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

Дұрыс рационалды шешімдер қабылдау үшін бақылау объектісінің  күйі туралы қажетті көлемдегі дұрыс ақрпаратқа ие болу қажет. Қазіргі заманғы шарттарда қарастырылатын құрылғыларда ақаулықтарды орнату үшін үлкен кешігулікті, төмен сенімділікті және нақта емес сипатқа ие жұмыс жетекшісінен алынатын ақпарат арқылы жүзеге асырылады. Осының және басқа себептердің нәтижесінде іс жүзінде электромеханик ақаулы аппаратуралар орнына келгенде жаңа деталдар, блоктар және аспаптарға бола қайтадан белгі беру және байланыс дистанциясына баруға жағдайлар болады.

Соңғы жылдарда белгі беру және байланыс дистанциясына диспетчерлік қызмет енгізілген, оның арқасында аппаратуралардың істен шығулары туралы ақпарат оперативтіліг жақсарды. Бірақ мұндай тәжірибе кезінде жұмыс қабілеттілігін қалыптастыру кезінде құрылғылардың техникалық қызмет көрсетуі бойынша жұмысқа көп уақыт жұмсалады. Сондықтан техникалық қызмет көрсетуді дұрыс ұйымдастыру үшін жол блок-учаскелерінің күйі бекеттік аппаратуралардың, элементтердің жұмыс қабілеттілігі, бақылау объектілерінің күйлері туралы толық ақпарат алу үшін жаңа әдістер мен техникалық құрылғылар қажет. Бұл үшін ақпараттарды жинау, тарату, өңдеу және кескіндеугк қажетті аппаратура жасау қажет.

Пойыздар қозғалысын реттеу процессінің қалыпты жүруі үшін пайдаланылатын автоматика және телемеханика құрылғыларының жұмысындағы істен шығулармен ақауларды минимумға дейін азайту қажет екендігін ескерсек, онда басқа қажетті талаптар айқын бола түседі – істен шығуларды болжауды қамтамасыз ету. Бұл үшін аппаратура элементтерінің, түйіндерінің және блоктарының шектік жұмыс режимі туралы алғашқы ақпарат қажет. Аталған құрылғылардың жұмысын болжау рұқсат етілген мән шегінде тұрған элементтердің бақыланатын параметрлерін реттеу бойынша дер кезінде шешім қабылдауға мүмкіндік береді.

Мұндай күрделі мәселелер кешенін шешу диагностика теориясын, әдістерін және тәсілдерін пайдалану базасында мүмкіндік алады. Бақылау объектілерінің күйін бақылау туралы объективті факторларға базалана отырып, техникалық диагностика теориясы мен тәжірибесі ақаулық туралы дер кезінде хабарлауды жүзеге асырып, бақылау объектісінің жеке бөлігімен барлығының жұмысын жобалағанға дейін оларды орнатуға оперативті мүмкіндік береді.

Техникалық диагностикалау жүйесін өңдеу пайдаланылатын автоматика және телемеханика құрылғыларының сенімділігін, істен шығуларды,  талдауды, ақаулықты іздеу және орнату процесін модельдеуді, бақыланатын параметрлердің, жеткілікті санын таңдауды, бақылау ақпаратын тарату өңдеу әдістері мен тәсілдерін өңдеуді, жоғары сенімділікті диагностикалық датчиктерді құру және зерттеуді, сонымен қатар барлық диагностикалық кешеннің жоғары экономикалық тиімділігін қамтамасыз ететін диагностикалау жүйесінің оптималды құрылымын анықтауды бағалаумен байланысқан теориялық және тәжірибелік сұрақтар қатарын шешуді талап етеді.

Ол элементтер  мен жүйе сапасының құрылуын, жобалануының, бақылануының сапасын бағалай алады. Қалыпты эксплуатация, (Б-В) кезінде қайтару интенсивтік тұрақты болады. Қалыпты эксплуатациядан кейін тозу интенсивтілігі басталады, ол жүйе сенімділігіне кері әсер етеді, сол кезде қайтару саны күрт өсерді және стационарлық емес мінездемеге ие болады. В-Г аумағында қайтару саны жоғарылайды және төмендейді, Г- нүктесінен кейін эксплуатация жинақсыз болады, сол уақытта міндетті түрде жүйені ауыстырып және күрделі жөндеу жүргізу керек (егер ол мүмкін болса).

Қарастырылған түсініктер мен анықтамалар сенімділіктің сапалы сипаттамасы болып табылады. Сенімділікті сандық өрнектеу үшін арнайы сипаттамалар қолданылады – сенімділік көрсеткіштері немесе сенімділік критериі.

Сенімділіктің экспоненсиалдық заңының қолдану аймағын толығырақ қарастырамыз. Көптеген радиоэлектрондық объектілерді пайдалану тәжірибесі 2.1-суретте келтірілген уақыт бойынша істен шығу интенсивтілігі қисықпен өзрегуіне сипатты екендігін көрсетеді. Ол үш периодқа бөлінеді: I – қосымша істеу, II – қалыпты пайдалану, III – ескіру. Бірінші период үшін сипатты (әдетте период ұзақтығы бірнеше сағат) істен шығу интенсивтілігінің жоғары мәні және осы периодтың соңына қарай құлдырау болып табылады. Бұл период ішінде технологиялық себептермен, монтаждық қасиеттермен және т.с.с. байланысқан барлық дефектілер пайда болады. Мысалы, элекртлік орталықтандыруды іске қосқаннан кейін бірнеше ондаған сағат ішінде монтаждық сипат қателерімен, сонымен қатар сапасыз аспаптарды орнатумен байланысқан бірнеше істен шығулардың көп саны пайда болады. Екінші периодта (әдетте бұл период ұзақтығы бірнеше жыл) істен шығу интенсивтілігі уақыт бойынша өзгермейді =const. Осы периодта ең бастысы кездейсоқ істен шығулар пайда болады, яғни ол сенімділіктің экспоненсиал заңымен өрнектеледі. Үшінші периодта істен шығу интенсивтілігі монотонды  түрде орнатады, яғни ескіру процесімен түсіндірілетін техникалық тозу периодының пайда болуы туралы ескертеді. Бұл период үшін сатылы істен шығулар сипатты, осы периодтың басталуымен объектіні экономикалық тиімділігі бойынша пайдалану пайдасыз болып табылады.

2.1-сурет. Істен шығу  интенсивтілігінің өзгеру қисығы

Қалпына келетін объектілер. Қалпына келмейтін объектілердің сенімділік көрсеткіштері қалпына келетін объектілер үшін де дұрыс, егер олардың жағдайын бірінші істен шығуға дейін қарастыратын болса. Қалпына келетін объектілер үшін ақаусыз күй tPi  және істен шығудан кейін қалпына келтіру tBi  уақыт интервалдарын кезектестіру сипатты болып табылады, (2.2- сурет), сондықтан олар үшін көрсеткіштердің үш тобын қолданады: істен шығусыздық, жөндеуге қабілеттілік және кешендік. Істен шығусыздық көрсеткіштеріне келесілер жатады: істен шығу ағынының параметрі; істен шығусыз жұмыс ықтималдығы және істен шығуға орташа істеген жұмысы.

 2.2-сурет. Қалпына келетін объектінің  пайдалану процесінің сипаттамасы

 

(t) істен шығу ағынының  параметрі деп қарастырылатын  уақыт бірлігіндегі істен шығудың  орташа санын атайды. =const. Болған кезде және мәндері сәйкес келеді. Істен шығудың қарапайым ағыны үшін t интервалындағы істен шығусыз жұмыс ықтималдығы келесі өрнекпен анықталады:

P( t)= exp[- t]

 

Істен шығуға істеген жұмыс Тн осы істеген жұмыс ішінде істен шығу санының математикалық күтуіне қалпына келетін объектінің істеген жұмысына қатысымен анықталады.

Жөндеуге қабілеттілік көрсеткішіне қалпына келу ықтималдығы және қалпына келудің орташа уақыты жатады. Қалпына келу ықтималдығы Pв(t) – объектінің жұмысқа қабілеттілігінің қалпына келу бойынша нақты жұмыс ұзақтығы Тв берілген мәннен аспайды:

 

Pв(t)= Р[Тв<t]

 

Яғни Pв(t) Тв кездейсоқ шамасының таралу функциясы болып табылады.

Орташа қалпына келу уақыты Твср -жұмысқа қабілеттіліктің қалпына келуінің математикалық күту уақыты. Дайындықтың кешенді көрсеткіштеріне дайындық функциясы Кг(t) және тіркелу функциясы Кп(t)=1- Кг(t), яғни бұл функциялар t уақыт моментінде объектінің сәйкесінше жұмысқа қабілетті және жұмысқа қабілетсіз күйде болу ықтималдығын анықтайды. Бірақ, әдетте Кп(t) және Кг(t) пайдалану уақытының өтуімен, сәйкесінше дайындық коэффициенті Кг = Кг(t) және іркілу коэффициенті  Кп= Кг(t) деп аталатын тұрақты мәнге ұмтылады.

 

 

 

Бақылау сұрақтары.

1. «Жүйе және элемент сенімділігі» ұғымы нені білдіреді?
2. Сенімділіктің экспоненсиалдық заңының қолдану аймағы?
3. (t) істен шығу ағынының параметрі дегеніміз не?
4. Жүйе сенімділігі қандай құрамдарға бөледі?
5. Потенциалдық сенімділігі қандай периодтарда болады?

 

Әдебиеттер.

 

1. В.В. Сапожников, Вл.В. Сапожников, В.И. Шаманов «Надежность устройств автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте» Москва, Маршрут – 2003г

2.А.С.Переборов и др. «Теоретические основы автоматики  и телемеханики на железнодорожном  транспорте» Москва, Транспорт – 1988г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дәріс 5

Сенімділіктің сандық көрсеткіштері

 

  Жүйе сенімділігіне эксплуатация кезінде объективтік факторлар әсер етеді. Объективтік факторлардың негізгі көрсеткіштері ретінде интенсивтілікті, ұзақтықты, элементтер мен АТС схемасын факторларының қайталану жүйелігінің әсерін айтуға болады.

Барлық факторларды суретте көрсетуге болады(1 сурет)

Элементтер мен жүйелерге өзгеріс әкелетін факторлар, тіпті бұзылулар мен сынулар да сыртқы деп аталады, элементтер мен жүйе қасиетіне байланысты факторлар ішкі деп аталады.

Ішкілер негізінен қайтару жиілігіне әсер етеді.

   Факторлар әсерінен статистикалық есеп алу қажет себебі АТ құрылғылары (сигналдар, рельстік цептер) ашық ауада жұмыс істейді (далада), ал құрылғының кейбір бөліктері 30 орындарда жұмыс істейді (релелік шкафтар, трансформаторлық станция, трансформаторлар, реле). Сондықтан да олар басқалардан қарағанда температураның, ылғалдылықтың, вибрацияның, шаңның, құмның, жамбырдың, жарықтың, температура өзгерісінің әсеріне байланысты. Бұлардың бәрі құрылғының жұмысына әсер етіп, басқа құрылғылармен салыстырғанда, олардың толық жұмыс істеу мүмкіндігіне кері әсерін тигізеді. Сондықтан да бұлардың бәрін ескере отырып жобалау мен құру кезінде лабораториялар мен полигондық сынаулар құрылады. Сенімділікті сынау әдісі келесідей болуы мүмкін:

10-20 элементтердің тәжірибелі  және сериялық көрсеткіштерін  алады, қалыпты жағдайда олардың  негізгі конструкторлық және  жұмыстық парпметрлерін өлшеп  жазады, содан кейін оларды тәжірибелік  жағдайға орнықтырады, мысалы: +60 0 С температурада бірнеше сағат бойы, содан барлық параметрлерді тағы өлшейді, содан -40 0С өлшейді, содан (98%- дейін) 48 сағатқа камера ылғалдылығына, тағыда барлық параметрлерін өлшейді. Осыны 5 рет қайталайды, сонда элемент сенімділігінің ақаулары көрінеді (оларды ауыстырады немесе өңдейді). Содан кейін белгілі бір амплитуда вибрациясында сынақ өткізеді, барлық параметрлерін өлшеп өңдейді.

Сенімділіктің соңғы этапы болып шығынға немесе жұмыс істеу санына сынақ табылады (реле, блоктар, АТС жүйелері).

Онда серияға шықпағанша, яғни құрылғы сенімділіктік барлық қажеттілігіне сай келмегенше тексеріледі.

Істен шығуларды талдауды дұрыс беру үшін және элементтер мен түйіспелердің сенімділігін арттыру жолын табу үшін міндетті түрде сенімділікке әсер ететін факторларды және істен шығулардың пайда болу себебін білу қажет.  Әсер ету сипаты бойынша пайдалану факторлары обьективті (сыртқы орта әсері) және субъективті (қызмет көрсету персоналының әсері) болып бөлінеді. Обьективті факторларды екі топқа бөлуге болады: сыртқы және ішкі. Сыртқы факторларға сыртқы ортаға және құрылғылардың пайдалану шартына тәуелді болатын факторлар жатады: температура, ылғалдылық, атмосфералық және түйіспелік коррозия, биологиялық орта, күн радиациясы, шаң және құм, механикалық әсер. Ішкі топқа материалдардың құрылымының және құрылғылардың параметрлерінің барлық өзгерістері келтірілуі мүмкін, яғни табиғи қартаю және тозудың барлық процестері.

Субъективті фактор ретінде қызмет көрсетуші персоналдың квалификациясын және оған техникалық оқуды ұйымдастыруды, құрылғыларға қызмет көрсету пәнінің технологиялық деңгейін, істен шығу туралы мағлұматты жинауды және талдауды ұйымдастыру, аппаратураларды сақтау және тасуды атауға болады.

Жылу мен суықтың әсері. Құрылғылардың сенімділігі белгілі дәрежеде жылу мен суық әсеріне тәуелді болады. Элементтердің температурасы күн сәулелерінің әсерінен, жақын орналасқан жоғары температура көздерінің әсерінен өзгеруі мүмкін. Элементтердің температураларының ауытқулары температураның тәуліктік өзгеруінде, аппаратураларды ыстық ғимараттан суық ауалы ортаға ауыстыру кезінде және керісінше жүзеге асады. Тәулік ішінде ауа температурасының тербелуі аппаратураларды пайдалану үшін үлкен мәнге ие. Бір орында тәулік ішінде максимал температура айырмасы келесі мәлеметтермен сипатталады: тропикалық климат 15оС, қалыпты аймақтарда 25 оС, шөл далада 40 оС. Қазақстан шекарасының көлеңке жерлерінде максимал температура +50 оС, ал минимал -50 оС.

Аппаратуралардың жұмысы кезінде, электр энергиясының бір бөлігі жылу энергиясына түрленеді, сондықтан жеке элементтердің температурасы қоршаған орта температурасынан бір шама артық болуы мүмкін. Едәуір күшті дәрежеде электрондық шам баллоны қызады, оның температурасы +(150-250) оС жетеді. Ал кодалық трансмиттерлерде майлағыш қызуы +100 оС артады.

Температуралық әсердің үш түрі бар: тұрақты, периодты және апериодты.

Температураның тұрақты әсері ғимаратта үздіксіз жұмыс істейтін аппаратуралар үшін сипатты. Бұл жағдайда элементтердің ақаулануы жылулық әсерге рұқсат етілген жұмыстық температураның сәйкес келуіне орай орын алады. Бұдан басқа аппаратуралар жоғарғы жұмыстық температурамен және суытушы құрылғының болмауына орай үдемелі ескіру нәтижесінен мүмкін (монтаждық сымдар, реле орамасы, майлағыш және тағы басқа).

Периодтық әсер температураның тәуліктік өзгеруімен, қалыпты күн сәулесімен түсіндіріледі. Әсіресе қауіпті болып ылғалдылық болғанда нөл арқылы температураның өтпелі процесі табылады, яғни белгілі шартта реле түйіспелерінің толқуына, электр жетектерінде түйіспенің бұзылуына және тағы басқа жағдайларға әкеліп соғады.

Апериодтық әсер жылу мен суықтың бірлік әсерімен пайда болады, мысалы, аппаратураларды жылы ғимараттан суыққа шығарған және керісінше.

Жылу және суық аппаратуралардағы металдар қасиетіне күшті әсерін тигізеді, яғни детальдар мен түйіндердің бекітілуін әлсіретуге, бір-біріне қатысты ығысуын, деформацияға әкеліп соқтыратын қысымның пайда болуына әкеліп соғады.