объекта. Взвешивание элементов граф-модели предполагает наличие глубокого знания объекта, происходящих в нем процессов и требует привлечения компетентных специалистов - экспертов, а в ряде случаев еще и использование априорной, в основном статистической, информации о имеющих место причинно-следственных связях в объекте [2].
Таким образом, проведенные исследования показали, что, используя понятия теории графов и представляя функционирование исследуемой системы причинно-следственными связями между ее составными элементами, можно составить математическую модель объекта. Полученная таким образом математическая модель наглядно представляется в пространстве свойств или параметров и может быть интерпретирована в матрицу смежности, что дает возможность ее последующего анализа и обработки с целью организации процедур технической
диагностики. Теоретические и практические вопросы использования граф-моделей для построения процедур технического диагностирования широко представлены в работах [1 - 3, 7] и в настоящей статье не рассматриваются.
Список литературы
1. Бервинов, В. И. Техническое диагностирование локомотивов [Текст] / В. И. Бервинов / УМК МПС РФ. - М, 1998. - 193 с.
2. Диагностирование на граф-моделях: На примерах авиационной и автомобильной техники [Текст] / Я. Я. Осис, Я. А. Гельфандбен и др. - М.: Транспорт, 1991. - 244 с.
3. Пушкарев, И. Ф. Контроль и оценка технического состояния тепловозов [Текст] / И. Ф. Пушкарев, Э. А. Пахомов. - М.: Транспорт, 1985. - 160 с.
4. Тепловоз 2ТЭ116 [Текст] / С. П. Филонов, А. Е. Зибров и др. - М.: Транспорт, 1996. -334 с.
5. Ope, О. Теория графов [Текст] / О. Ope. - M.: Наука, 1980. - 336 с.
6. Лекции по теории графов [Текст] / В. А. Емеличев, О. И. Мельников и др. - М.: Наука, 1990. - 383 с.
7. Харламов, В. В. Методы и средства диагностирования технического состояния кол-лекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей и других коллекторных машин посто-янного тока [Текст] / В. В. Харламов / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2002. -233 с.
УДК 621.81.002:621.9.65.015
А. А. Ражковский, А. Г. Петракова, Т. Г. Бунькова
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ ПРИ РЕМОНТЕ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Статья посвящена развитию входного контроля качества объектов железнодорожного транспорта. Оптимизация последовательности действий этапов контроля позволит упростить механизм определения качества, а также определить ресурс объекта контроля.
Контроль качества продукции занимает особое место в технологическом процессе производства или ремонта и является неотъемлемым условием ремонтного производства, которое позволяет обеспечивать и поддерживать необходимый уровень технического состояния подвижного состава. Он представляет собой совокупность взаимосвязанных объектов и субъектов контроля, методов и средств оценки качества изделий на различных этапах жизненного цикла продукции и уровнях управления качеством. Эффективная система контроля позволяет осуществлять целенаправленное воздействие на уровень качества выпускаемой продукции.
Оценка уровня качества продукции является основой для выработки необходимых управляющих решений. В общем случае согласно РОСТ 15467-79 она состоит из следующих этапов:
- выбор номенклатуры показателей качества и обоснование ее необходимости и достаточности;
- выбор или разработка методов определения значений показателей качества;
- выбор базовых значений показателей и исходных данных для определения фактических значений показателей качества оцениваемой продукции;
