Горочные системы автоматизации технологических процессов

6. Диагностика состояния технических средств автоматизации и механизации сортировочных станций

В соответствии с ЭТТ к технологии и техническим средствам механизации и автоматизации сортировочных станций функция контроля, диагностики состояния реализуется контрольно-диагностическим комплексом станционных устройств КДК УВК.

Комплексный диагностический контроль (КДК) предполагает как наличие встроенных в управляющие подсистемы контрольно-диагностических задач, так и дополнительных специализированных устройств диагностики. Устройства КДК размешаются на горочном посту и имеют функциональные связи с УВК ГАЦ и УУПТ.

Комплекс обеспечивает решение следующих задач: оценку состояния технических и технологических объектов по совокупности признаков по запросам управляющих систем; обнаружение отказов устройств и функций, формирование сообщения управляющим подсистемам, оперативному и эксплуатационному персоналу на АРМы; автоматизацию измерений, синхронную обработку и регистрацию контролируемых параметров; формирование динамических и диагностических протоколов, архивирование и передачу диагностической информации.

Другой аспект важности средств диагностики связан со спецификой управления вагонами на спускной части горки: это отсутствие возможностей непрерывного управления движением отцепов по всей траектории их скатывания. В связи с этим при отказе каких-либо технических средств возникает необходимость использования реконфигурации систем управления в части автоматического перехода к резервным алгоритмам управления.

Значимость функции диагностики технических средств в современных условиях эксплуатации сложных систем и многофункциональных устройств, на фоне дефицита широкопрофильных специалистов эксплуатации, весьма велика.

Сегодня происходит непрерывный рост количества элементов в технических устройствах и системах, все более усложняются сами элементы и функциональные связи между ними. Будущее, как правило, весьма неопределенно, поэтому трудно при прогнозировании точно «угадать» будущую ситуацию. Однако это и не является основной задачей прогноза. Важно на основе анализа текущего состояния объекта уловить тенденцию его поведения, логику развития прогнозируемого параметра. Автоматизированная диагностика позволяет существенно ускорить поиск неисправностей устройств и зачастую, предупредить возможные отказы, что облегчает и упрощает технологию обслуживания.

Комплексный диагностический контроль предполагает полный охват средствами диагностики технических средств, входящих в состав систем автоматизации, включая соединительные линии информационной связи и цепи питания, а также реализацию всевозможных диагностических функций, в том числе контроль, самотестирование и самодиагностику напольного оборудования и внешнюю функциональную диагностику на уровне подсистем и систем автоматизации.

Особенностью автоматизированных систем управления для сортировочных горок является возможность управления движением отцепов только в локальных зонах (стрелки, тормозные позиции), поэтому ее перевод в так называемый защитный отказ, при выходе из строя отдельных элементов не обеспечивает решения проблемы безопасности. Наиболее эффективным решением вопроса обеспечения непрерывности управления технологическим процессом и снижения риска возникновения опасных ситуаций в этих условиях следует считать автоматическую реконфигурацию системы управления в реальном масштабе времени на основе данных комплексного диагностического контроля на алгоритмическом уровне. В решении такой задачи заключаются специфические требования к КДК для горочных систем управления.

Современный комплекс технических средств горочной автоматизации представляет весьма сложную систему, объединяющую множество напольных и постовых устройств. Совокупность технических средств, каждое из которых решает автономную задачу, объединенных функциональными связями и зависимостями в единую систему контроля и управления, представляет сложную систему управления.

В современных системах горочной автоматизации диагностика напольных устройств осуществляется внешними аппаратными средствами, входящими в состав УВК, т.е. средствами диагностирования, выполненными конструктивно отдельно от объектов диагностирования. Эти функции в системах горочной автоматизации, возложены на контрольно-диагностический комплекс.

Существенной особенностью реализации функций КДК в системах горочной автоматизации является то, что они осуществляются на этапе внедрения уже созданных, серийно выпускаемых устройств, в которых на этапе разработки не были заложены функции встроенной диагностики. Причем комплекс напольных технических средств весьма разнообразен как по функционально решаемым задачам, так и степени использования интеллектуальных средств современной электроники. Отсутствие обязательных требований к реализации функций самотестирования и самодиагностики в напольных устройствах, как и отсутствие у них возможностей дистанционного тестирования самих себя, безусловно усложняет задачу унификации построения эффективных средств внешней диагностики.

Внешние аппаратные средства диагностирования предназначены для проверки (контроля) исправности или работоспособности объектов диагностики, поиска дефектов, нарушающих их нормативное функционирование и прогнозирование предотказных состояний. Перечисленные задачи возлагаются на любое автономно функционирующее техническое средство.

Средства КДК горочных систем относятся к классу универсальных, в отличие от специализированных, работающих со сменными программами, пригодными для диагностирования многих классов (типов) объектов.

Для выполнения возлагаемых на них функций они имеют несколько групп устройств:

для оценки параметров и характеристик устройств диагностирования; для хранения алгоритмов диагностирования и другой (например нормативной) информации, необходимой для реализации алгоритмов и анализа результатов реализации; для реализации алгоритмов диагностирования; для анализа и выдачи результатов реализации алгоритмов диагностирования (включая документирование и прогнозирование); для управления параметрами объектов диагностирования.

Структура построения комплекса универсальных технических средств внешней диагностики показана на рис. 4.29.

Организация внешних средств тестового диагностирования в значительной степени определяется условиями их эксплуатации: числом диагностируемых объектов в единицу времени, возможностью и необходимостью локального диагностирования элементов объекта; требуемой глубиной диагностирования; набором физических параметров, требующих измерения и контроля; типами воздействий, которые нужно подавать на объект; требованиями к эффективности средств диагностирования и т.п.

Современные системы железнодорожной автоматики, в частности горочной, характеризуются большим количеством диагностируемых источников их сложностью реализации с использованием микропроцессорной техники, их ответственностью в управлении движением транспортных объектов. В этой связи использование современных вычислительных машин для построения внешних средств тестового диагностирования представляется естественным. При этом на ПЭВМ возлагается задача управления периферийной аппаратурой диагностирования. Наряду со специальным диагностическим терминалом используется стандартное периферийное оборудование: устройства хранения информации, принтеры, мониторы, устройства связи с объектом, устройства внутрисистемной связи.

На рис. 4.29 ПЭВМ через устройства связи УС соединяется с рабочим (рабочими) местом диагностирования (АРМД), условно показаны три специализированных рабочих места, которые на практике вполне могут быть объединены в одном АРМе диагностики. Сделано это для акцентирования внимания на три решаемые типовые задачи: диагностирование технического состояния соединителей (линий связи) -- АРМД1; диагностирование простых по функциональному назначению устройств (напольных датчиков обнаружения) -- АРМД2; диагностирование сложных измерительных и исполнительных устройств -- АРМДЗ.

Первый диагностический АРМД1 можно отнести к категории пассивного (П1), диагностические функции которого весьма просты и ограничены запоминанием лишь одной элементарной проверки безусловного алгоритма диагностирования и анализом фактических результатов одной этой проверки.

АРМД2 и АРМДЗ могут быть отнесены к разряду активных (А2 и A3), в функции которых входят операции по запоминанию условных алгоритмов диагностирования, анализ фактических результатов элементарных проверок и оценок результатов измерений реализуемых алгоритмов, операции по установлению диагноза и прогноза технического состояния объекта по выбранной модели.

Следует заметить, что для повышения достоверности результатов диагностирования проверяется правильное функционирование и соответствующих устройств самих АРМов встроенными средствами тестирования и самодиагностики.

Схема функционирует по следующему алгоритму. Исходная информация о каждом объекте и все необходимые алгоритмы диагностирования и модели вводятся в специализированную ЭВМ. В процессе диагностирования в нее поступает информация о диагностируемых параметрах объекта, которая накапливается, сортируется, анализируется и документируется. В пассивных АРМах обратная связь ЭВМ -- объект отсутствует. Поэтому ЭВМ формирует результаты диагноза по результатам поступающей информации.

В активных системах происходит съем информации с объекта по запросу системы, либо оператора АРМа. Результаты диагностирования выводятся на монитор.

Структура системы функционального диагностирования технического состояния горочных устройств

Диагностирование объектов систем горочной автоматизации в комплексной системе ведется на разных уровнях: систем; подсистем; функциональных устройств; узлов функциональных устройств и т.п. В зависимости от требуемой глубины диагностирования могут быть реализованы локальные системы функционального диагностирования (ЛСФД).



В локальные системы диагностики включают средства, имеющие встроенные устройства самотестирования и диагностирования. Отдельные параметры локальных систем, характеризующие работу ответственных узлов или подсистем, диагностируются непрерывно или по вызову на общие средства диагностики (ОСД). Представленная структура (рис. 4.30) общей схемы организации системы функционального диагностирования (ФД) применима практически для любой структуры технических систем управления технологическим процессом на железнодорожном транспорте.

Различие может состоять в принципах построения локальных систем функционального диагностирования (ЛСФД) и перечне подключаемых средств диагностики.

Системы функционального диагностирования должны использоваться для решения задач проверки правильности функционирования и поиска отказов или неисправностей, нарушающих нормальную работу систем.

Аппаратные средства системы ФД, как правило, конструктивно сопряжены с объектом диагностирования. При этом каждый объект диагностирования имеет свою встроенную диагностическую аппаратуру. Встроенную часть диагностирования называют схемой встроенного контроля (СВК), например индикация работоспособности или включенного состояния устройства.

Распределение функций между средствами диагностирования локальных систем и средствами общей диагностики может варьироваться прежде всего в зависимости от ресурсных возможностей.

В одном случае ресурс позволяет в локальных средствах производить сравнение контролируемых параметров с допустимыми значениями и формировать обобщенный результат в виде «исправен -- неисправен». Эти сведения о техническом состоянии объектов диагностирования поступают в ОСД. При возникновении неисправности объекта в задачи ОСД входит выявление адреса неисправного устройства и указание его места оператору, а если возможно, то и выбор резервного режима работы до устранения неисправности. Эта функция весьма важна, поскольку открывает реальные возможности перехода к ремонтно-восстановительным работам в процессе эксплуатации технических средств без остановки технологического процесса роспуска вагонов.

В другом случае каждый объект диагностики оборудуется элементами самодиагностики и передачи информации в ОСД, например радиолокационный горочный индикатор скорости, где производятся цифровое преобразование параметров, сравнение их значений с допустимыми, выработка обобщенных сигналов о техническом состоянии объекта, а также поиск места неисправности.

Среди объектов диагностики горочных устройств наиболее массовыми являются путевые датчики -- датчики обнаружения. На нынешнем этапе осуществления диагностики этих устройств, в которых отсутствуют элементы самотестирования и самодиагностики, решение об их функционировании принимается на верхнем уровне, на уровне ЛСФД либо ОСД.

Главной задачей здесь является определение критериев диагностики и критериев принятия решений о текущем и прогнозном состоянии объекта.

Ниже приводится методика диагностического контроля датчиков обнаружения и принятия решения о прогнозируемом его состоянии.

Диагностический контроль датчиков обнаружения

В широком понимании к датчикам обнаружения относятся все технические средства железнодорожной автоматики, функциональным предназначением которых является обеспечение контроля транспортных объектов (поезд, вагон, отцеп и т.п.) в соответствующей зоне. Для горочной автоматики к таковым относят: путевые датчики защиты стрелочных участков от несанкционированного перевода стрелок под вагоном, датчики счета осей, датчики педального типа для контроля отцепов на тормозных позициях, рельсовые цепи систем ГАЦ и т.п. Таким образом, датчиками обнаружения в системах горочной автоматизации считаются практически все датчики напольного расположения, решающие главную задачу -- зафиксировать (обнаружить) транспортный объект в фиксированной зоне контроля. Признаком нахождения объекта является либо отсутствие сигнала с выхода датчика, либо, что реже, его наличие. Как правило, сигнал с выхода датчика подается на исполнительный элемент, реле, состояние которого и фиксирует факт наличия либо отсутствия транспортного средства в зоне контроля.

Датчики обнаружения по состоянию выходного сигнала могут находиться в одном из двух состояний (рис. 4.31): есть сигнал; нет сигнала.

Наличие сигнала на выходе датчика свидетельствует об отсутствии объекта в зоне контроля, поэтому возможны два его состояния: «штатный» и «нештатный».

Под штатным понимается сигнал с нормативными параметрами: форма (синусоидальный, импульсный и т.п.), заданной частотой, диапазоном уровня и т.п. Лишь наличие сигнала со штатными



параметрами может фиксироваться датчиком как состояние свободности участка. Все иные состояния на выходе датчика должны регистрироваться как состояние, адекватное занятости участка. При этом возможно и ошибочное принятие решения (ложная тревога), но оно не приводит к опасным последствиям.

Критериями диагностируемого состояния датчиков обнаружения могут быть: уровень сигнала на его выходе при этом распознавание сигнала ведется по двум оценкам -- превышению уровнем сигнала порогового значения и нахождению уровня сигнала в коридоре установленного значения; частота сигнала; форма сигнала (рис. 4.32).

Наиболее легко реализуется критерий величины уровня сигнала, тем более, что во всех эксплуатируемых датчиках обнаружения сигнал подается в релейную на пост ГАЦ и его достаточно просто транслировать в диагностический комплекс. Однако при этом возникает вопрос: какой из режимов проверки уровня сигнала целесообразно реализовывать. Простое решение -- использовать однопороговую схему -- если сигнал с выхода датчика превышает пороговое значение, значит, принимается решение о работоспособном состоянии датчика, в противном случае -- датчик не работоспособен.

Однако такой критерий не позволяет произвести оценку прогнозируемого состояния датчика. Только отслеживание динамики изменения уровня выходного сигнала позволяет реализовывать функцию прогноза. В этой связи осуществление двухпорогового критерия оценки состояния работоспособности датчика является предпочтительным.

Частотный критерий оценки работоспособности датчика хотя и может быть использован, однако он не адекватно отражает состояние датчика, анализирующего состояние исполнительного элемента, в качестве которого используется реле, реагирующее на перепады напряжения и в меньшей степени на уход частоты. То же можно отнести и к такому критерию, как форма сигнала.

Иными словами, решающим критерием диагностики датчиков обнаружения следует считать уровень напряжения на его выходе, поскольку на его величину адекватно реагирует исполнительное устройство, по состоянию которого принимается ответственное решение. Другие критерии, анализирующие частоту и форму, целесообразно использовать как дополнительные в режиме диагностики и прогнозирования предотказного состояния с целью увеличения точности диагноза. При этом следует иметь в виду, что для углубленного диагноза состояния датчика требуется дополнительная его модернизация, прежде всего по использованию стандартизованных стыков, сопрягаемых с ПЭВМ на посту ЭЦ.

В этой связи предпочтительной является реализация комплексированных обнаружителей, объединенных выходными каналами по месту их размещения в муфте или шкафу, которые связаны с постом ГАЦ, а следовательно, и с диагностическим комплексом по стандартному каналу RS-485.

7. Информационный обмен с АСУ сортировочной станции

В главе 1 были изложены основные задачи, решаемые автоматизированными системами управления сортировочными станциями. Современная система АСТРА (Автоматизация Станционных Технологий Работы в увязке с Автоматикой) является частью общей АСУ для опорных центров управления перевозками.

Система предназначена для комплексной автоматизации управления сетевой сортировочной станцией, включая ее основные производственно-технические подсистемы, такие, как: обработка транзитного вагонопотока; организация местной работы; организация документооборота; организация оборота локомотивов и локомотивных бригад; обеспечение функционирования систем управления перевозками верхнего уровня; анализ производственно-финансовой деятельности.

Выполнение целей системы обеспечивается наличием в составе АСТРА СС трех классов задач, объединенных в функциональные подсистемы:

информационно-управляющие и аналитические задачи (планирование, отражение текущего состояния станционных парков и подъездных путей, анализ работы станции);

задачи информатизации технологических операций на станции (контроль и управление поездной работой, организация поездообразования и местной работы, организация грузовой и коммерческой роботы, контроль вагонов нерабочего парка, планирование и организация работы локомотивов и локомотивных бригад, оперативно-статистический учет);

задачи управления исполнительными процессами (электрическая централизация горизонтальных парков, ГАЦ МН. управление надвигом и роспуском, поездными, горочными и маневровыми локомотивами, управление скоростью скатывания отцепов, а также компрессорной и т.д.).

На рис. 4.33 показана структурная схема взаимодействия информационно-планируюшего уровня с техническими средствами автоматического съема информации в системе АСТРА СС.

Схема информационных потоков КСАУ СС показана на рис. 4.34. Модель технологического процесса сортировочной станции, которая ведется в реальном масштабе времени в АСУ СС, в основном обеспечивается информацией от УВК ГАЦ МН о процессе и результатах роспуска состава и от ГАЛС Р о передвижениях маневровых групп, операциях надвига, выставки составов в парк отправления и т.п. Из АСУ СС в ГАЦ МН поступает информация о готовности составов к роспуску, накоплении в сортировочном парке, сортировочные листы, т.е. все данные, необходимые ДСПГ для планирования и проведения роспуска составов. Для ГАЛС Р передается информация о подходящих к станции и прибывающих на нее поездах в объеме натурного листа,

сортировочных листков распускаемых поездов, о накоплении на путях сортировочного парка.

Из УВК ГАЦ в ГАЛС Р передается расчетная величина скорости роспуска составов, сообщения о всех передвижениях на спускной части горки. Информационный обмен между устройствами системы -- ГАЦ МН, УУПТ состоит из сообщений о программе роспуска в объеме сортировочного листка, режимах проведения роспуска, оперативных корректировок, возникающих по ходу роспуска, если происходит неправильный расцеп, объединение или дробление отцепов. Ведение контроля правильности расцепки позволяет ГАЦ МН автоматически корректировать программу роспуска. ГАЦ МН формирует информацию о результатах исполненного роспуска для передачи ее в АСУ СС.

Контрольно-диагностический комплекс в рамках выполнения своих функций собирает и обрабатывает информацию от систем ГАЛС Р. ГАЦ МН, УУПТ и КСАУ КС. Это контрольно-диагностическая информация как о состоянии напольных устройств, сигналы которых обрабатывают перечисленные системы, так и тестовая -- о функционировании управляющих комплексов.

8. Устройства электропитания

Устройства горочной централизации относятся к потребителям первой категории. В комплекс энергоснабжения входят пост, компрессорная для управления замедлителями и очистки стрелок и наружное электроосвещение вершины горки и путей надвига (80--100 м от вершины горки). Электроснабжение производится от самостоятельных трансформаторных подстанций, размещаемых в здании компрессорной или расположенных автономно вблизи горки.

В подстанциях устанавливают не менее двух силовых трансформаторов, каждый из которых должен иметь мощность, достаточную для обеспечения энергией электроприемников первой категории: компрессоров, центробежных насосов компрессорной, горочного поста управления, освещения вершины горки, тормозных позиций и путей надвига. Все горочные потребители получают электроэнергию от двухсекционного распределительного щита низкого напряжения, расположенного в здании компрессорной.

Воздуходувные пневматические почты и пункты проверки составов относятся к потребителям второй категории и получают энергию от двух разных источников питания или от одного, но по двум линиям.

Пост ГАЦ обеспечивается безбатарейной системой питания электрической централизации. Она комплектуется из типовых панелей унифицированной электропитающей установки электрической централизации: вводной ПВ60; выпрямителей безбатарейной системы питания 24 В, 30 А и 220 В, 30 А типа ПВ24/220ББ; выпрямителей 24 В, 30 А типа ГТВ24; релейной горочной централизации ПРГ; конденсаторов ПК1-1. Особенностью безбатарейного питания устройств ГАЦ является применение панели конденсаторов ПК1 для довода стрелок при выключении переменного тока, переключении питания с основного фидера на резервный и обратно, повреждения основного выпрямителя, а также если перегорят предохранители в цепях основного фидера или выпрямителя. Остальные панели являются унифицированными и их применяют для питания систем ЭЦ. ДЦ и ГАЦ.

В комплект самостоятельного горочного поста входят панели ПВ60. ПВ24/220ББ (2 шт.), ПРГ и ПК1-1. В комплект горочного поста, совмещенного с постом ЭЦ, входят те же панели, но вместо второй панели ГТВ24/220ББ используется панель ПВ24.

Для питания электропневматических клапанов замедлителей при наличии двух тормозных позиций устанавливают батарею из 14 аккумуляторов (28 В), а при трех -- батарею напряжением 56 В для увеличения допустимого падения напряжения в кабелях управления электропневматическими клапанами. Катушки электропневматических клапанов включают последовательно. В этих случаях требуется дополнительный выпрямитель для подзаряда батареи управления ЭПК замедлителей третьей, парковой, тормозной позиции. Для этого установка дополняется выпрямительной панелью ПВ24 с двумя выпрямителями ЗБВ-24/ЗО для заряда двухсекционной батареи 56 В.

Вводная панель ПВ60 обеспечивает электропитание устройств переменным током 50 Гц напряжением 380/220 В. Она позволяет подключать два трехфазных фидера от внешних источников энергоснабжения. На панели контролируется наличие напряжения на фидерах, осуществляется и акустическая сигнализация пропадания напряжения или перегорания предохранителей. Мощности вводной панели достаточно для электропитания устройств ГАЦ горки, состоящей из шести пучков путей с тремя тормозными позициями и параллельным роспуском составов.

Haгрузка на вводную панель не должна превышать 60 кВ-А, а ток на фазу -- 100 А. Для каждого фидера на панели имеются три трансформатора тока для включения счетчиков потребляемой энергии и амперметра. Счетчики в комплект вводной панели не входят, заказываются отдельно и размешаются на ее боковой стороне.

Релейная панель горочной централизации (ПРГ) предназначена для размещения источников питания и распределения питания ламп индикации, светофоров, маршрутных указателей и рельсовых цепей. На трансформаторы релейной панели поступает переменный ток напряжением 220 В с вводной панели.

В релейной панели имеются сигнализатор заземления для всех нагрузок, а также приборы для измерения потребляемых напряжений и токов. Эта панель обеспечивает: подключение переменного трехфазного тока напряжением 220/380 В частотой 50 Гц; непрерывное и импульсное питание ламп табло от трансформатора переменным током напряжением 24 и 19,5 В; питание от трансформаторов цепей питания светофоров переменным током напряжением 220 В в режиме «День», 180 В в режиме «Ночь», 110 В в режиме двойного снижения напряжения, а также маршрутных указателей; питание контрольных цепей стрелок переменным током напряжением 220 В. рельсовых цепей переменным током 50 Гц. релейных шкафов и маневровых колонок переменным током напряжения 220 и 127 В; оптическую сигнализацию перегорания предохранителей. Измерение напряжения на отдельных источниках питания, тока в питающих шинах и сопротивления изоляции основных цепей питания, а также акустическую сигнализацию состояния заземления сетей нагрузок постоянного и переменного тока.

Панель выпрямителей ПВ24/220ББ предназначена для безбатарейного питания устройств горочной автоматической централизации. Панель комплектуется одним зарядно-буферным выпрямителем (ЗБВ-24/30), двумя выпрямителями 220 В, 30 А и двумя силовыми трехфазными трансформаторами.

Зарядно-буферный выпрямитель служит для питания релейных цепей ГАЦ, а при установке двух панелей ПВ24/220ББ и отсутствии панели ПВ24 также для питания управляющей аппаратуры замедлителей.

Выпрямители 220 В, 30 А служат для безбатарейного питания двигателей стрелочных электроприводов и одновременно заряда конденсаторов панели ПК1-1. В панели установлено два выпрямителя: основной и резервный.

Панель выпрямителей ПВ24/220ББ получает питание от сети трехфазного переменного тока 50 Гц напряжением 220/380 В и обеспечивает заряд кислотной аккумуляторной батареи из 12 аккумуляторов в режиме импульсного ползаряда с автоматической регулировкой напряжения на выводах батареи.

Панель выпрямителей ПВ24 предназначена для питания управляющей аппаратуры замедлителей. Панель укомплектована двумя зарядно-буферными выпрямителями ЗБВ-24/30, которые включаются в есть переменного тока аналогично выпрямителю, установленному на панели ПВ24/220ББ.

Панель обеспечивает: включение двух выпрямителей для параллельной работы с одной из двух кислотных аккумуляторных батарей по 24 В каждая; включение выпрямителей для раздельной работы с двумя аккумуляторными батареями по 24 В каждая; подключение каждого выпрямителя в качестве резервного ко второй батарее при отключении его от своей батареи; измерение токов и напряжений в основных электрических цепях, а также оптическую сигнализацию о перегорании предохранителей.

Панель выпрямителей получает питание от трехфазной сети переменного тока 50 Гц напряжением 220/380 В.

Панель конденсаторов ПК1 предназначена для аварийного довода стрелочных электроприводов механизированных горок и маневровых районов при выключении основного и резервного источников энергоснабжения. Она является частью установки безбатарейного питания и работает совместно с двумя панелями выпрямителей ПВ24/220ББ.

Емкость конденсаторов панели равна 36 000 мкФ и рассчитана для довода трех стрелок (ПК1-1).

Панель конденсаторов обеспечивает: автоматическое переключение нагрузки с основного на резервный выпрямитель в случае снижения напряжения на основном выпрямителе до (185±5) В и обратное переключение при восстановлении напряжения до 210 В; разряд конденсаторной батареи на резистор сопротивлением 28 Ом до напряжения 5 В за время не более 5 с; оптический контроль включенного и выключенного состояний обоих выпрямителей и конденсаторной батареи соответственно, если напряжение на них более 210 В или менее 190 В.

9. Влияние сверхвысокочастотного излучения горочных датчиков на эксплуатационный персонал

На сортировочных горках железных дорог многих стран ближнего и дальнего зарубежья эксплуатируются радиолокационные датчики скорости, предназначенные для измерения скорости скатывающихся отцепов. Они работают в диапазоне сверхвысокочастотных электромагнитных волн, с мощностью излучения 5--30 мВт.

Характерной формой взаимодействия электромагнитного поля с излучением до 50 мВт с живым организмом [13] является сочетание нагрева ткани, зависящее от поглощаемой (как полупроводящей средой) энергии, определяющей нетепловое воздействие на организм. Следует заметить, что на организм человека действует весьма большое число естественных и искусственных источников радиоизлучения в диапазоне 0,01--10⁵ МГц. Например, спектр излучения естественного источника радиоизлучения Солнца и галактик занимает область приблизительно от 10 МГц до 10 ГГц. Интенсивность солнечного излучения в спокойном состоянии находится в пределах 10^-10до10^-8Вт/м² МГц. В последнее время весьма широкое распространение получила мобильная радиосвязь, работающая в диапазоне около 1 ГГц стандарта GSM-900, GSM-1800. Значения плотности потока энергии, создаваемые мобильными телефонами моделей Ericson DF 388, Siemens C25, Motorola M3188 соответственно составляют 239, 212, 111 мкВт/см².

Согласно гигиеническим нормам «Временно допустимых уровней воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой радиосвязи» ГН 2.1/2.2.4.019-94, величина плотности потока электромагнитной энергии в районе головы пользователя не должна превышать 100 мкВт/см².

Биофизика воздействия электромагнитного поля СВЧ на организм, по данным исследований свидетельствует скорее о раздражающем, чем о поражающем эффекте, т.е. скорее о физиологическом в общем смысле, чем о патологическом аспекте воздействия электромагнитной энергии.

Определяющей для нормирования опасности работы в условиях воздействия электромагнитного поля во многих странах пока принята степень их теплового действия.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия на людей электромагнитных излучений СВЧ-диапазонов, принятые в разных странах, приведены в табл. 4.1.

Предельно допустимые уровни плотности потока энергии ППЭ_пду электромагнитных полей (ЭМП) в диапазоне частот 300 мГц--300 Гц для персонала, работающего вблизи источников ЭМП, а также обслуживающего эти источники в соответствии с ГОСТ 12.1.006-84 определяются ВЭ соотношения:

ппэ_пду = эн_пду/т

где ЭН_пду -- нормированная величина энер1етической нагрузки за рабочий день в мкВт.час/см²; Т-- время пребывания в зоне излучения за рабочую смену.

Нормами ГОСТ установлена величина ЭН = 200 мкВтч/см². ПДУ воздействия СВЧ-излучения в России многократно меньше, чем в других странах, что подтверждает данные о влиянии СВЧ-излучения как факторе носящем скорее раздражающий, чем поражающий эффект.

Исследования специалистов в области санитарии и гигиены свидетельствуют, что наиболее уязвимыми участками тела для облучения являются глаза и ткани семенников, в которых при длительном непрерывном облучении плотностью потока, превышающей 5000 мкВт/см² (5 мВт/см²), может повышаться температура. Критическим для глаз считается повышение температуры на 10° С. В то же самое время малые мощности СВЧ-излучения вызывают и положительные, стимулирующие эффекты на организм человека. Например, при тепловых энергиях наблюдается стимулирующее воздействие излучения: улучшение чувствительности глаз человека, адаптированных к темноте, малые мощности СВЧ-колебаний используются в медицинских приборах для лечения желудочных заболеваний.

Предельно допустимые уровни воздействия СВЧ-излучения, принятые в стране, получены на основе гигиенической оценки и клинико-физиологических данных по функциональным изменениям в организме человека. В США и ряде других зарубежных стран в качестве критерия при выработке ПДУ приняты не функциональные, как правило обратимые, а более заметные морфологические изменения.

На сортировочных горках железных дорог России эксплуатируются датчики двух типов, являющиеся источниками СВЧ-излучения. Это радиотехнический датчик РТД-С работающий на частоте около 10 ГГц с максимальной мощностью излучения до 10 мВт и радиолокационный скоростемер РИС-ВЗМ (РИС В2), частота излучения которого 37,5 ГГц, а мощность составляет 25 мВт.

Реальные уровни потока мощности СВЧ-излучения радиолокационных горочных устройств можно оценить на примере наиболее «мощного» излучателя, каковым является горочный индикатор скорости РИС-ВЗМ. работающий в зоне тормозных позиций.

Как известно, РИС-ВЗМ в соответствии с проектом по их размещению, устанавливается в 5-- 10 м от начала тормозной позиции на удалении около 2 м от оси пути. Ось диаграммы направленности скоростемера практически совпадает с осью пути на дальней границе тормозной позиции. Оценим плотность потока энергии, излучаемой РИС-ВЗМ вдоль оси диаграммы направленности антенны, т.е. наибольшую мощность.

В соответствии с известным уравнением дальности действия радиоволновых излучателей плотность потока энергии в точке, расположенной на удалении R от излучателя вдоль оси диаграммы антенны определяется как:

П = P_изл.G/4 р R²

где Р_изл. -- излучаемая мощность; G -- коэффициент направленного действия антенны (для используемой антенны в РИС-ВЗМ он составляет 785).

На основании проведенных расчетов легко убедиться, что плотность потока энергии, излучаемой РИС-ВЗМ вдоль оси диаграммы, т.е. практически вдоль оси пути распределяется следующим образом (табл. 4.2).

Работы по техническому обслуживанию замедлителей ведутся на удалении не менее 5 м от РИС-ВЗМ, а чаще всего между 10 и 40 м вдоль оси пути. На этом удалении от РИС-ВЗМ плотность потока энергии составляет 0,1 6 мкВт/см².

Работники службы Ш в процессе технического обслуживания РИС-ВЗМ соприкасаются с излучающей поверхностью линзы антенны лишь при необходимости ее протирки от загрязнений, Этот процесс длится не дольше 2--3 мин и воздействию СВЧ-излучения подвергаются лишь поверхности рук. Тем более, что для проведения

профилактических работ по очистке поверхности измерителя он отключается от сети. В остальном процесс обслуживания сводится к дистанционному контролю за работой скоростемера.

В процессе юстировки, при установке скоростемера и при его замене электромеханик располагается с тыльной его стороны и практически не подвергается никакому облучению.

Оценивая приведенные выше предельно допустимые нормы и реальные плотности потока энергии в зоне действия диаграммы антенны, можно сделать следующие выводы:

на удалении 1 м от горочного скоростемера вдоль оси диаграммы антенны, обслуживающий или иной эксплуатационный персонал может непрерывно находиться более одного часа;

эксплуатационный персонал, проводящий техническое обслуживание или ремонт замедлителей, расположенных на удалении более 5 м от измерителя, может находиться в этой зоне в течение времени, существенно превышающего рабочую смену (допустимое время непрерывного пребывания на удалении пята и более метров превышает 30 ч).

При этом надо иметь в виду, что приведенные в табл. 4.2 значения плотности потока энергии, соответствуют осевой плотности, т.е. практически распределены вдоль оси пути.

Вследствие узконаправленности диаграммы антенны РИС-ВЗМ, которая является круговой и имеет ширину 6°. на удалении 5 м по оси пути и лишь на 0,5 м в сторону, плотность потока энергии на порядок ниже осевой.

Влияние второго датчика скорости, устанавливаемого на одной тормозной позиции на общее поле облучения в зоне проведения работ, сводится к увеличению ППЭ при самых неблагоприятных условиях на величину менее 6 мкВт/см², что, как видно из табл. 4.2, несущественно.

На удалении десяти метров от измерителя плотность потока мощности по оси диаграммы становится ниже 2 мкВт/см² и нахождение персонала за пределами этой зоны также практически не ограничивается. Таким образом, СВЧ-излучение горочного скоростемера РИС-ВЗМ, а тем более менее мощного РТД-С, не представляет опасности для эксплуатационного персонала при соблюдении правил эксплуатации. Это подтверждено санитарно-гигиеническим сертификатом № 77.ФУ.02.401.П.001448.06.02 от 20.06.2002 г., выданным Государственной санитарно-эпидемиологической службой Российской Федерации.

Рекомендуемая литература

1.Родимое Б.А., Павлов В.Е., Прокинова В.Д. Проектирование механизированных и автоматизированных сортировочных горок. -- М.: Транспорт, 1980.

2.Бородин А.Ф., Биленко Г.М., Олейник О.А., Бородина Е.М. Технология работы сортировочных станций. -- М.: РГОТУПС,2002.

3.Казаков А.А., Бубнов В.Д., Казаков ЕЛ. Станционные устройства автоматики и телемеханики. -- М.: Транспорт, 1990.

4.Сагайтис В.С., Соколов В.Н. Устройства механизированных и автоматизированных сортировочных горок. -- М.: Транспорт, 1988.

5.Модин Н.К. Механизация и автоматизация станционных процессов. -- М.: Транспорт, 1985.

6.Шелухин В.И. Датчики измерения и контроля устройств железнодорожного транспорта. -- М.: Транспорт, 1990.

7.Шелухин В.И., Шелухин О.И. Телевидение и радиолокация на железнодорожном транспорте. -- М.: Транспорт, 1994.

8.Шейкин В.П. Эксплуатация механизированных сортировочных горок. -- М.: Транспорт, 1992.

9.Тишков Л.П. и др. Пособие по применению правил и норм проектирования сортировочных устройств. -- М.: Транспорт, 1994.

10.Рельсовый тормоз на постоянных магнитах // Железные дороги мира. -- 2000. -- № 3.

11.Вертинский СВ., Данилов В.Н., Челноков И. И. Динамика вагонов. -- М: Транспорт, 1978.

12.Устройства механизированных и автоматизированных сортировочных горок. Технология обслуживания. -- М.: Транспорт,1993.

13.Пресман АС. Электромагнитные поля и живая природа. --М.: Наука, 1968.

Размещено на Allbest.ru

...