Підвищення безпеки руху поїздів шляхом удосконалення пристроїв підрахунку вісей рухомого складу

Запропоновано алгоритм підрахунку вісей по сигналам від двох трансформаторних диференційних датчиків, який враховує можливу зупинку, зміну напрямку та коливальні рухи колісної пари в зоні дії датчиків. Для запобігання помилок від дії металевих предметів, що звішуються з рухомого складу, необхідно розташовувати датчики на різних рейках.

Був проведений аналіз роботи мікроконтролера, використовуючи методи теорії кінцевих автоматів. Побудовано граф автомата, який характеризує роботу мікроконтролера при підрахунку вісей та тестуванні працездатності. Для перевірки працездатності мікроконтролер періодично виробляє сигнали тестування, які приводять до послідовного замкнення ключів імітації проїзду колеса. В результаті цього послідовно шунтуються приймальні котушки датчика і напруга на виході приймача спочатку перевищує верхній граничний рівень, а потім стає меншою за нижній граничний рівень. По значенню вихідної напруги мікроконтролер аналізує працездатність пристрою. В процесі тестування цифрова фільтрація сигналу не виконується, що дозволяє зменшити час тестування. Значення шунтуючих опорів вибрано таким, що шунтування однієї з приймальних котушок приводить до перевищення вихідною напругою приймача відповідного граничного рівня навіть при проїзді у цей час колеса над іншою приймальною котушкою. Час виконання тесту контролюється за допомогою таймера. При порушенні працездатності одного із вузлів пристрою (генератора, ТКД, приймача та ін.), а також при порушенні алгоритму функціонування мікроконтролера час виконання тестуючої програми перевищує заданий. В цих випадках по сигналу від таймера відбувається припинення програми тестування та передача до вирішуючого приладу сигналу „помилка”. Так як кожний етап тесту, пов’язаний із шунтуванням однієї з приймальних котушок, відбувається на протязі короткого проміжку часу, то при проведенні тесту виключається можливість пропуску вісі рухомого складу.

Визначено, що дублювання колійного датчика при застосуванні елемента порівняння „і” дозволяє збільшити достовірність підрахунку вісей, якщо для одного датчика імовірність помилки “невірна реєстрація вісі” перевищує імовірність помилки “пропуск вісі”. В противному випадку достовірність підрахунку вісей може бути збільшена при використанні дублювання ТКД та елемента порівняння „або”.

Для розробленого пристрою підрахунку вісей були визначені показники надійності: інтенсивність відмов – 4, 2*10-5 1/год, середнє напрацювання на відмову – 23810 год, імовірність безвідмовної роботи на протязі 1000 год – 0, 959.

Так як апаратурні відмови ППВ РС та помилки, пов’язані з впливом дестабілізуючих факторів, незалежні один від одних, то імовірність достовірного підрахунку вісей на протязі часу t визначається виразом

 , (7)

де Pa (t) – імовірність відсутності апаратурних відмов на протязі часу t; Рпом – імовірність помилки при виявленні однієї вісі рухомого складу; N – інтенсивність руху.

 

Таблиця 1

Показники апаратурної безвідмовності та достовірності підрахунку вісей при використанні різних видів структурного резервування пристроїв підрахунку

Вид структурного

резервування Імовірність відсутності апаратурних відмов на протязі Імовірність достовірного підрахунку вісей на протязі

500год 1000год 2500год 500год 1000год 2500год

Один комплект

ППВ РС 0, 9792 0, 9589 0, 9003 0, 9303 0, 8630 0, 6752

Загальне дублювання заміщенням навантажений резерв 0, 9995 0, 9984 0, 9900 0, 9495 0, 8986 0, 7425

ненавантажений резерв

0, 9998

0, 9991

0, 9949

0, 9498

0, 8992

0, 7462

Мажоритарне резервування - - - 0, 9861 0, 9488 0, 7520

Розділене дублювання заміщенням ненавантажений резерв 0, 9999 0, 9995 0, 9974 0, 9499 0, 8996 0, 7481

Мажоритарне резервування ТКД - - - 0, 9794 0, 9412 0, 7577

Мажоритарне резервування ТКД та дублювання блока логічної обробки - - - 0, 9897 0, 9612 0, 7985

 

Були визначені показники апаратурної безвідмовності та достовірності підрахунку вісей для одного пристрою підрахунку та при використанні різних видів структурного резервування (табл. 1). При цьому вважали, що інтенсивність руху складає 100 вісей/год, а імовірність помилки при виявленні однієї вісі – 10-6. При виконанні розрахунків розглядали узагальнений колійний датчик, до складу якого окрім електромагнітної системи входять генератор та приймач. Розрахунки показують, що найбільша імовірність достовірного підрахунку забезпечується при використанні мажоритарного резервування колійного датчика та дублювання блока логічної обробки. Таке комплексне резервування дозволяє зменшити імовірність невірного підрахунку вісей на протязі 500 год в 6, 8 рази, на протязі 1000 год – в 3, 5 рази.

 

 

В дисертаційній роботі на основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень вирішено важливу науково-технічну задачу підвищення безпеки руху поїздів при використанні пристроїв підрахунку вісей рухомого складу для контролю вільності колійних ділянок шляхом удосконалення цих пристроїв та підвищення достовірності підрахунку вісей. Основні наукові результати, висновки і практичні рекомендації полягають в наступному:

На основі аналізу існуючих пристроїв підрахунку вісей рухомого складу, а також вимог до них та умов їх експлуатації запропоновано структуру пристрою підрахунку вісей, конструкцію точкового колійного датчика та методи підвищення достовірності підрахунку вісей: метод вибору параметрів датчика, методи завадостійкого прийому та адаптивної обробки вихідного сигналу датчика, метод самотестування працездатності пристрою підрахунку вісей.

Розроблено математичну модель трансформаторного диференційного колійного датчика,