Курс лекций по дисциплине "Основы автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте"

 Техникалық кибернетика - өндірістік комплекстерді немесе  жүиелердібасқару ғылымы болып табылады және темір жолда, көлікте, өнеркәсіптік телемеханизацияда, комплекстік автомеханизацияның теориялық  базасына қызмет етеді және техникалық  кибернетиканың мазмұнын және комплекстік автоматизациясы  және телемеханизациясының негізгі мәселесі «Адам – Автомат» мәселесын шешу болып табылады. «Автомат» мәселесын шешу арқылы адам функциясының психологиялық қысымы және физмологиялық жүгінулігі тоқтатылады, адам еңбегін одан сайын өндіруге мүмкіндік береді және тасымалдау процесснің тиімділігін қамтамасыз етеді.

Тасымалдау процессінің комплекстік автоматизациясы және телемеханизациясын жақсы деңгейде қамтамасыз ету; сенімділікті, темір жол автоматика, телемеханика және байланыс жүйесі және элементтерінің ұзақ жұмыс істеуі, функционалдық жүйесінің сенімділігі, адам «оператор», яғни ДСП, машинистер, жұмысшылар, теміржол көлігінің техникалық құралдарына қызмет етушілер. Бұл  мәселенің теориялық және практикалық шешімі келесі бағыттардың жұмысын қажет етеді:

1. Теміржол автоматика, телемеханика және байланыс жүйесінің және элементтерінің ұзақ жұмыс істеуін, сенімділіктің синтезі және талдануы
2. Жүйемен элементтер сапасының автоматизациялық бақылануы
3. Сенімділік бағасының бағалануы
4. Сұрыптау дөңесімен станциялық аралық үшін автоматика, телемеханика және байланыс жүйесінің шыдам мерзімі мен ұзақ жұмыс істеуінің жобасы
5. «Адам – Оператор» жүйесінің ұзақты сенімділгінің  анализі мен синтезі
6. Теміржол көлгінің жоғарғы этаптағы комплекстік автоматизациясы және телемеханизациясының «адам – автомат» мәселесының оптималдық шешімі үшін өзгертілетін автоматтар құру.
7. Жүйенің эксплутациясы кезінде жұмыстың профилактикалық режимін қарастыру.
8. Эксплуатация периоды кезінде жүйе мен элементтер жұмысының сапасын және дайын өнімнің сапасын басқару әдісін құру.

Автоматика және телемеханика жүйелері ақырғы автоматтар жүйесіне жатады, яғни олар үздіксіз пойыздар қозғалысын реттеу процесін басқарады. Бірақ бұл жүйелердің жұмысындағы істен шығулар нәтижесінде құрылғылардың қалыпты жұмыс істеуінің бұзылуында пойыздар қозғалысында үзіліс болуы мүмкін, яғни темір жол учаскелері мен бекеттерінің өткізу және жөнелту қабілеттелігін төмендетеді. Автоматты блокировка (АБ) Қазақстан теміржол торабында пойыздар қозғалысын интервалды реттеудің негізгі құралы болып табылады. Ол барлық екіжолды және көп жағдайда біржолды теміржол желісіне енгізілген.

Автоблокировканы енгізу 30 жылдардан басталды. 30 жылдардың екінші жартысынан бастап үздіксіз типті автоматты локомотивтік сигнализация ҮАЛС пайда болды. ҮАЛС жүйесі сандық кода негізінде құралған болатын, сондықтан кейін сандық кодалық автоблокировка жүйесіне енгізілді.

Дербес тартымды учаскелелерде импульсті рельс тізбекті тұрақты тоқтағы автоблокировка кең қолданыс тапты. Бұл автоблокировка ұзындығы 2600 метр блок-учаске шегінде импульстік қоректі бір рельс тізбегі орнатылады, яғни бөгеулік тоқтардың әсері кезінде қауіпті істен шығулардан қорғалады.

Тұрақты тоқтағы электрлік тартымды учаскелерде кодалық рельс тізбекті 50 Гц жиілікті айнымалы тоқтағы автоблокировка кең қолданыс тапты. Сандық коданы пайдалану бағдаршамдардың арасындағы байланыс арнасы үшін рельс тізбегі қолданылған сымсыз автоблокировканы және автоблокировка мен ҮАЛС бірыңғай кодалануын жүзеге асыруға мүмкіндік берді.

Айнымалы тоқтағы электрлік тартымның енгізілуімен 50 Гц тартым тоғының қауіпті және бөгеуші гармоникаларынан қорғанысты қамтамасыз ететін тартым тоғының жиілігінен ерекшеленетін жиілікті рельс тізбегінің қажеттілігі туындвды. Осыған байланысты 75 Гц рельс тізбегі, кейіннен 25 Гц рельс тізбегі өңделіп, қолданыс тапты. 25 Гц жиілікті алу үшін автоблокировканың әрбір нүктесінде қолданылатын 50/25 Гц статикалық жиілік түрлендіргіші пайдаланылды. Түрлендіргіштерге қорек автоблокировканың жоғары вольтты желісінен (негізгі) және өндірістік жмілікті айнымалы тоқ түйіспелік желісінен (резервті) беріледі.

50 жылдардан бастап пойыздар жылдамдығын этаптық арттыру басталды. Жылдамдықты қозғалысты енгізумен автоматика құрылғыларына қойылатын жаңа талаптар пайда болды, яғни қолданыстағы жүйелерді жетілдіру немесе жаңа жүйелерді өңдеуге тура келді.

Жоғарыда қарастырылған жүйенің барлығы аппаратураларының орналасуы бойынша орталықтандырылған болып табылады. Пайдалану техникалық және экономикалық көрсеткіштерін сапалы арттырудың зор көрсеткіші, оқшаулағыш түйіспесіз рельс тізбегіндегі қолданылған аппаратуралары орталықтандырылған пойыздар қозғалысын интервалды реттеу болып табылады. Сондықтан, ВНИИЖТ мамандарының КБ ЦШ достастығында орталықтандырылған автоблокировка, ОАБ-ЦНИИ деген алғашқы атауға ие болған аппаратуралары орталықтандырылған өтпе бағдаршамдары жоқ жаңа автоблокировка жүйесі жасалып, Москва жолында сыналған болатын. Яғни, онда пойыздар қозғалысын интервалды реттеу локомотивтік бағдаршамының көрсеткіші бойынша жүзеге асырылды.

ОАБ-ЦНИИ-де тасушы жиілігі 400-500 Гц диапазондағы амплитудалы- модуляцияланған сигналдар қолданылады. Тасушы жиіліктер көршілес рельс тізбектерінде кезектестіріледі. Екі жолды учаскенің әр жолдарыныі рельс тізбектерінің сигналдарының өзара әсерлесуін болдырмау үшін сигналдар көрші жолда модуляция жиілігімен ерекшелінеді (8-12 Гц).

Пассивті сәйкестендіруші транформаторларынсыз (немесе дроссель-трансформаторлар) барлық аппаратура аралықты шектейтін стансада орналасады.

АЛС сигналдары аралықта пойыздар қозғалысын реттеудің негізгі құралы болып табылады. Сондықтан, екі АЛС жүйесін қолдануды қарастырады. Негізгісі локомотивте қажетті ақпараттарды беретін көп мәнді жиіліктік АЛС жүйесі, ал сандық кодалық АЛС – резерв болып табылады. Сандық АЛС-ті жиіліктік АЛС-пен бірге қолдану осы жүйемен жабдықталған локомотивтердің «барлық жерде жүру мүмкіндігін» қамтамасыз етеді.

ОАБ-ЦНИИ рельс тізбектері қоректік, сондай-ақ релелік соңдардан сандық және жиіліктік АЛС біріккен әсерін жүзеге асыру үшін сандық және жиіліктік кодалық сигналдарының бір мезгілде тәуелсіз берілуіне рұқсат етеді, сондықтан қозғалыс бағытын ауыстыру кезінде рельс тізбегін ауыстырып-қосу қажет болмайды, яғни жүйе жұмысының орнықтылығын арттыруды қажет етпейді.

Жолдық аппаратуралардың орталық посттарда орналасуы, құрылғылар кешенінде оқшаулағыш түйіспелердің жолдық бағдаршамдардың болмауы және желі бойымен жоғары вольтты қоректендіруші қондырғылардың орналасуы реттеу жүйесінің сенімділігін біршама арттырады. Осы ерекшеліктер істен шығуларды іздеу және оларды орнату уақытын қысқарту есесінде реттеу жүйесінің жөндеу қабілеттілігін арттыруға мүмкіндік береді. Істен шығуларды орнату уақытын айтарлықтай қысқартуға қазіргі заманғы телесигнализация және телебасқару құрлғыларының көмегімен де қол жеткізуге болады. Аппаратуралардың орталықтандырылып орналастырылуы бұл құрылғыларды едәуір артық тиімділіктермен қолдануға мүмкіндік береді, еңбек шартын бірыңғай арттырады. Қауіптілігі жоғары аймақтарда қызмет көрсетуші персоналды табу уақытын қысқарту еңбек қауіпсіздігімен байланысқан мәселені сәтті шешу мүмкіндігін туғызады. Арнайы қондырылған ғимаратта технологиялық күтім көрсету тәжірибелік графигін орындау мүмкіндігі құрылғыларға ағындық қызмет көрсетуге уақыт шығынын қысқартуды, көп еңбек шығынын талап ететін амалдар шығынын азайтуды жүзеге асыруға мүмкіндік береді, жұмыс орындау сапасы және еңбек мәдениеті артады, әсіресе станционарлы өлшеуіш техниканы және қажетті құрылғыларды қолданумен қызмет көрсетудің индустриалды әдісін енгізу кезінде ОАБ жүйесінің негізгі кемшілігі үлкен кабель шығыны болып табылады.

Құрылғылардың жұмыс қабілеттелігін үздіксіз бақылауды жүзеге асыратын техникалық диагностикалау жүйелерін енгізу кезде істен шығулардың санын қысқартуға және ақаулықтың сипаты мен орнын дер кезінде және нақты анықтаудың локализациясына мүмкіндік береді. Өз кезегінде қарастырылап отырған диагностикалау жүйесі сатылы істен шығулармен сипатталатын бақылау объектілерінің элементтерінің жұмысын болжауды қамтамасыз етеді. Бұл пойыздар қозғалысын интервалды реттеу құрылғыларының қалыпты жұмысы бұзылғанға дейін істен шығулардың белгілі бөлігін орнатуға мүмкіндік береді.

Техникалық диагностикалау жүйесін қолдану қызмет көрсетуші персоналдың қателіктерімен байланысқан істен шығуларды минимумға дейін азайтуға мүмкіндік береді, олардың үлесіне дерлік істен шығулардың жартысы сәйкес келеді. Автоматика және телемеханика құрылғыларының істен шығуларының санын азайтады, яғнижүктерді және жолаушыларды тасымалдаудың барлық технологиялық процесінің жұмысының тиімділігін арттырады.

Күтілетін экономикалық тиімділікті есептеу кезінде диагностикалау жүйесін жаңа техниканың бірінші тобына жатқызуға болады. Бұл жол бір және осындай өнімді жідері кезінде өндірістік ресурстардың үнемділігін қамтамасыз ететін жаңа техниканы ақнықтайды.

Экономикалық тиімділікті есептеу кезінде қолданыстағы пойыздар қозғалысының интенсивтілігі қабылданған. Сәйкесінше нақты экономикалық тиімділік есептіктен үлкен болу қажет.

Техникалық диагностикалау жүйелерінің тиімділігі пайдаланылатын автоматика және телемеханика құрылғыларының істен шығуларымен, қызмет көрсетуші персоналдың еңбек өнімділігінің артуымен байланысқан пойыздардың тұрып қалуын төмендетуге қол жеткізеді.

Төменде кодалық автоблокировка құрылғыларын техникалық диагностикалау жүйесінің экономикалық тиімділігін есептеу келтірілген.

Автоблокировка құрылғыларының бір істен шығуына пойыз-сағаттың жоғалуы істен шығу ұзақтығына, телімдік жылдамдыққа және блок-учаскелердің ұзындығына тәуелді болады. Олар автоблокировка құрылғысының кез-келген бір істен шығуы кезінде барлық пойыздардың жалпы кідіру уақытымен анықталады. Бірақ, бір істен шығудың орташа жоғалуын есептеу кезінде аралықтық автоблокировка құрылғылары мен кіру бағдаршамының ақаулықтарын жіктейтін боламыз. Бұл өтпе бағдаршамның тыйым салушы белгісін шектелген жылдамдықпен ерекше қырағылықпен және кедергі пайда болған жағдайда міндетті түрде тоқтауға дайындықпен түсіндіріледі. ехникалық диагностикалау оқулықтарда іздеу және орнату, бақылау объектісінің ақаусыздығын және жұмыс қабілеттілігін тексеру және олардың жұмыс істеу дұрыстығынбақылау сияқты мәселелерді шешеді.

Бақылау объектілерін, яғни автоматика және телемеханика құрылғыларын диагностикалау үшін екі негізгі әдіс қолданылады: құрама және тізбекті. Құрама әдіс кезінде объектінің белгілі кірісіне шығыс сигналдарының сипатын кезекті тіркеумен сәйкес электрлік сигналдар беріледі.

Алынған шығыс сигналын салыстырумен берілген блоктың, түйіннің және жүйешенің ақаусыздығы туралы хабарланады. Мұндай әдіс кезінде барлық тексерістер алдын ала белгіленеді. Автоматика және телемеханика құрылғылары үшін мұндай әдіс оларды пайдалануға беру алдында қолданылады.

Тізбектей әдіс тек қана істен шығу немесе ақаулық туралы фактінің бар кезінде қолданылады. Бұл әдістің ішкі тексеру сияқты ақаулы элементтерді алмастыру және параметрлерді өлшеу сияқты екі түрі бар. Олардың ішінен ең қажеттісі алаңдық құрылғыларды тексеру кезінде сыртқы тексеру болып табылады. Ақаулықтарды едәуір рационалды іздеу және орнату тізбектей жинау қолданылады, яғни бұл кезде жүйенің барлық элементтері кезекпен тексеріледі. Бұл әдіс элементтер арасында байланыс жоқ кезінде қолданылады.

Тізбекті әдіске «ортақ нүкте» әдісі жатады, яғни ол элемент тердің саны және істен шығулардан ықтималдығы бойынша ерекшеленетін бірнеше әртүрлілікке ие. «Ортақ нүкте» әдісі элементтердің саны бойынша барлық элементтерді шамамен екі топқа жақын күйге бөлуден тұрады. Жүйенің бір элементінде бір істен шығу кезінде, соңғысы топтардың бірінді болып шығады. Ақаулы элементті топты қайтадан шамамен екі тең топқа бөледі және дефектілі элементті орнатқанға дейін. Мысалы, жүйе 1000 элементтен тұрса, онда бірінші «ортақ нүктеде» ақаулы элемент 500 элементтен тұратын топтың бірінде болып шығады, топты екінші рет бөлгеннен кейін 250 элементтерден тұрады және тағы сол сияқты. Онда тексеру санын N n=2N өрнегі бойынша анықтауға болады, мұндағы n – тексерілетін жүйенің элементтерінің саны. Берілген жағдайда ақаулықтарды іздеі кезінде N 10 артық болмайды. «Ортақ нүкте» әдісі істен шығулар ықтималдығы бойынша алда қарастырылғанға қарағанда элементтердің саны бойынша емес, ықтималдық сомасы бойынша екі топқа бөлуді қарастырады, яғни әрбір элемент ақаулы болып шығуы мүмкін.

Іс жүзінде «уақыт-ықтималдылық» және  ықтималдылық бойынша «ортақ нүкте» әдістер комбинациясынан тұратын ақпараттық әдіс кеңінен қолданылады, яғни оны едәуір әмбебапты деп санауға болады. Берілген әдіс негізінде тексерудің оптималды ақпараттық диаграммасын құруға болады, бірақ бұл кейбір есеп күрделілігімен байланысты. Бұл мәселені объектінің математикалық моделі негізінде ақаулықтарды іздеудің сипаттамалық ерекшеліктерін анықтау әдісімен шешуге болады.

Бақылау сұрақтары.

1. Техникалық кибернетика дегеніміз не?

2. Техникалық кибернетика мәселесінің теориялық және практикалық шешімі қандай бағыттардың жұмысын қажет етеді?

3. Автоматика және телемеханика жүйелері қандай автоматтар жүйесіне жатады?

4. Техникалық диагностикалау жүйелерінің тиімділігі қандай?

5. Бақылау объектілерін, яғни автоматика және телемеханика құрылғыларын диагностикалау үшін қандай әдістер қолданылады?

Әдебиеттер.