Ведерников Б.М. Специальные измерения и техническая диагностика устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Лекции
Подождите немного. Документ загружается.
Таблица 2.1
Элемент системы
Количество
элементов
Интенсивность
отказа, 10
-6
1/ч
Транзистор 5 0,3
Трансформатор 3 1,0
Резистор 25 0,25
Диод 6 0,6
Конденсатор 15 0,5
Реле 2 1,2
Пайка 106 0,001
Время между отказами Т
о
является обратной величиной
интенсивности отказов:
(2.13)
Для предупреждения отказа ремонт и настройку системы
необходимо проводить до наступления отказа.
Уменьшая интенсивность отказа на 5-10 %, обеспечим устранение
отказа до его наступления. В результате оптимальное время
технического обслуживания данного устройства составит:
(2.14)
Процесс расчета оптимизации технического обслуживания можно
автоматизировать. Используя конкретные данные об отказах любого
из устройств автоматики, телемеханики и связи, можно рассчитать
номинальные сроки их технического обслуживания. Точность и
достоверность этих расчетов будет зависеть только от качества
фиксирования отказов, исключая всякую субъективность этого
процесса.
Следует отметить, что качество технического обслуживания
оценивается и коэффициентом готовности к
г
к
г
=Т
о
/ ( Т
о
+ t
восст
), (2.15)
где t
восст.
- время восстановления работоспособности устройства
после его отказа. В свою очередь,
t
восст
= t
п
+ t
у
+ t
пут
+ t
оп
(2.16)
где t
п
- время поиска;
t
у
- время устранения неисправности;
t
пут
- время в пути следования до объекта контроля;
t
оп
- время оповещения об отказе, неисправности объекта.
Как видно из (3), коэффициент готовности во многом
определяется квалификацией обслуживающего персонала,
автоматизацией технического процесса обслуживания, т. е. введением
систем автоматического контроля и диагностирования устройств АТ.
Наиболее реальную оценку работоспособности эксплуатируемых
устройств отражают, как было отмечено, данные об их надежности.
Учитывая, что устройства СЦБ обычно выполнены в релейном
исполнении или на полупроводниковых и интегральных схемах,
можно принять экспоненциальный закон распределения безотказной
работы
(2.17)
где е - основание натурального логарифма;
с
(t) - интенсивность отказов системы.
Тогда вероятность безотказной работы ранее рассмотренного
устройства составит
(2.18)
Таким образом, рассмотренные примеры можно использовать для
расчета надежности эксплуатируемых устройств СЦБ и связи, чтобы
уточнить технические нормы расчета сроков их технического
обслуживания с учетом реальных условий их работы.
2.3.6. Система технического диагностирования ПОНАБ
Назначение прибора обнаружения нагрева аварийных букс
(ПОНАБ-3) - автоматическое выявление перегретых букс вагонов и
локомотивов в проходящих поездах и выдача информации о месте
расположения и количестве их, а также о количестве физических
вагонов в поезде (первым считается локомотив).
Основные технические данные.
1. ПОНАБ-3 обеспечивает выявление перегретых букс с
температурой шеек осей свыше 100 градусов по Цельсию - не менее
70 процентов, с температурой шеек осей свыше 140 градусов - не
менее 80 процентов, подтверждение показания прибором перегретых
букс - 85 процентов.
2. Работает в интервале температур окружающей среды: для
напольного оборудования от -50 до +60 градусов по Цельсию; для
постового оборудования от +5 до +60 градусов.
3. Дальность передачи информации: от перегонных устройств к
регистрирующим устройствам (до станции) до 20 км; от
регистрирующих к сигнализирующим устройствам (до поста ЭЦ) до 2
км.
4. Объём выдаваемой информации на один поезд: точное указание
порядкового номера вагона с перегретой буксой и стороны поезда для
9 вагонов; общее количество вагонов в поезде - 99; общее количество
вагонов с перегретыми буксами - до 9.
5. Питание прибора от сети переменного тока 50 Гц, 220 В,
потребляемая мощность напольных устройств - 350 Вт, станционных
устройств - 250 Вт (без обогрева).
ПОНАБ-3 состоит из перегонных и станционных устройств.
Структурная схема ПОНАБ-3 показана на рис. 2.13. Перегонные
включают напольное и основное оборудование. Напольное
оборудование размещается непосредственно на пути, а основное - в
помещении, построенном рядом с путями, вблизи напольного
оборудования.
К напольному оборудованию относится следующее:
- две напольные камеры на раме, представляющие собой
металлический корпус, в котором находится капсула с болометром и
предварительным усилителем. Отверстие корпуса закрывается
заслонкой, предохраняющей капсулу от механических повреждений.
В корпус помещается также нагревательный элемент и датчик
температуры. На внутренней стенке заслонки вмонтированы
лампочки. Болометр типа БП-1 воспринимает тепловую энергию
(инфракрасные лучи) от перегретых букс и преобразует её в
электрические сигналы;
- высокочастотная рельсовая цепь, состоящая из генератора тока
частотой 5 кГц, питающего и релейного трансформаторов, фильтров и
путевого реле типа ИР1-3000; выполняет функцию электронной
педали (на структурной схеме обозначена ЭП1). Она фиксирует
вступление поезда в зону напольного оборудования ПОНАБ-3 за 10-
15м и выход за 40-50м;
- четыре магнитные педали типа ПБМ-56 (П1-П4). Они являются
датчиками прохода колёсных пар и осуществляют отметку вагонов;
- ограждающие устройства, предохраняющие напольное
оборудование; путевая коробка, где находятся трансформаторы и
коммутируется кабель.
Основное оборудование размещается в отапливаемом помещении. К
нему относятся:
- силовой распределительный щит, состоящий из корпуса и платы
с элементами приборов. На лицевой стороне платы имеются:
пакетные выключатели питания, тумблеры отключения обогрева
камер, вольтметр с переключателем и сигнальная лампа;
- снизу на специальной плате укреплены: реле управления системой
обогрева камер, аварийное реле, датчики типа ДТКВ-50 системы
обогрева помещений, трансформатор обогрева напольных камер,
выпрямитель 24В, феррорезонансный стабилизатор типа С-0-28 и
путевое реле;
- на щите крепления стойки аппаратуры (смотря с лицевой стороны
сверху вниз) в левой части размещены: блоки усилителей и
запоминания сигнала о перегретых буксах правой и левой стороны;
блок управления, вырабатывающий команды управления приборами;
блок отметчика вагонов, фиксирующий прохождение вагона через
педали. В правой части находится блок управления передачей данных
(АПД); блок счётчиков количества вагонов в поезде; блок передачи
сигналов, формирующий код информации; передатчик,
осуществляющий частотную модуляцию кода и его передачу на
станцию по линии связи.
Станционные устройства размещаются в отапливаемом
помещении контрольного пункта (ПКТО), в помещении ДСП или
на посту ЭЦ и включают в себя: стойку приемную, в которой
находятся: блок-подставка, осуществляющая прием из линии связи
частотно-модулированного кода и преобразование его в импульсы
постоянного тока, блок контроля, осуществляющий контроль приема
информации, приемник кода информации, принимающий код и
передающий его в логику пишущей машинки ЭУМ-23Д;
электроуправляемую машинку типа ЭУМ-23Д; пульт оператора; щит
вводно – изолирующий.
Принцип работы прибора ПОНАБ-3 при прохождении поезда в
зоне напольных устройств следующий.
При движении поезда температура буксовых узлов вагонов и
локомотивов выше температуры наружного воздуха, поэтому буксы
излучают тепловую энергию в виде инфракрасных лучей. Работа
ПОНАБ-3 основана на улавливании импульсов тепловой энергии от
корпуса букс и преобразовании их в электрические сигналы, усилении
последних с выделением сигналов от аварийных букс, формировании,
передаче и отображении информации о месте расположения
аварийных букс в поезде.
При вступлении поезда на частотную рельсовую цепь за 10...15м
до педалей, обеспечивается путевое реле ИР1-3000 (срабатывает
педаль ЭП-1), которое выдает сигнал наличия поезда. Этот сигнал
поступает в блок управления, который дает команду на снятие
запрета с логических схем и открытие заслонок напольных камер. Все
эти операции заканчиваются до вступления первого колеса на первую
педаль ПБМ-56 (П1). В момент входа его на педаль П1 она подает
сигнал в блок управления, а последний дает команду на подключение
ячейки памяти в блоке усиления. В момент движения колеса от П1 до
второй педали П2 тепловой сигнал от буксы воспринимается
болометром и преобразуется в энергетический сигнал, который через
предварительный усилитель поступает в блок усиления и
запоминается в ячейке памяти. При заходе первого колеса на П2
ячейка памяти закрывается.
При вступлении второй колесной пары на П1 в блоке усиления
будет подключена вторая ячейка памяти. Она запомнит амплитуду
сигнала от второй буксы. Таким образом, после прохода двух
колесных пар по педалям П1 и П2 в ячейках запоминаются амплитуды
тепловых сигналов от двух букс левой и двух букс правой стороны
поезда и подается команда на сравнение сигналов от этих букс. Если
отношение амплитуд этих сигналов к заранее заданному пороговому
значению (4...5 В) превышает заранее заданное отношение, тогда
вырабатывается сигнал тревоги, свидетельствующий о наличии
перегретой буксы.
Вышеупомянутое заранее заданное отношение как раз определяет
настройку аппаратуры ПОНАБ-3 на 100 или 140 градусов перегрева.
Сигнал тревоги поступает в ячейку памяти блока управления и
запоминается. После этого информация в блоках усиления стирается.
Педали ПБМ-56 расположены на пути так, что между П1 и П2 и
между П3 и П4 расстояние меньше, чем между двумя соседними
колесными парами одной тележки вагона. А между П1 и П4
расстояние меньше, чем длина базы наиболее короткого вагона.
В отметчике вагонов в ячейках памяти записываются импульсы от
педалей П1, П2 и отдельно от П3 и П4, так что после прохода через
все четыре педали симметричной подвижной единицы происходит
сравнение числа колес, "набежавших" на П1 и П2, с числом колес
"сбежавших" с П3 и П4. Так как подвижная единица (вагон,
локомотив) симметрична, вырабатывается импульс тока. При
наличии у вагона перегретой буксы по этому импульсу происходит
считывание информации из памяти блока управления и передачи ее в
блок передачи данных (АПД) (о перегретых буксах правой и левой
стороны прошедшего вагона).
Сигнал отметки вагона и количество перегретых букс также
формируются в блоке счетчиков.
При каждом поступлении сигнала тревоги блок АПД
вырабатывает команду о передаче текущего значения номера вагона в
блок передачи, а последний формирует код номера вагона и через
блок ЧМС передает в линию связи, после чего передается аналогично
знак (сторона) перегретой буксы.
На посту регистрации частотно-модулированные сигналы,
поступающие из линии в блок подставку (ЧМС), преобразуются в
импульсы постоянного тока и передаются в блок контроля и
приемник; здесь код преобразуется из последовательного в
параллельный и подается в блок логики машинки ЭУМ-23Д, где
расшифровывается и печатается.
Машинка печатает порядковый номер вагона и знак перегретой
буксы. Знак плюс означает, что перегрета правая букса, знак минус -
левая, а знак х показывает перегрев букс с обеих сторон. Например,
18+58х61- означает: 18-й вагон, перегрета правая букса; 58-й -
перегреты буксы с обеих сторон, 61-й - левая.
При поступлении знака первой перегретой буксы на пульте
оператора загорается лампочка и звонит звонок.
После освобождения поездом частотной рельсовой цепи (40-50 м
за педаль) возбуждается путевое реле и передается сигнал о передаче
общего количества вагонов в поезде и количестве перегретых букс.
Одновременно в блоке управления включается система
автоконтроля исправности прибора ПОНАБ-3 и команда на закрытие
заслонок напольных камер. Моделируется прохождение
четырехосного вагона с перегретыми буксами, для этого на отметчик
вагонов подается программа импульсов прохождения четырехосного
вагона по педалям (П1 - П4), а на лампы заслонок камер импульс
тока, имитирующий перегрев буксы (сигнал тревоги). Эти данные
передаются на пост кодом и печатаются: если ПОНАБ исправный
передается буква Р, если неисправный - Н. Кроме этого,
контролируется уровень сигнала в линии связи. При нарушении линии
связи на пульте загорается лампа и звенит звонок.
2.3.7. Система технического диагностирования ДИСК
Комплексная дистанционно–информационная система (ДИСК-
БКВЦ) предназначена для комплексного контроля технического
состояния подвижного состава на ходу поезда с передачей данных на
централизованный диспетчерский пост.
Базовая подсистема ДИСК-Б предназначена для автоматического
обнаружения перегретых (неисправных) буксовых узлов вагонов и
локомотивов при проходе поездами пункта контроля, то есть зоны
размещения напольного оборудования, перегонных устройств и
выдачи информации обслуживающему персоналу станции
информации о наличии, расположении и количестве перегретых букс
в поезде (если они имеются), а также сведения о
проконтролированном поезде и времени прохода поездом зону
контроля. Базовая подсистема ДИСК-Б входит в состав
автоматической системы комплексного контроля ДИСК-БКВЦ и
может дополняться подсистемами ДИСК-К и ДИСК-В.
Подсистема ДИСК-К предназначена для автоматического
контроля дефектов колес по кругу катания (накат, ползун).
Подсистема ДИСК-В предназначена для автоматического контроля
волочащихся предметов, деталей и узлов в подвижном составе.
Диапазон скоростей движения контролируемых поездов: от 5 до
125 км/ч - для грузовых поездов; от 5 до 250 км/ч - для пассажирских.
Питание аппаратуры: 220 В (резервное и основное).
В состав напольного оборудования (рис. 2.14) входят:
а) напольные камеры основные и вспомогательные. НКЛО,
НКПО напольные камеры, левая и правая, основные. НКЛВ, НКПВ -
напольные камеры, левая и правая, вспомогательные;
б) высокочастотная рельсовая цепь наложения (РЦН)- служит
для контроля наличия поезда в зоне, электронная педаль ЭП-1;
в) магнитные педали П1-П5 - датчики прохода колесных пар, для
счета осей и вагонов. Бесконтактные магнитные педали - ПБМ-56;
г) датчики динамики колес К1-К3 - пьезоэлектрические
виброизмерительные преобразователи, для контроля колес по кругу
катания;
д) датчики волочения В1-В4 - контроль нижнего габарита
подвижного состава.
В состав перегонной аппаратуры также входит перегонная стойка,
которая состоит из отдельных блоков, субблоков, стабилизатора
напряжения, трансформаторов и реле.
Блоки перегонной стойки имеют следующее назначение.
Блок управления - осуществляет управление работой напольных
камер, формирует отметки прохода физических подвижных единиц,
управляет алгоритмом работы приемо - усилительного тракта,
осуществляет автоконтроль работоспособности аппаратуры,
преобразует информацию для блока передачи.
Блок усилителей - усиливает тепловые сигналы от всех напольных
камер, корректирует их по амплитуде в зависимости от температуры
наружного воздуха и преобразует их для передачи в каналы связи.
Блок передачи - предназначен для преобразования исходных
сообщений (модуляция) в сигналы, пригодные для передачи в линию,
соединяет перегонное и станционное оборудование, имеет 7
информационных каналов (7 передатчиков) в спектре частот 2000-
3220 Гц, а также обратный канал на частоте 1350 Гц.
Виды информации на каналах:
канал 1 - наличие волочащихся деталей "В";
канал 2 - уровень динамики колес "К";
канал 3 - уровень нагрева левый (тепловой);
канал 4 - уровень нагрева правый (тепловой);
канал 5 - контроль поезда и линий;
канал 6 - отметка оси;
канал 7 - отметка вагонов.
Обратный канал - канал управления со станционного
оборудования.
Субблок ГУ-1 - предназначен для усиления сигналов прямого и
обратного каналов, а также имитатора контрольных сигналов (ИКС).
Блок контроля колес - служит для усиления и обработки сигналов
от путевых датчиков динамики колес.
В состав станционного оборудования входит: стойка аппаратуры,
станционная; пульт оператора; блок сопряжения; печатающее
устройство.
В состав станционной стойки входят: силовое оборудование и
блоки; блок приема сообщений; блок преобразования; блок
накопления; блок автономной работы; реле.
Блок приема сообщений - для приема сообщений с перегонной
аппаратуры, имеется 7 приемников, частота которых соответствует
частоте передатчиков на перегоне. Блок преобразовывает сообщения
тональной частоты в исходные (демодуляция) и усиливает.
Блок преобразования - для приема аналоговых сигналов, несущих
информацию о динамике колес и степени нагрева буксовых колес,
преобразования их в цифровой код, хранения и выборки информации.
Блок накопления - осуществляет накопление информации об осях
вагона, количестве вагонов в поезде, текущем времени, номере поезда,
а также коммутация информации того или иного вида на регистры
печати и на печатающее устройство.
Блок автономной работы - для сбора информации и выдачи этой
информации на пульт оператора и на собственный индикатор. В блоке
также происходит формирование сигналов управления для
станционного оборудования.
Блок сопряжения - для накопления информации во время прохода
поезда и выдачи этой информации на печатающее устройство.
Печатающее устройство - для регистрации всей информации о поезде
на печать, куда печатается: слово об оси, о вагоне, о поезде, о
времени, уровень нагрева справа, уровень нагрева слева, порядковый
номер поезда, количество вагонов в поезде, порядковый номер вагона,
признак вагона с роликовой буксой и признак заторможенного вагона.
Пульт оператора - для управления и индикации информации о
поезде и времени. Состоит из 2 частей: индикационная и управление.
При помощи управляющей части на индикацию можно выдать
все виды информации: о номере поезда за смену, о текущем времени,
о количестве вагонов, о видах неисправностей с буферного
накопителя, а также выключить звонок при помощи кнопки.
На индикационной части пульта можно все эти информации
контролировать: о поезде, о времени, о неисправностях.
Устройства ДИСК могут осуществлять автоматическое
перекрытие выходного устройства.
Напольные устройства ДИСК дополняются (по решению в
соответствии с ПТЭ) специальным сигналом, который
устанавливается на расстоянии, большем длины поезда, от зоны
действия рельсовой цепи ЭП-1. Сигнальное показание загорается на
нем в случае, если ДИСК выдал сигнал тревоги для данного поезда.
Сигнал оповещает об этом машиниста.
Аппаратура ДИСК используется по двум вариантам. Напольные
устройства ДИСК размещаются перед промежуточными станциями
участка, не имеющими контрольного пункта ПКТО. В этом случае
прибор регулируется на выявление аварийных букс с перегревом
относительно окружающего воздуха выше 140 градусов. И на
подходах к промежуточной станции с ПКТО, в этом случае прибор
регулируется на перегрев свыше 100 градусов.
В первую очередь устройства ДИСК размещают в конце длинных
участков за 40 - 60 км после ПТО.
Рис. 2.13. Структурная схема системы ПОНАБ-3
Рис. 2.14. Структурная схема системы ДИСК
3. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
По прибытию студентов на сессии планируется выполнение
следующих лабораторных работ.
Лабораторная работа № 1
Испытание дешифраторных ячеек кодовой автоблокировки.
Цель работы. Изучение методов измерения основных
характеристик приборов дешифраторных ячеек кодовой
автоблокировки типа ДА и испытание их в условиях, эквивалентным
эксплуатационным на специальном универсальном стенде.
Лабораторная работа № 2
Проверка блоков электрической централизации и горочной
автоматической централизации.
Цель работы. Изучение методов измерения характеристик
приборов в релейных блоках электрической централизации и
горочной автоматической централизации на специальном
унифицированном стенде.
Лабораторная работа № 3