Принципы построения и функционирования технических средств диагностирования устройств автоматики и телемеханики

* управляющего вычислительного комплекса микропроцессорной централизации (рис. 16);

* электропитающей установки (рис. 17);

* устройства бесперебойного электроснабжения (рис. 18);

* дизель-генераторного агрегата (рис. 19);

* сигнальных точек (рис. 20), оборудованных устройствами БКА и АДСУ (см. п. 3.6);

* состояния самих устройств СТДМ (самодиагностирование) (рис. 21). Во всех окнах отображения сложных объектов (рис. 16-21) показаны взаимозависимости элементов внутренней структуры и их технические состояния, указаны пути протекания токов, рядом с контролируемыми элементами при необходимости выводится измерительная информация. Используемые на рис. 16-21 цвета соответствуют принятым обозначениям на рис. 14.

Для организации контроля состояния самих устройств СТДМ предусматривается окно самодиагностирования системы. Здесь фактически индикаторами показаны состояния всех устройств съема диагностической информации в пределах одной дистанции СЦБ, а также взаимосвязи между концентраторами. В нормальном состоянии (когда все устройства СТДМ исправны) все индикаторы горят черным цветом. В случае потери работоспособности одним из устройств съема данных ячейка возле наименования станции загорается желтым цветом (см. концентратор информации станции «Спирово» на рис. 21). При отказе всех устройств съема данных на станции или самого концентратора ячейка горит красным. Для контроля состояния сервера предусмотрено отдельное поле: здесь индицируется состояние самого сервера и ПО АРМ. Кроме указанных выше устройств, отдельные окна отображения данных в КЗ «Мониторинг» предусмотрены для ячеек диагностирования пожарной сигнализации, сигнализаторов заземления, фиксации отмены маршрутов. Такая структура КЗ «Мониторинг» позволяет централизовать диагностическую информацию от устройств контроля, относящихся к одному объекту, что обеспечивает удобство при использовании АРМ.

Методы обработки диагностической информации

Ввиду низкой степени автоматизации процесса обработки диагностической информации в основном используется «ручной» способ. Технологи дистанций СЦБ и ЦМ анализируют возникающие диагностические ситуации, а также выдают рекомендации электромеханикам СЦБ по поддержанию и восстановлению работоспособного состояния устройств СЦБ. Такой подход в обработке диагностической информации недостаточно эффективен, т. к. включает в себя «человеческий фактор» (психологическое и физическое состояние технолога может влиять на процесс обработки данных). Разработчиками СТДМ ведутся работы по автоматизации процесса анализа диагностической информации. Например, в АПК-ДК СТДМ используется логико-временная модель обработки диагностической информации по состоянию индикации в АРМ технолога [14], [16]. Модель описывает во времени изменение состояний совокупности индикаторов устройств СЦБ. По последовательности изменений СТДМ делает вывод о возникновении той или иной диагностической ситуации. В качестве средства создания модели выступает граф переходов, вершины которого характеризуют состояния индикаторов устройств СЦБ, а дуги - возможные переходы. Модель реализуется на программном уровне и интегрируется в ПО АПК-ДК СТДМ. Ее внедрение позволяет контролировать ситуации нарушения в работе устройств СЦБ, а также факты проведения и автоматизации ТО устройств СЦБ.

Разработчиками АДК-СЦБ применяется логико-временная обработка данных, основанная на создании модели представления зависимостей между диагностическими состояниями устройств СЦБ [11]. Используется вероятностный подход к причинно-следственным связям между диагностическими состояниями устройств СЦБ.

Элементная база систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики

Для построения СТДМ ЖАТ используется специальная элементная база, включающая в себя оборудование нижнего, среднего и верхнего иерархических уровней. Рассмотрим оборудование, предназначенное для диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ, на примере системы АПК-ДК СТДМ. Условно можно подразделить все оборудование на два класса:

* датчики съема диагностической информации;

* аппаратура концентрации, обработки, передачи, хранения и отображения информации. Датчики съема диагностической информации устанавливаются на стативах постов электрических централизаций, в транспортабельных модулях, в релейных шкафах перегонов (при их наличии) и переездов. Подключение датчиков производится таким образом, чтобы любая их неисправность не могла привести к мешающему влиянию на контролируемые устройства. Датчики съема диагностической информации - универсальные в том смысле, что могут быть использованы в любой СТДМ. Каждый разработчик сам выбирает датчики, проектирует их подключение к устройствам СЦБ, расширяет множество элементной базы датчиками собственной разработки. Различия между СТДМ, особенности датчиков съема данных и подключения к устройствам СЦБ подробно рассмотрены в [22]. Там же, в приложениях, можно найти примерный каталог контролируемых устройств СЦБ и их параметров. В табл. 2 приведен каталог устройств съема диагностической информации, применяемых в АПК-ДК СТДМ, указано их назначение, местоположение и некоторые особенности [19]. Второй класс аппаратуры СТДМ составляют концентраторы диагностической информации линейных и центральных постов, тракты передачи данных, серверы мониторинга.

Концентраторы диагностической информации выполняются на промышленных компьютерах Advantech, включающих в себя шины плат расширения PCI и ISA (до 13 шт.). Для увязки концентратора с датчиками съема диагностических данных, связевым оборудованием и сервером мониторинга используются различные платы, основное назначение которых - ввод/вывод данных, организация дополнительных портов, согласование оборудования. В АПК-ДК СТДМ применяются высоконадежные платы Advantech [19].

Для организации связи между концентраторами используются модульные маршрутизаторы и модемы. Их также существует несколько типов. Наиболее распространенным является модульный маршрутизатор ММ201, длина линии связи при его использовании может достигать 12 км [19].

Техническое обслуживание систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики

Наличие своей элементной базы у СТДМ обуславливает появление некоторых мероприятий по ТО данных объектов. В Инструкции по обслуживанию устройств СЦБ [17] в сравнении с предыдущим ее изданием присутствуют новые виды работ по техническому обслуживанию устройств СТДМ, направленные на поддержание их работоспособности (чистка устройств, проверка правильности их функционирования и пр.). Кроме того, постоянная модификация ПО и аппаратной составляющей СТДМ потребовала создания специализированных сервисных центров по поддержке качества функционирования СТДМ. Сервисные центры организуются разработчиками СТДМ и призваны решать проблемы, связанные с наращиванием и совершенствованием ПО (внедрение новых объектов контроля, корректировка существующего ПО, добавление новых функций по логической обработке диагностических данных и пр.). Технологи сервисных центров вносят необходимые исправления в ПО, анализируют возникающие диагностические ситуации, а также помогают в работе технологам ЦМ и дистанций СЦБ.

Достоинства и недостатки систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики Среди достоинств СТДМ выделяют следующие основные:

* организация непрерывного контроля состояния устройств СЦБ с выдачей информационных сообщений и индикацией отклонения рабочих параметров от допустимых норм;

* организация контроля качества проведения ТО устройств СЦБ, а также автоматизация некоторых видов работ по их обслуживанию;

* возможность «наращивания» ПО;

* простота сопряжения с микропроцессорными устройствами ЖАТ;

* создание предпосылок для перехода к перспективным технологиям обслуживания, например, к обслуживанию устройств по их фактическому состоянию.

Из недостатков СТДМ можно отметить:

* наличие специального ПО и большого количества применяемых датчиков съема диагностической информации, требующих постоянной сервисной поддержки разработчиком;

* необходимость создания бригад по обслуживанию устройств СТДМ в дистанциях СЦБ, необходимость выделения рабочих мест в ЦМ;

* недостаточная полнота и глубина контроля некоторых устройств СЦБ, что непосредственно влияет на предотвращение неисправностей, а в случае возникновения отказов - на время их поиска;

* контроль состояния устройств СЦБ осуществляется по постовой аппаратуре и по аппаратуре релейных шкафов, однако по статистике чаще отказывают именно напольные объекты ЖАТ (рельсовые цепи, стрелочные электроприводы, светофоры и пр.);

* низкое качество работы каналообразующей аппаратуры СТДМ, ввиду чего часто происходит потеря контроля устройств СЦБ;

* низкий уровень автоматизации процесса технического обслуживания и процесса обработки диагностической информации;

* выявление большого числа ложных предотказных состояний;

* отсутствие интегрированных в АРМ технологов систем поддержки принятия решения, снижающих влияние человеческого фактора при поиске неисправностей устройств СЦБ;

* отсутствие комплексного анализа качества работы устройств СЦБ для организации их мониторинга, что влечет за собой несовершенную работу СТДМ.

6. Эффективность работы систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики

Современные СТДМ ЖАТ, как утверждалось выше, являются системами рабочего (функционального) диагностирования [30], т. е. контролируют параметры устройств СЦБ в процессе их работы. При этом любое мешающее воздействие на устройства СЦБ исключается. Плюсом такого вида диагностирования является то, что контроль устройств, отвечающих за надежность и безопасность перевозочного процесса, проводится без отключения последних, минусом же в таком случае будет невозможность контроля некоторых параметров. К примеру, невозможно измерять ток путевого реле рельсовой цепи, поскольку это требует последовательного включения измерительного устройства в схему, что недопустимо.

Более того, некоторые параметры устройств контролируются избыточно (не требуются для анализа качества работы устройств СЦБ), поскольку на сам перевозочный процесс не влияют. Эффективность СТДМ можно оценить коэффициентом предотвращения отказов [45] - долей отказов, предотвращаемых на стадии предотказных состояний (Nп), от общего числа отказов устройств ЖАТ за обозначенный промежуток времени Дt (N):

Величина Nв в формуле (1) - это число отказов, возникающих после оборудования устройств ЖАТ датчиками СТДМ, а N можно трактовать как число отказов до внедрения СТДМ на данном участке.

7. Модернизация и перспективы развития систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики

Внедрение средств внешнего контроля объектов СЦБ позволяет повысить уровень надежности их работы. Перспективы развития средств СТДМ связаны с устранением их недостатков, описанных в п. 3.8, а также с распространением сферы контроля на другие объекты инфраструктуры железных дорог (устройства энергоснабжения, железнодорожный путь, искусственные сооружения, контактная сеть и пр.), к примеру, некоторые принципы мониторинга путепроводов и мостов приведены в [28], а контактной сети - в [34]. Датчики съема диагностической информации для каждого объекта инфраструктуры могут быть различными, а тракты передачи данных и уровень отображения диагностической информации - одинаковым для всех. Информация может поступать на АРМ различных хозяйств (энергетики, пути, автоматики и телемеханики и пр.). При правильной организации распределения диагностической информации можно добиться повышения качества их взаимодействия. Можно также прогнозировать в будущем появление единых ЦМ объектов инфраструктуры в пределах каждой железной дороги Российской Федерации. Организационная иерархия подобных ЦМ является предметом исследований и должна включать в себя технологов-аналитиков нескольких уровней: от уровня хозяйств (автоматики и телемеханики, энергетики, пути и пр.) до уровня взаимодействия служб.

Заключение

В течение производственной практики мною были получены знания о работе устройств СЦБ и необходимые навыки обращения с основными инструментами электромонтера и электромеханика.

Поучавствовал в работе дистанции и убедился в необходимости изучения всех предметов в учебной программе ОмГУПСа.

Увидел, что в отделах вся работа четко разделена и организована, соблюдается порядок на рабочих местах. Все журналы и папки разделены по цветам для их легкого поиска.

Библиографический список

1. Рабочая программа и методические указания по организации и проведению всех видов практики студентов по специальности 190402 (210700) - «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»/ Сост.: С.А. Лунев, В.С. Лазарчук, Ю.И. Слюзов, В.В. Михайлов/ ОмГУПС. Омск, 2007. 28с.;

1. Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля / В. М. Чухонин, Б. Л. Горбунов, С. П. Бакалов, А. С. Падалко // Наука и транспорт. - 2009. - С. 27-28.

2. Абрамов, О. В. Мониторинг и прогнозирование технического состояния систем ответственного назначения / О. В. Абрамов // Информатика и системы управления. - 2011. - № 2 (28). - С. 4-15.

3. Аверкиев, С. А. Автоматизированная система диспетчерского контроля АСДК «ГТСС-Сектор» / С. А. Аверкиев, С. С. Морозов // Автоматика, связь, информатика. - 2000. - № 9. - С. 38-41.

4. Аверкиев, С. А. Автоматизированная система диспетчерского контроля «ГТСС-Сектор» / С. А. Аверкиев, С. С. Морозов, В. В. Мухин // Автоматика, связь, информатика. - 2001. - № 10. - С. 30-32.

5. Аверкиев, С. А. АСДК: Развитие и совершенствование системы / С. А. Аверкиев, С. С. Морозов // Автоматика, связь, информатика. - 2003. - № 7. - С. 35-36.

6. Аверкиев, С. А. Измерительные каналы АСДК / С. А. Аверкиев // Автоматика, связь, информатика. - 2011. - № 5. - С. 32-33.

7. Брейдо, А. И. Организация обслуживания железнодорожных устройств автоматики и связи / А. И. Брейдо, В. А. Овсянников. - М. : Транспорт, 1983. - 209 с.

8. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. - Введ. 01.01.1991. - М. : Издательство стандартов. - 1989. - 34 с.

9. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике Основные понятия. Термины и определения. - Введ. 01.07.1990. - М. : Издательство стандартов. - 1989. - 36 с.

10. Горбунов, Б. Л. Аппаратные средства диспетчерского комплекса АПК-ДК / Б. Л. Горбунов // Автоматика, связь, информатика. - 2000. - № 9. - С. 19-21.

11. Горишний, Д. В. Алгоритм выявления зависимостей между сбоями устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / Д. В. Горишний, Э. А. Мамаев // Наука и техника транспорта. - 2010. - № 2. - С. 57-65.

12. Гриненко, А. В. Основные принципы построения диспетчерской подсистемы в АПК-ДК / А. В. Гриненко, А. И. Пресняков, В. И. Варченко // Автоматика, связь, информатика. - 2000. - № 9. - С. 16-19.

13. Долгов, М. В. Мониторинг технического состояния устройств ЖАТ / М. В. Долгов, А. А. Веселов, В. О. Бородуля // Транспорт Российской Федерации. - 2006. - № 5. - С. 88-89.

14. Ефанов, Д. В. Автоматизация контроля на стрелках / Д. В. Ефанов, Н. А. Богданов // Мир транспорта. - 2011. - № 2. - С. 54-59.

15. Ефанов, Д. В. Обеспечение безопасности движения за счет технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / Д. В. Ефанов, П. А. Плеханов // Транспорт Урала. - 2011. - № 3. - С. 44-48.

16. Ефанов, Д. В. О методе выявления логических ситуаций в системах технической диагностики и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / Д. В. Ефанов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2010. - № 4. - С. 66-71.

17. Инструкция по технической эксплуатации устройств и систем сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) / ЦШ-720-09. - 2009. - 99 с.

18. Калявин, В. П. Основы теории надежности и диагностики : Учебник / В. П. Калявин. - СПб. : Элмор, 1998. - 172 с. - ISBN 5-7399-0035-2.

19. Каталог оборудования АПК-ДК СТДМ. - ООО «Компьютерные Информационные Технологии», 2011. - 23 с.

20. Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения в XX - начале XXI в. / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников и др. - СПб. : ПГУПС, 2009. - 346 с. - ISBN 978-5-7641-0221-4.

21. Кононов, В. А. Основы проектирования электрической централизации промежуточных станций / В. А. Кононов, А. А. Лыков, А. Б. Никитин; под ред. В. А. Кононова. - М. : УМК МПС России, 2002. - 316 с. - ISBN 5-89035-118-4.

22. Молодцов, В. П. Системы диспетчерского контроля и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики : учеб. пособие / В. П. Молодцов, А. А. Иванов. - СПб. : Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2010. - 140 с.

23. Москвина, Е. А. Диагностика и мониторинг на Октябрьской дороге / Е. А. Москвина // Автоматика, связь, информатика. - 2008. - № 1. - С. 32-34.

24. Нестеров, В. В. Центр диагностики и мониторинга устройств ЖАТ / В. В. Нестеров, Д. С. Першин // Автоматика, связь, информатика. - 2009. - № 1. - С. 29-31.

25. Основы технической диагностики / В. В. Карибский, П. П. Пархоменко, Е. С. Согомонян, В. Ф. Халчев; под ред. П. П. Пархоменко. - М.: Энергия, 1976. - 464 с.

26. Пархоменко, П. П. Организация самодиагностирования дискретных многокомпонентных систем со структурой типа двудольных квазиполных графов (ДКПГ) / П. П. Пархоменко // Автоматика и телемеханика. - 2009. - № 5. - С. 180-189.

27. Пархоменко, П. П. Основы технической диагностики (оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства) / П. П. Пархоменко, Е. С. Согомонян. - М. : Энергоатомиздат, 1981. - 320 с.

28. Реализация системы непрерывной диагностики и мониторинга состояния путепроводов на участке высокоскоростного движения поездов / К. Ю. Долинский, А. А. Лыков, В. Б. Соколов, В. А. Соколов, Г. В. Осадчий // Промышленное и гражданское строительство. - 2010. - № 11. - С. 34-35.

29. Ребенок, Г. В. Диагностическая аппаратура АСДК / Г. В. Ребенок // Автоматика, связь, информатика. - 2011. - № 5. - С. 34-35.

30. Сапожников, В. В. Основы технической диагностики / В.В. Сапожников, Вл. В. Сапожников. - М. : Маршрут, 2004. - 316 с. - ISBN 5-89035-123-0.

31. Сапожников, В. В. Надежность систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: учебное пособие для вузов ж.д. трансп. / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, В. И. Шаманов; под. ред. Вл. В. Сапожникова. - М. : Маршрут, 2003. - 263 с. - ISBN 5-89035-119-2.

32. Сачко, В. И. Подсистема технического обслуживания и ремонта СЖАТ на автоматизированных сортировочных горках / В. И. Сачко, А. В. Мельников // Автоматика, связь, информатика. - 2008. - № 11. - С. 11-13.

33. Сепетый, А. А. Диагностика и мониторинг на Северо-Кавказской дороге / А. А. Сепетый //Автоматика, связь, информатика. - 2008. - № 6. - С. 6-9.

34. Система удаленного мониторинга состояния железнодорожной контактной сети / К. Ю. Долинский, А. А. Лыков, В. Б. Соколов, В. А. Соколов, Г. В. Осадчий // Транспорт Российской Федерации. - 2010. - № 5. - С. 44-47.

35. Системы автоматики и телемеханики на железных дорогах мира: учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / Пер. с англ.; под ред. Г. Теега, С. Власенко. - М. : Интекст, 2010. - 496 с. - ISBN 978-3-7771-0394-5.

36. Сороко, В. И. Автоматика, телемеханика, связь и вычислительная техника на железных дорогах России : Энциклопедия в 2 т. Т. 1 / В. И. Сороко, В. М. Кайнов, Г. Д. Казиев; под ред. В. И. Сороко. - М. : НПФ «Планета», 2006. - 736 с. - ISBN 5-901307-13-5.

37. СТО РЖД 1.19.005-2008. Системы и устройства железнодорожной автоматики и телемеханики. Условные графические обозначения. - Введ. 30.12.2008. - М. : ПКТБ ЦШ ОАО «РЖД». - 2008. - 32 с.

38. Техническая эксплуатация устройств и систем железнодорожной автоматики и телемеханики : учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп. / Вл. В. Сапожников, Л. И. Борисенко, А. А. Прокофьев, А. И. Каменев; под ред. Вл. В. Сапожникова. - М. : Маршрут, 2003. - 336 с. - ISBN 5-89035-087-0.

39. Унификация информационного взаимодействия систем технического диагностирования и мониторинга с автоматизацией обмена с АСУ-Ш-2. Технические решения: 62130-22 ТР. - 2007. - 76 с.

40. Федорчук, А. Е. Новые информационные технологии: автоматизация технического диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ (система АДК-СЦБ) : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / А. Е. Федорчук, А. А. Сепетый, В. Н. Иванченко. - Ростов н/Д : РГУПС, 2008. - 444 с.

41. Федорчук, А. Е. Разработка и внедрение новых средств контроля, диагностирования и управления / А. Е. Федорчук, А. А. Сепетый // Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте : Сборник докладов Пятой международной научно-практической конференции «Транс ЖАТ-2010». - Ростов н/Д, 2010. - 406 с. - ISBN 978-5-888-297-4. - С. 229-238.

42. Федорчук, А. Е. Реальный вклад в инновационные технологии автоматизации технического обслуживания СЖАТ / А. Е. Федорчук // Наука и транспорт. - 2008. - С. 40-41.

43. Шабалин, А. Н. Результаты использования и перспективы развития передовых технологий обслуживания устройств ЖАТ / А. Н. Шабалин // Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте : Сборник докладов Пятой международной научно-практической конференции «Транс ЖАТ-2010». - Ростов н/Д, 2010. - 406 с. - ISBN 978-5-888-297-4. - С. 81-89.

44. Шелухин, В. И. Автоматизация и механизация сортировочных горок: учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта / В. И. Шелухин. - М. : Маршрут, 2005. - 240 с. - ISBN 5-89035-239-3.

Размещено на Allbest.ru