CC BY
44
УДК 656.25
А. Д. Манаков, д-р техн. наук А. А. Рахмонбердиев
Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах», Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, Санкт-Петербург
ВОЗДЕЙСТВИЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА УСТРОЙСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ АО «УЗБЕКИСТОН ТЕМИР ЙУЛЛАРИ»
Дан анализ отказов устройств железнодорожной автоматики и телемеханики АО «Узбекистон темир йуллари» (АО «УТЙ» - «Узбекские железные дороги») от атмосферных и коммутационных перенапряжений за период 2014-2018 гг. Определено, что наибольшее количество отказов устройств ЖАТ связано с грозовым периодом. В общем количестве отказов устройств ЖАТ отказы аппаратуры составляют 22 %. Отказы устройств сигнализации, централизации и блокировки по дистанциям сигнализации и связи АО «УТЙ» распределены неравномерно. Наибольшее количество отказов приходится на дистанции, расположенные в пустынных, степных районах и в зоне протекания больших рек. Системами ЖАТ, попадающими в группу А диаграммы Парето по количеству отказов от атмосферных перенапряжений, являются электрическая централизация и числовая кодовая автоматическая блокировк. Кроме того, большое количество отказов приходится на применяемые в эксплуатации устройства защиты от импульсных перенапряжений.
железнодорожная автоматика и телемеханика, синализация, централизация и блокировка, атмосферные перенапряжения, коммутационные перенапряжения.
DOI: 10.20295/2412-9186-2019-5-3 -338-355
Введение
Работа железнодорожного транспорта связана с повышенной опасностью и ответственностью и жестко регламентирована нормативными документами в виде руководящих указаний, приказов, отраслевых, национальных и межгосударственных стандартов. На этапе существования единого государства во всех союзных республиках проводилась единая техническая
политика в области железнодорожного транспорта. После выделения национальных железных дорог в самостоятельные акционерные общества каждая национальная железная дорога разрабатывает свою техническую политику. При одинаковых технических средствах, доставшихся от единого государства, каждый регион имеет свои природные и климатические особенности. Особенностью узбекских железных дорог является расположение некоторых объектов в пустынных, степных и горных районах.
В области защиты устройств ЖАТ от атмосферных и коммутационных перенапряжений в ОАО «Российские железные дороги» разработаны отраслевые [1-3] и национальный [4] стандарты. На АО «УТЙ» используется документ [5], который также рекомендует к применению морально устаревшие УЗИП.
Атмосферные перенапряжения возникают в результате прямого удара молнии в тяговую сеть, высоковольтные линии (ВЛ) электроснабжения, рельсовую линию, а также в результате электростатической индукции электрически заряженных облаков и электромагнитной индукции тока молнии при близких разрядах молнии в землю и между облаками. Такие перенапряжения оказывают опасные электромагнитные воздействия и мешающие электромагнитные влияния на устройства инфраструктуры обеспечения движения поездов [6-16].
Опасные электромагнитные воздействия (ОЭМВ) - напряжения и токи в цепях устройств ЖАТ, вызывающие повреждение технического средства (ТС), - пробой изоляции, тепловое и/или динамическое разрушение, а также поражение электрической энергией обслуживающего персонала [14].
Мешающие электромагнитные влияния (МЭМВ) - напряжения и токи в цепях устройств ЖАТ, в результате действия которых происходят ложное срабатывание и сбои в работе устройств [15]. Электромагнитная помеха (ЭП) - любое электромагнитное явление, которое может ухудшить качество функционирования технического средства [17]. Из сравнения определений МЭМВ и ЭП следует, что по результату воздействия на ТС электромагнитная помеха равнозначна МЭМВ и приводит к сбоям в работе устройства, ухудшая качество его функционирования. Так как ОЭМВ, МЭМВ и ЭП имеют одинаковую природу (электромагнитную), то в ряде публикаций все электромагнитные воздействия называют помехами [3], не отмечая вторую половину определения - «ЭП может ухудшить качество функционирования технического средства», но не разрушить ТС.
Целью статьи является анализ отказов устройств ЖАТ в АО «Узбекистан темир йуллари» при воздействии атмосферных и коммутационных перенапряжений.
1. Анализ отказов устройств железнодорожной автоматики и телемеханики АО «Узбекистан темир йуллари» от воздействия атмосферных перенапряжений
Протяжённость железных дорог АО «УТЙ» в 2019 году составила 4421,316 км. За пять лет, с 1 января 2014 года по 31 декабря 2018 года, по ШЧ АО «УТЙ» было зарегистрировано 48 отказов устройств ЖАТ от воздействия атмосферных перенапряжений [18-22]. Удельная поражаемость устройств СЦБ на 1 км дороги составила 0,011.
В общем количестве отказов устройств ЖАТ отказы аппаратуры составляют 22 %. Анализ распределения отказов аппаратуры ЖАТ по месяцам с 2014 по 2018 г. (рис. 1) показывает, что набольшее их количество приходится на весенний и осенний, т. е. «грозовые», периоды: 5 отказов в марте, 9 - в апреле, 11 - в мае и соответственно 4 отказа в сентябре, 6 - в октябре и 4 - в ноябре. Кроме того, 8 отказов произошло в июне и 1 отказ - в августе.
Рис. 1. Распределение повреждений устройств СЦБ от грозовых перенапряжений по месяцам
Проведенный анализ по месяцам показывает, что основные грозовые периоды проходят с марта по май и с сентября по ноябрь. Иногда в июне или в августе бывает гроза, но это редкое явление - аномалия. Средняя ширина грозового фронта составляет не более 16 км. Средняя продолжительность грозы 1-1,5 часа [23].
Воздействия атмосферных перенапряжений на устройства СЦБ по дистанциям сигнализации и связи (ШЧ) распределены неравномерно. Наибольшее количество аппаратуры отказывало в ШЧ-11 (15 отказов) и ШЧ-3 (10 отказов), как показано на рис. 2.
Участок от станции Караузяк до станции Каракалпакия, который обслуживается дистанцией ШЧ-11, расположен преимущественно в пустынных и степных районах. В этой местности каменистый и песчаный грунт не позволяет обеспечить требуемого сопротивления заземления устройств ЖАТ. Во время грозовых разрядов устройства ЖАТ находятся под высоким потенциалом. Высокое удельное сопротивление грунта создает условия растекания тока грозового разряда по оболочкам кабеля, рельсам и другим токопроводя-щим предметам, что создает перенапряжение в устройствах ЖАТ.
Участок от станции Сырдарья до станции Джизак, который обслуживается дистанцией ШЧ-3, расположен между реками Сырдарья и Зарафшан, преимущественно в степных районах. На северо-западе района расположено искусственное озеро Айдар куль, кроме того, район с трех сторон окружают: Чат-кальский хребет и Угамский хребет - с севера-востока, Туркестанский хребет и Зеравшанский хребет - с юга, Нуратинский хребет - с востока.
Ч> V5 Ч> \Р ^ Ч?5 V?1 Ч^ О
# # # # # # # # ^ ^
Рис. 2. Распределение количества мест повреждений грозовыми разрядами устройств ЖАТ по дистанциям
В районах рек возрастает вероятность образования грозовых облаков с высоким зарядом. Грозовое облако, несущее электрический заряд, в районе реки под ним намного быстрее образует заряд противоположного знака, что увеличивает напряженность электрического поля и приводит к грозовым разрядам в районе рек. При этом увеличивается вероятность ОЭМВ грозовых разрядов на железнодорожные устройства, расположенные вблизи рек. Более того, поскольку район окружен горными хребтами с трех сторон, западный и северный ветер нагоняют в этот регион много облаков, а естественные препятствия накапливают облака в горах.
За анализируемый пятилетний период характер отказов систем и устройств ЖАТ рассмотрим с помощью диаграмм Парето (рис. 3, 4, 5). Отказы систем ЖАТ распределились следующим образом (рис. 3): систем электрической централизации (ЭЦ) на базе релейно-контактных схем - 14 (29 % от общего количества отказавших систем); числовой кодовой автоблокировки (ЧКАБ) - 12 (25 %); полуавтоматической блокировки (ПАБ) -12 (25 %); микропроцессорных систем (ЭССО, МПБ-ТЕГ, МПБ-П, МПЦ-ТЕГ, АБЧК-Е) - 6 (13 %); импульсно-проводной автоблокировки (ИПАБ) -2 (4 %); систем диспетчерской централизации (ДЦ) - 2 (4 %).
Из диаграммы Парето (см. рис. 3) следует, что наибольшее количество отказов из-за атмосферных перенапряжений произошло в системах ЭЦ, ЧКАБ (54 % всех отказов, группа А), а также в системе ПАБ (группа В). На эти системы (группы А и В) приходится 79 % отказов от общего количества отказавших систем.
4Ï
16
24
U
960
:оо:г
A
В
2S%, i: С
1 s ■
ЭЦ ЧКАБ ПАЕ МП системы ИПАБ ДЦ
Рис. 3. Распределение отказов систем ЖАТ
100% от
w<,
чт
Распределение отказов по устройствам ЖАТ от воздействия атмосферных перенапряжений показано на рис. 4:
- аварийные реле - 20 отказов (16,3 % от общего количества отказавшей аппаратуры). Отказы аварийных реле: АСШ2-220М - 6 случаев, из которых 1 - сваривание контактов и пробой диодного моста (выпрямитель), 3 - пробой стабилитронов - 2С930А (КС620А), 2 - подгар контактов; АСШ2-12 - 1 случай - пробой стабилитрона типа Д815Б и диодного моста; АШ2-1440 - 10 случаев, из которых 1 - пробой изоляции между витками обмотки реле, 1 - сгорела обмотка реле, 3 - сваривание контактов, 2 - подгар контактов, 3 - излом контактов; АШ2-110/220 -2 случая, из которых 1 - пробой диода Д226 и 1 - сваривание контактов; АНВШ2-2400 (аварийные лучевые реле) - 1 случай - пробой диодного моста. Отказы аварийных реле типа АСШ2-220М, АСШ2-12, АШ2-1440 и АШ2-110/220, АНВШ2-2400 связаны с перенапряжением в цепях электропитания автоблокировки;
- блоки дешифратора кодовой автоблокировки (БС-ДА, БИ-ДА и БК-ДА) - 13 случаев (10,5 %). Наиболее подвержены воздействиям атмосферных перенапряжений диоды, установленные в блоках счетчиков БС-ДА - 9 отказов, из них пробой диодов выпрямительного моста - 7 отказов, пробой одиночных диодов в БС-ДА - 2 отказа, в блоках БИ-ДА - 4 случая, пробиты одиночные диоды;
- реле НМШ1-400 - 13 отказов (10,6 %). Характерные отказы для реле НМШ1-400: подгар контактов - 5 случаев, сваривание контактов - 4 случая, излом контактов - 2 случая, обрыв обмотки реле - 2 случая;
- импульсные реле - 12 отказов (9,8 %). Отказы импульсных реле ИМШ1-0,3 - 7 случаев, ИВГ - 5 случаев. Характерными отказами для ИМШ1-0,3 являются подгар контактов (5 случаев) и сваривание контактов (2 случая). В реле ИВГ отказы (5 случаев) произошли по следующим причинам: несвоевременное включение обогрева, перегорание предохранителя обогрева - 1 случай; отказ геркона по причине появления мостящего контакта - уход характеристик (напряжение срабатывания больше нормы, меньше нормы) - 1 случай; пробой выпрямителя КЦ402И - 1 случай. В ряде случаев причину отказа реле ИВГ не удается установить, т. к. после предполагаемого отказа нормальная работа реле восстанавливается и его параметры соответствуют нормам технических условий.
Рис. 4. Распределение отказов устройств ЖАТ
В процессе эксплуатации отказы реле ИВГ происходят по вине работников, т. к. эксплуатируются без предусмотренных элементов защиты от перенапряжений (стабилитроны Д815А (Б) - 2 случая). Допускаются случаи включения обогрева реле ИВГ на завышенное напряжение, что приводит к неисправности геркона МКСР-45-181;
- трансформаторы ПРТ-А и СОБС - 12 отказов (9,7 %). Отказы произошли по следующим причинам: сгорела обмотка трансформатора - 6 случаев, межвитковое КЗ первичной обмотки из-за перенапряжений - 4 случая, пробой изоляции - 2 случая;
- кодовые путевые трансмиттеры штепсельного типа (КПТШ) - 11 отказов (9,0 %). Отказы трансмиттеров КПТШ произошли по причинам: обрыв (отгар) обмотки электродвигателя - 7 приборов, перенапряжение в цепи питания ПХ-ОХ; отсутствие контакта по причине использования некачественной промывочной жидкости - 1 прибор; обрыв (отпай) на конденсаторе - 2 случая; излом контакта - 1 случай;
- трансмиттерные реле ТШ-65В и ТШ-2000В - 10 отказов (8,1 %). Были зафиксированы отказы трансмиттерных реле (ТШ-2000В - 8 случаев и ТШ-65В - 2 случая). Это прежде всего отказы ТШ-2000В
в схемах кодирования рельсовых цепей, вызванные отказом диодов Д226Б или выпрямительных блоков КЦ402И. Наиболее характерными отказами реле ТШ-65В являются подгар, сваривание контактов 11-12 и 41-42 (1 случай) и пробой изоляционных прокладок (2 случая) из-за влияния перенапряжений, возникающих в рельсовых цепях вследствие асимметрии тягового тока;
- реле другого типа (АНШ2-700, АНШМ2-760, КШ1-280 и КШ1-800) - 8 отказов (6,5 %). Отказы реле АНШ2-700 - 2 случая - подгар контактов; АНШМ2-760 - 2 случая, из которых 1 - сваривание контактов, 1 - излом контактов; КШ1-800 - 3 случая, из которых 2 -подгар контактов, 1 - сваривание контактов; КШ1-280 - 1 случай -подгар контактов;
- полупроводниковый преобразователь штепсельного типа (ППШ-3) - 6 отказов (4,9 %): пробой биполярных транзисторов и диодного моста -3 случая, 2 - пробой конденсатора и 1 - пробой резистора.
Из-за атмосферных перенапряжений были зарегистрированы отказы микропроцессорных систем - 6 отказов (4,8 %). Возникающие отказы в этих системах (см. рис. 3, группа С) приходятся в основном на следующие устройства (см. рис. 4):
- НЭМ - напольный электронный модуль, ППМ - микропроцессорный путевой приемник и рельсовый датчик. Отказы в этих устройствах (6 отказов) составляют 4,8 % от общего количества отказавших устройств. Наиболее характерные отказы для этих устройств - пробой полупроводниковых элементов: пробит диодный мост - 3 случая, пробит транзистор - 2 случая, пробит конденсатор - 1 случай;
- блок питания штепсельного типа, предназначенный для кодовой автоблокировки переменного тока (БПШ-3), - 5 отказов (4,1 %). В двух случаях это был пробой диодного моста на основе диодов Д226А, в двух случаях - пробой конденсатора С1 (20 мкФ) и в одном случае - межвитковое КЗ.
Кроме того, из-за атмосферных перенапряжений произошли отказы в системах ИПАБ и ДЦ (по 2 отказа соответственно, рис. 3, группа С). Отказы в этих системах приходятся в основном на счёт отказов следующих устройств:
- конденсаторные блоки типа КБМШ-5 и КБМШ-6 - 4 отказа (3,3 %), в которых пробиты конденсаторы. Нужно отметить, что блоки КБМШ-5(6) используются не только в системе ИПАБ, но и в системе ПАБ;
- выпрямители ВАК-13Б и ВАК-14Б - 3 отказа (2,4 %). Характерные отказы для этих устройств - пробитие диодного моста - 2 случая, сгорела обмотка трансформатора - 1 случай. Следующие устройства отказали по одному разу: путевой фильтр типа ФП-25М и маятниковой трансмиттер МТ-1М. В фильтре ФП-25М произошёл пробой конденсатора и сгорели обмотки трансформаторов. Путевые фильтры типа ФП-25М применяются в рельсовых цепях переменного тока частотой 25 Гц для защиты импульсных путевых реле от влияния обратного тягового тока частотой 50 Гц и его гармоник. В маятниковом трансмиттере МТ-1М, установленном в системе ИПАБ, отказали конденсаторы и перегорели резисторы. Трансмиттер типа МТ-1М используется для работы в устройствах импульсной и кодовой автоблокировки для импульсного питания рельсовых цепей.
По результатам анализа можно сделать вывод, что наибольшее количество отказов устройств ЖАТ из-за атмосферных перенапряжений произошло по причине выхода из строя полупроводниковых элементов (рис. 5): диоды - 119 отказов (50,6 %), конденсаторы - 28 отказов (12 %), стабилитроны - 5 отказов (2,1 %), транзисторы - 11 отказов (4,7 %).
Рис. 5. Характер неисправности при отказах устройств ЖАТ
Отказы диодов происходят в основном в аварийных реле, в блоках дешифратора кодовой автоблокировки (БС-ДА и БИ-ДА), в импульсных реле
ИВГ и ИМШ1-0,3, в трансмиттерных реле ТШ-65В и ТШ-2000В, в преобразователях типа ППШ-3, в блоках питаниях типа БПШ-3, в напольных микропроцессорных устройствах, в конденсаторном блоке КБМШ-6 и в выпрямителях ВАК-13(14).
Конденсаторы отказывают в основном в блоках БК-ДА, в конденсаторных блоках КБМШ-5(6), в трансмиттерных реле ТШ-65В и ТШ-2000В.
Транзисторы отказывают в устройствах ДЦ, в устройствах ЧКАБ (в преобразователях ППШ-3) и в устройствах микропроцессорных систем (в напольных микропроцессорных устройствах).
Стабилитроны отказывают в устройствах аварийных реле АСШ2-12 и АСШ2-220М, а также в реле ИВГ.
Кроме отказов полупроводниковых элементов реле, также характерны отказы контактов реле: подгар контактов - 19 (8 %), сваривание контактов -14 (6,0 %), излом контактов - 7 (3,0 %). Фиксировались и отказы в трансформаторах: обрыв обмоток - 9 (3,8 %), выгорание обмоток - 7 (3,0 %), меж-витковые замыкания в обмотках - 6 (2,5 %). Отказы по остальным элементам распределились следующим образом: пробой изоляции - 5 (2,2 %), перегорание резисторов - 5 (2,1 %).
По типам аппаратуры наибольшее количество отказов приходится на устройства, работающие в импульсном режиме и содержащие полупроводниковые элементы (диоды, транзисторы, стабилитроны). Наибольшее количество отказов - 20 - приходится на аварийные реле. В аварийных реле наибольшее количество отказов - 13 - приходится на выпрямительные диоды.
2. Анализ причин отказов устройств железнодорожной автоматики и телемеханики АО «Узбекистан темир йуллари» от коммутационных перенапряжений
Основными элементами тяговой сети электрифицированных железных дорог являются: тяговые подстанции, контактные сети и рельсовые линии. Тяговая сеть использует рельсы в качестве обратного провода. Рельсы используются для пропуска сигнального тока при создании устройств контроля свободности участков пути - рельсовых цепей (РЦ). Объединение в рельсовой линии мощного тягового тока и слаботочного сигнального тока требует обеспечения защиты слаботочных цепей от мощных энергетических процессов в тяговой сети при аварийных и коммутационных процессах.
Тяговая сеть оказывает наибольшее влияние на устройства СЦБ при коротком замыкании (КЗ) контактного провода на рельс. КЗ в тяговой сети происходят при повреждении (перекрытии) изоляции поддерживающих конструкций, секционных изоляторов и нейтральных вставок, при обрыве и падении на рельс контактного провода, при повреждении изоляции на электроподвижном составе [24]. В результате КЗ в тяговой сети от тяговой подстанции проходит импульс тока, величина которого может достигать нескольких тысяч ампер [25-28]. Импульс тока создает продольные перенапряжения (между проводом (жилой) и землей) во всех цепях устройств СЦБ. Особенно опасному воздействую подвергается аппаратура РЦ, так как аварийный ток проходит по рельсам. Причиной КЗ в тяговой сети чаще всего выступают грозовые разряды [24]. При действии грозы происходит перекрытие изоляции контактного провода или роговых разрядников на опору контактной сети, металлические элементы которой, по требованиям техники безопасности, соединены с рельсами [29]. При этом по полуобмотке дроссель-трансформатора (ДТ) проходит импульс тока, который оказывает ОЭМВ на устройства РЦ.
На рис. 6 показана гистограмма характерных неисправностей обратной тяговой сети АО «УТЙ» за период 2014-2018 гг. [18-22].
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Рис. 6. Гистограмма характерных неисправностей обратной тяговой сети
Указанные неисправности приводят к асимметрии рельсовой линии для обратного тягового тока. При этом увеличивается разность тяговых токов в полуобмотках дроссель-трансформатора, что приводит к ОЭМВ на аппаратуру рельсовых цепей при КЗ в тяговой сети.
На участках железных дорог, электрифицированных по системе постоянного тока, тяговые электродвигатели электровозов, идущих в режиме тяги, при условии КЗ в тяговой сети переходят в генераторный режим. При этом энергия, запасенная в движущемся поезде, осуществляет подпитку места КЗ в течение периода срабатывания средств защиты на электровозе [30].
3. Состояние устройств защиты от импульсных перенапряжений АО «УТЙ»
За анализируемый период зарегистрировано 109 отказов УЗИП. В том числе в 34 случаях элементы защиты были повреждены и не смогли защитить устройства ЖАТ от перенапряжений; в 12 случаях при отказах устройств ЖАТ элементы защиты сохраняли свои характеристики в норме.
В эксплуатации зафиксированы случаи, при которых в результате срабатывания и отказов УЗИП (выравнивателей и разрядников) выходит из строя питающий кабель, происходит оплавление монтажа и возгорание релейных шкафов. Это усугубляет ситуацию и увеличивает продолжительность отказов. После воздействия ПН приходится менять приборы, что требует дополнительных трудозатрат [31].
Основными причинами низкой надежности существующих УЗИП (РКН, ВОЦН, ВОЦШ, ВК и т. д.) являются их электрические характеристики, которые не согласованы с допустимой энергией, действующей на УЗИП. Для современных электронных систем ЖАТ защитные характеристики применяемых элементов не оптимальны и не всегда обеспечивают необходимый уровень защиты наиболее чувствительных полупроводниковых элементов.
Положение усугубляется тем, что не обеспечиваются условия для срабатывания приборов защиты (разрядников), то есть не всегда соблюдаются нормативные требования к заземляющим устройствам по величине сопротивления и по разделению высоковольтных и низковольтных заземлителей, особенно на сигнальных установках.
Заключение
За период с 2014 по 2018 год на дистанциях сигнализации и связи АО «УТЙ» было зарегистрировано 48 отказов систем ЖАТ от воздействия атмосферных перенапряжений. Основное количество отказов приходится на системы ЭЦ, ЧКАБ, ПАБ и микропроцессорные системы. При этом надо учитывать, что в АО «УТЙ» распространённость микропроцессорных систем составляет 21 %.
На участках железных дорог с электрической тягой поездов зафиксированы характерные неисправности элементов обратной тяговой сети (нарушение изоляции стыков, обрыв соединителей, обрыв основной обмотки дроссель-трансформатора, излом рельса), которые при возникновении коротких замыканий в тяговой сети являются причинами коммутационных перенапряжений, действующих на аппаратуру рельсовых цепей.
В результате отказов устройств ЖАТ при воздействии перенапряжений нарушается безопасность движения поездов, происходят задержки поездов, ухудшаются экономические показатели эффективности дороги.
По результатам анализа можно сделать вывод о том, что существующие элементы защиты недостаточно эффективны. Проблема защиты устройств ЖАТ, имеющих полупроводниковые элементы, является приоритетной и актуальной. Широкое внедрение микропроцессорных систем ЖАТ потребует разработки новых высокоэффективных средств защиты, имеющих высокое быстродействие на срабатывание, низкие остающиеся напряжения на средствах защиты и высокую пропускную способность по току.
Библиографический список
1. СТО РЖД 08.024-2015. Устройства железнодорожной автоматики и телемеханики. Защита от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Требования к характеристикам испытательных импульсных воздействий - М. : ОАО «РЖД», 2015. - 41 с.
2. СТО РЖД 08.026-2015. Устройства железнодорожной инфраструктуры. Защита от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Устройства молниезащиты и заземления технических средств. Технические требования. - М. : ОАО «РЖД», 2015. - 101 с.
3. СТО РЖД 08.026-2015. Устройства железнодорожной автоматики и телемеханики. Защита от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Типовая методика обследования электромагнитной обстановки на объектах железнодорожной автоматики и телемеханики. - М. : ОАО «РЖД», 2017. - 108 с.
4. ГОСТ Р 58232. Объекты железнодорожной инфраструктуры. Комплексная защита от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Общие требования. - М. : Стандартинформ, 2018. - 103 с.
5. Руководящие указания по защите от перенапряжений устройств СЦБ. - М. : Транспорт, 1990. - 60 с.
6. Кравченко В. И. Грозозащита радиоэлектронных средств : справочник / В. И. Кравченко. - М. : Радио и связь, 1991. - 264 с.
7. Михайлов М. И. Влияние внешних электромагнитных полей на цепи проводной связи и защитные мероприятия / М. И. Михайлов. - М. : Связьиздат, 1959. - 583 с.
8. Михайлов М. И. Защита сооружений связи от опасных и мешающих влияний / М. И. Михайлов, Л. Д. Разумов, С. А. Соколов. - М. : Связь, 1978. - 288 с.
9. Михайлов М. И. Электромагнитные влияния на сооружения связи / М. И. Михайлов, Л. Д. Разумов, С. А. Соколов. - М. : Связь, 1979. - 264 с.
10. Михайлов М.И. Электромагнитные влияния на сооружения связи / М. И. Михайлов, Л. Д. Разумов, А. С. Хоров. - М. : Связьиздат, 1961. - 71 с.
11. Правила защиты устройств проводной связи проводного вещания от влияния тяговой сети электрических железных дорог переменного тока. - М. : Транспорт, 1973. - 96 с.
12. Правила защиты устройств проводной связи проводного вещания от влияния тяговой сети электрических железных дорог постоянного тока. - М. : Транспорт, 1969. - 44 с.
13. Правила защиты установок проводной связи энергосистем от опасных напряжений и токов (Схемы защиты и нормативные указания). - М., 1966. - 20 с.
14. Правила защиты устройств проводной связи, железнодорожной сигнализации и телемеханики от опасного и мешающего влияния линий электропередачи. Ч. 1. Общие положения. Опасные влияния. - М. : Энергия, 1966. - 40 с.
15. Правила защиты устройств проводной связи, железнодорожной сигнализации и телемеханики от опасного и мешающего влияния линий электропередачи. Ч. 2. Мешающие влияния. - М. : Связь, 1972. - 56 с.
16. Бадер М. П. Электромагнитная совместимость / М. П. Бадер. - М. : УМПК МПС, 2002. - 638 с.
17. ГОСТ Р 50397-2011 (МЭК 60050-161:1990). Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения. - М. : Стандартинформ, 2013. - 57 с.
18. Отчёт технического отдела службы СЦБ и связи (Ш) об отказах устройств СЦБ за
2014 год / АО «Узбекистон темир йуллари». - Ташкент, 2015.
19. Отчёт технического отдела службы СЦБ и связи (Ш) об отказах устройств СЦБ за
2015 год / АО «Узбекистон темир йуллари». - Ташкент, 2016.
20. Отчёт технического отдела службы СЦБ и связи (Ш) об отказах устройств СЦБ за
2016 год / АО «Узбекистон темир йуллари». - Ташкент, 2017.
21. Отчёт технического отдела службы СЦБ и связи (Ш) об отказах устройств СЦБ за
2017 год / АО «Узбекистон темир йуллари». - Ташкент, 2018.
22. Отчёт технического отдела службы СЦБ и связи (Ш) об отказах устройств СЦБ за
2018 год / АО «Узбекистон темир йуллари». - Ташкент, 2019.
23. meteocenter.asia - сайт по метеоцентрам Азии (дата обращения 20.05.2019).
24. Сердинов С. М. Повышение надежности устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог. - М. : Транспорт, 1985. - 301 с.
25. Кучма К. Г. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети / К. Г. Кучма, Г. Г. Марквардт, В. Н Пушнин. - М. : Трансжелдориздат, 1960. - 259 с.
26. Любимов К. А. Влияние коротких замыканий в контактных сетях на устройства СЦБ и связи / К. А. Любимов, В. С. Ляличев, В. Ф. Шепко // Автоматика, телемеханика и связь. - 1975. - 1 II. - С. 16- 21.
27. Ляличев В. С. Исследование и ограничение перенапряжений в рельсовых цепях переменного тока с дроссель-трансформаторами : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.14 / Всесоюз. науч.-исслед. ин-т ж.-д. транспорта. - М., 1974. - 186 с.
28. Радченко В. Д. Перенапряжения и токи короткого замыкания в устройствах электрифицированных железных дорог постоянного тока / В. Д. Радченко, С. Д. Соколов, Н. Д. Сухопрудский. - М. : Гострансиздат, 1959. - 304 с.
29. Косарев Б. И. Электробезопасность в системе электроснабжения железнодорожного транспорта / Б. И. Косарев, Я. А. Зельвянский, Ю. Г. Сибаров. - М. : Транспорт, 1983. - 199 с.
30. Векслер М. И. Защита тяговой сети постоянного тока от токов короткого замыкания / М. И. Векслер. - М. : Транспорт, 1976. - 120 с.
31. Кравченко К. В. Защита систем ЖАТ от грозовых и коммутационных перенапряжений / К. В. Кравченко // Автоматика, связь, информатика. - 2011. - № 4. - С. 25-28.
Abdulaziz A. Raxmonberdiyev, Alexander D. Manakov «Automation and remote control on railways» department Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University, St. Petersburg
INFLUENCE OF OVERVOLTAGE ON THE RAILWAY AUTOMATION AND REMOTE CONTROL DEVICES OF JSC "UZBEKISTAN TEMIR YULLARI"
The paper presents an analysis of failures of railway automation and remote control devices of the JSC "Uzbekistan temir yullari" (Uzbekistan Railways) from atmospheric and switching overvoltages for the period 2014-2018. It has been determined that the largest number of failures of railway automation and remote control devices is associated with a thunderstorm period. Hardware failures account for 22% in the total number of failures of railway automation and remote control devices. Failures of signalization, interlocking and blocking devices along the signaling and communication distances of JSC "Uzbekistan Railways" are not evenly distributed. The greatest number of failures occurs at distances located in desert, steppe regions and in the zone of large rivers. Electric interlocking and numeric code automatic block systems are the systems of railway automation and remote control falling into group A of the Pareto diagram by the number of failures from atmospheric overvoltages. It was determined that a large number of failures occur in surge protection devices used in operation.
railway automation and remote control, signalization, interlocking and blocking, atmospheric surge, switching overvoltage.
References
1. Organization standard of Russian Railways 08.024-2015 Devices of railway automation and remote control. Protection against atmospheric and switching overvoltages (2015) Impulse test performance requirements [STO RZHD 08.024-2015 Ustrojstva zheleznodorozhnoj avtomatiki i telemekhaniki. Zashchita ot atmosfernyh i kom-mutacionnyh perenapryazhenij. Trebovaniya k harakteristikam ispytatel'nyh im-pul'snyh vozdejstvij]. Moscow, OJSC "Russian Railways" [OAO "RZHD"]. - 41 p.
2. Organization standard of Russian Railways 08.026-2015 Devices of railway automation and remote control. Protection against atmospheric and switching overvoltages (2015) Lightning protection devices and grounding devices. Technical requirements [STO RZHD 08.026-2015 Ustrojstva zheleznodorozhnoj infrastruktury. Zashchita ot atmosfernyh i kommutacionnyh perenapryazhenij. Ustrojstva molniezashchity i zazem-leniya tekhnicheskih sredstv. Tekhnicheskie trebovaniya]. Moscow, OJSC "Russian Railways" [OAO "RZHD"]. - 101 p.
3. Organization standard of Russian Railways 08.026-2015 Devices of railway automation and remote control. Protection against atmospheric and switching overvoltages (2017) Typical methods for examining the electromagnetic environment at the objects of railway automation and remote control [STO RZHD 08.026-2015 Ustrojstva zheleznodorozhnoj avtomatiki i telemekhaniki. Zashchita ot atmosfernyh i kommutacionnyh perenapryazhenij. Tipovaya metodika obsledovaniya elektromagnitnoj obstanovki na ob"ektah zheleznodorozhnoj avtomatiki i telemekhaniki]. Moscow, OJSC "Russian Railways" [OAO "RZHD"]. - 108 p.
4. State standard R 58232 - Objects of railway infrastructure. Comprehensive protection
against atmospheric and switching overvoltages (2018) General requirements [GOST R 58232 - Ob'ekty zheleznodorozhnoj infrastruktury. Kompleksnaya zashchita ot at-mosfernyh i kommutacionnyh perenapryazhenij. Obshchie trebovaniya], Moscow, Standardinform. - 103 p.
5. Guidelines for surge protection of signaling devices (1990) [Rukovodyashchie ukazaniya po zashchite ot perenapryazhenij ustrojstv SCB] Moscow, Transport. - 60 p.
6. Kravchenko V. I. (1991) Lightning protection of radio electronic means: Reference book [Grozozashchita radioelektronnyh sredstv: Spravochnik]. Moscow, Radio and communication [Radio i svyaz']. - 264 p.
7. Mikhailov M. I. (1959) Influence of external electromagnetic fields on wired communication circuits and protective measures [Vliyanie vneshnih elektromagnitnyh polej na cepi provodnoj svyazi i zashchitnye meropriyatiya]. Moscow, Svyazizdat. - 583 p.
8. Mikhailov M. I., Razumov L. D., Sokolov S. A (1978) Protection of communication structures from dangerous and interfering influences [Zaschita sooruzhenij svjazi ot opasnyh i meshajuschih vlijanij]. Moscow, Connection [Svjaz']. - 288 p.
9. Mikhailov M. I., Razumov L. D., Sokolov S. A (1979) Electromagnetic effects on communication facilities [Elektromagnitnye vliyaniya na sooruzheniya svyazi]. Moscow, Connection [Svjaz']. - 264 p.
10. Mikhailov M. I., Razumov L. D., Khorov A. S. (1961) Electromagnetic effects on communication facilities [Elektromagnitnye vliyaniya na sooruzheniya svyazi]. Moscow, Svyazizdat. - 71 p.
11. Rules for the protection of wired communication devices wired broadcasting from the influence of the traction network of AC electric railways [Pravila zashchity ustrojstv provodnoj svyazi provodnogo veshchaniya ot vliyaniya tyagovoj seti elektricheskih zheleznyh dorog peremennogo toka]. Moscow, Transport. 1973. - 96 p.
12. Rules for the protection of wired communication devices wired broadcasting from the influence of the traction network of electric railways DC [Pravila zashchity ustrojstv provodnoj svyazi provodnogo veshchaniya ot vliyaniya tyagovoj seti elektricheskih zheleznyh dorog postoyannogo toka]. Moscow, Transport. 1969. - 44 p.
13. Rules for the protection of wired communication systems of power systems from dangerous voltages and currents (Protection schemes and regulatory guidelines) [Pravila zashchity ustanovok provodnoj svyazi energosistem ot opasnyh napryazhenij i tokov (Skhemy zashchity i normativnye ukazaniya)]. Moscow, 1966. - 20 p.
14. Rules for the protection of wired communication devices, railway signaling and remote control from dangerous and interfering influence of power lines (1966). Part 1. General Provisions. Dangerous effects [Pravila zashchity ustrojstv provodnoj svyazi, zheleznodorozhnoj signalizacii i telemekhaniki ot opasnogo i meshayushchego vliyaniya linij elektroperedachi. CHast' 1. Obshchie polozheniya. Opasnye vliyaniya]. Moscow, Connection [Svjaz']. - 40 p.
15. Rules for the protection of wired communication devices, railway signaling and remote control from dangerous and interfering influence of power lines (1972). Part 2. Disturbing influences [Pravila zashchity ustrojstv provodnoj svyazi, zheleznodorozhnoj signalizacii i telemekhaniki ot opasnogo i meshayushchego vliyaniya linij elektroperedachi. CHast' 2. Meshayushchie vliyaniya]. Moscow, Connection [Svjaz']. - 56 p.
16. Bader M. P. (2002) Electromagnetic compatibility [Elektromagnitnaya sovmestimost']. Moscow, UMPK MPS [UMPK MPS]. - 638 p.
17. State standard R 50397-2011 (IEC 60050-161: 1990) Electromagnetic compatibility of technical equipment (2013). Terms and Definitions [GOST R 50397-2011 (MEK 60050161:1990). Sovmestimost' tekhnicheskih sredstv elektromagnitnaya. Terminy i opredele-niya]. Moscow, Publishing house Standardinform [Izd-vo Standartinform]. - 57 p.
18. Report of the technical department of the signaling and communications service (ffl) on failures of signaling devices for 2014 [Otchyot tekhnicheskogo otdela sluzhby SCB i
svyazi (SH) ob otkazah ustrojstv SCB za 2014 god]. JSC "Uzbekistan Railways" [AO «Uzbekistan temir jullari»]. Tashkent, 2015.
19. Report of the technical department of the signaling and communications service (Ш) on failures of signaling devices for 2015 [Otchyot tekhnicheskogo otdela sluzhby SCB i svyazi (SH) ob otkazah ustrojstv SCB za 2015 god]. JSC "Uzbekistan Railways" [AO «Uzbekiston temir jullari»]. Tashkent, 2016.
20. Report of the technical department of the signaling and communications service (Ш) on failures of signaling devices for 2016 [Otchyot tekhnicheskogo otdela sluzhby SCB i svyazi (SH) ob otkazah ustrojstv SCB za 2016 god]. JSC "Uzbekistan Railways" [AO «Uzbekiston temir jullari»]. Tashkent, 2017.
21. Report of the technical department of the signaling and communications service (Ш) on failures of signaling devices for 2017 [Otchyot tekhnicheskogo otdela sluzhby SCB i svyazi (SH) ob otkazah ustrojstv SCB za 2017 god]. JSC "Uzbekistan Railways" [AO «Uzbekiston temir jullari»]. Tashkent, 2018.
22. Report of the technical department of the signaling and communications service (Ш) on failures of signaling devices for 2018 [Otchyot tekhnicheskogo otdela sluzhby SCB i svyazi (SH) ob otkazah ustrojstv SCB za 2018 god]. JSC "Uzbekistan Railways" [AO «Uzbekiston temir jullari»]. Tashkent, 2019.
23. meteocenter.asia - site on Asian meteorological centers (request date 20.05.2019). [sajt po meteocentram Azii (data obrashcheniya 20.05.2019)].
24. Serdinov S. M. (1985) Improving the reliability of power supply devices for electrified railways [Povyshenie nadezhnosti ustrojstv elektrosnabzheniya elektrificirovannyh zheleznyh dorog]. - 301 p.
25. Kuchma K. G., Marquardt G. G., Pushnin V. N. (1960) Protection against short-circuit currents in the contact network [Zashchita ot tokov korotkogo zamykaniya v kontaktnoj seti]. Moscow, Transgeldorizdat. - 259 p.
26. Lyubimov K. A., Lyalichev V. S., Shepko V. F. (1975) The effect of short circuits in contact networks on signaling and signaling devices [Vliyanie korotkih zamykanij v kon-taktnyh setyah na ustrojstva SCB i svyazi]. Moscow, Automation, Remote Control and Communication [Avtomatika, telemekhanika i svyaz']. - Pp. 16-21.
27. Lyalichev V. S. (1974) Research and limiting overvoltages in AC rail circuits with choke transformers [Issledovanie i ogranichenie perenapryazhenij v rel'sovyh cepyah peremen-nogo toka s drossel'-transformatorami]. PhD thesis. Moscow. - 186 p.
28. Radchenko V. D., Sokolov S. D., Sukhoprudsky N. D. (1959). Overvoltage and short-circuit currents in devices of electrified DC railways [Perenapryazheniya i toki korotkogo zamykaniya v ustroj stvah elektrificirovannyh zheleznyh dorog postoyannogo toka]. Moscow, State transport publishing house [Gostransizdat]. - 304 p.
29. Kosarev B. I., Zelvyansky Ya. A., Sibarov Yu. G. (1983) Electrical safety in the power supply system of railway transport [Elektrobezopasnost' v sisteme elektrosnabzheniya zheleznodorozhnogo transporta]. Moscow, Transport. - 199 p.
30. Veksler M. I. (1976) Protecting the DC network from short circuit currents [Zashchita tyago-voj seti postoyannogo toka ot tokov korotkogo zamykaniya]. Moscow, Transport. - 120 p.
31. Kravchenko K. V. (2011) Protection of railway automation and remote control systems from lightning and switching overvoltages [Zashchita sistem ZHAT ot grozovyh i kom-mutacionnyh pe-renapryazhenij], Automation, Communication and Informatics [Avtomatika, svyaz', informatika], issue 4. - Pp. 25-28.
Статья представлена к публикации членом редколлегии Д.С. Марковым.
Поступил в редакцию 06.05.2019, принята к публикации 30.05.2019.
МАНАКОВ Александр Демьянович - доктор технических наук, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I. e-mail: [email protected]
РАХМОНБЕРДИЕВ Абдулазиз Абдимажитович - аспирант кафедры «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I. e-mail: [email protected]
© Манаков А. Д., Рахмонбердиев А. А., 2019
