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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дәріс 8

Автоматика сұлбаларындағы резервтеулер. Құрылғылар жұмысын автоматты бақылау.

 

Сенімділік сұрақтарын оқып үйрену негізгі түсініктер мен терминдерді оқып үйренуден басталады. Жүйе белгілі қызметті орындау үшін арналған техникалық объект ретінде қарастырылады. Өзіндік пайдалану мүмкіндігі жоқ жүйенің жеке бөлігі элемент деп аталады. Автоматты локомотивтік сигнализация (АЛС) қабылдағышын жобалау кезінде  оны жүйенің комплектеуші элементтері ретінде (резисторлар, конденсаторлар диодтар және т.с.с.), ал тежегішті автоматты басқару жүйесін (САУТ) жобалау кезінде АЛС қабылдағышын жүйенің басқа элементтерін элементтер қатары ретінде (жылдамдықты өлшегіш, салыстыру блогы, электрмен қамту құрылғысы және т. с.с.) қарастыруға болады.

Объектінің негізгі екі түрі бар – жұмысқа қабілетті және жұмысқа қабілетсіз. Берілген параметрлердің мәнін нормативті-техникалық құжатта орнатылған шегінде сақтай отырып, жүктелген қызметті орындауға қабілеті бар объект жағдайы жұмысқа қабілетті деп аталады.

Жұмысқа қабілеттілік бұзылған жағдайда істен шығупайда болады. Істен шығудың пайда болуына қарай кездейсоқ және сатылы деп бөлінеді. Кездейсоқ немесе толық істен шығулар объектінің бір немесе бірнеше парамертлерінің лезде секірмелі түрде өзгеруімен сипатталады. Мұндай істен шығулардың себебі болып, мысалы, электр тізбектерінің үзілуі, түйіспенің бұзылуы, қысқа тұйықталу және т.с.с. табылады. Кездейсоқ істен шығулар өз атауына істен шығудың жақындауының көрінетін белгілері болмағандықтан ие болды. Сатылы немесе парамертлік істен шығулар объекті параметрінің уақытына тәуелді салыстырмалы түрде баяу өзгерумен және ескірумен сипатталады. Уақыт бойынша резистр кедергісінің және т.с.с. өзгеруі едәуір тез және баяу, сатылы түрде жүзеге асады. Бұл сатылы істен шығуларды болжауға, яғни олардың пайда болуын алдын ала айтуға мүмкіндік береді. Бірақ, кездейсоқ және сатылы істен шығулардың арасында принципиалды айырмашылық жоқ екендігін айта кеткенжөн. Кездейсоқ істен шығулар көп жағдайда сатылы істен шығудың нәтижесінде пайда болады. Пайдалану тәжірибесі көрсеткендей темір жол автоматика және телемеханика құрылғыларының  50% істен шығулары кездейсоқ болып табылады. Бірақ, техникалық диагностикалау құрылғыларын енгізу белгілі дәрежедегі істен шығулар санын сатылы істен шығу категориясына енгізеді, яғни оларды болжауға және алдын ала ескертуге мүмкіндік береді.

Жүйелер немесе элементтер істен шығудан кейін ауыстыруға және жөндеуге жарауы немесе жарамауы мүмкін. Бірінші жағдайда оларды қалпына келетін, ал екіншіде – қалпына келмейтін деп атайды. Қалпына келетін объектілердің мысалы – АЛС күшейткіші, электрлік орталықтандыру блогы, бұрмалы жетек және т.с.с., ал қалпына келмейтіндер – бағдаршам шамы, конденсатор және т.с.с.

Объектінің сенімділігін бағалау үшін оның элементтерінің құраушыларының жалғану тәсілін білу қажет. Элементтердің жалғануы сенімділік көзқарасы бойынша олардың жалғануының электрлік сұлбасына жиі сәйкес келмейді. Элементтерді жалғаудың келесідей тәсілдері бар: тізбектегі, параллель және аралас. Элементтердің қосылуы тізбектегі деп аталады (1.1а сурет), егер кем дегенде бір элементтің істен шығуы бүкіл жүйенің істен шығуына әкеліп соқтырады. Элементтердің қосылуы параллель деп аталады (1.1б сурет), егер жүйенің барлық элементтері істен шығатын болса. Элементтердің қосылуы аралас (тізбектегі параллель) деп аталады, егер элементтер тізбектегі және параллель қосылған болса (1.1в сурет). Іс жүзінде сонымен қатар жүйе құрылымы элементтердің аралас қосылуына жатпауы мүмкін, мысалы көпірлі құрылым (1.1.г-сурет). Жүйеде параллель элементтер артық болып табылады. Артық қасиетке ие жүйе артық қасиетке ие емес жүйеге қарағанда (элементтері тізбектегі қосылған жүйе) сенімдірек болып табылады. Жүйенің сенімділігін артық элемент енгізу (резервті) жолымен арттыру резервтеу деп аталады.

Резервтеуді қосу тәсілі екі түрге бөлінеді: тұрақты, егер негізгі және барлық резерв элементтер бірдей шартта және бір мезгілде бірдей қызмет атқарады (1.2а сурет), және алмастырылатын, егер істен шыққан негізгі элемент ауыстырып-қосқыш П көмегімен ауыстырылады да, резерв элемент қызметін орындай бастайды.

1.1-сурет. Элементтердің қосылу түрлері:

а) тізбектей; б)параллель; в)аралас; г)көпірлі құрылым

1.2-сурет. Резервтеу әдістері:

а)тұрақты; б)алмастырумен.

Резервті элементтердің жұмысының екі негізгі режимі бар: жүктелген (ыстық), бұл кезде резерв элемент негізгі элемент сияқты жұмыстық режимде болады және жүктелмеген, бұл кезде резерв элементтер ажыратылған күйде болады. Жүктелеген резерв тұрақты резервте, сонымен қатар алмастырумен резервтеуде қолданылуы мүмкін, ал жүктелмеген тек қана алмастырумен резервтеуде қолданылады. Бұл режимдерден басқа жеңілдетілген режим  де бар.

Бұл мынаны білдіреді:  әрбір TBi элементінің қалпына келу уақытының кездейсоқ өлшемі таралу тығыздығы бар экспоненциалдық заң бойынша бөлінген

f(TBi) = μi·exp[–μi·t],                                                                    (1)

 

мұндағы     – i элементінің қалпына келу қарқындылығы; TBi cp – i элементінің қалпына келуінің орташа уақыты.

Резервтелмеген жүйе. Бұл жүйе екі жағдайда бола алады: S1 – жұмысқа жарамды; S2 – жұмысқа жарамсыз.

 

                                                              (2)

 

Лапластың тікелей түрлену негізінде дифференциалдық теңдеулер жүйесі келесі алгебралық теңдеулер жүйесіне түрленеді:

                                                        (3)

 

 

 

1 – сурет. Резервтелмеген жүйенің жағдайлар графы

 

P1(S) байланысты (3) жүйесін шешіп және Лапластың кері түрленуін орындап, дайындық коэффициентінің  келесі өрнегін аламыз:

Жүйе бастапқы момент уақытында жұмысқа жарамды (P1(0) = 1; P2(0) = 0)

 

                                                  (4)

 

Жүйе бастапқы момент уақытында жұмысқа жарамсыз (P1(0) = 1; P2(0) = 1)

 

                                                           (5)

 

(4) және (5) өрнектері бойынша құрылған тәуелділік графиктері K'Г (t) және  K"Г (t)   2 суретінде көрсетілген. кезінде, яғни ұзақ пайдалану кезінде, (4) және (5) өрнектерінен анықталған дайындық коэффициентінің мәндері бір шекке ─ станционарлы мәнге ұмтылады.

 

                                                                            (6)

 

(6) формуласы λ12 = λ екенін ескере отырып, стационарлық мән үшін дайындық коэффициентін алынуға болады.

λ21 = μ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 – сурет. Дайындық коэффициентінің уақытқа тәуелділігі.

 

Резервтелген жүйе. 3 суретінде әр түрлі конфигурациялары, резервті элементтерінің жұмыс режимдері және әр түрлі қызмет көрсету стратегиялары  үшін жағдайлар графы көрсетілген, атап айтқанда: 3, a бір жөнделуі және ыстық резерві бар қосарланған жүйе; 3, b екі жөнделуі және ыстық резерві бар қосарланған жүйе, оның әрқайсысы өз элементіне қызмет етеді; 3, c бір жөнделуі және суық резерві бар қосарланған жүйе; 3, d екі жөнделуі және суық резерві бар қосарланған жүйе, оның әрқайсысы өз элементіне қызмет етеді; 3, e екі жөнделуі және суық резерві бар қосарланған жүйе, екі элементте істен шыққанда әрқайсысы өз элементін қалпына келтіреді, ал бір элемент істен шыққан жағдайда екеуі де сол элементті қалпына келтіреді осы кезде қалпына келу қарқындылығы екі есе өседі; 3, f бір жөндеушімен, қызмет ететілетін үш параллель қосылған элементтері бар жүйе.

Барлық берілген жағдайларда ауыстырыпқосқыш өте сенімді деп саналады, қалпына келу барлық элементтер істен шыққаннан кейін басталады, әр элементтің істен шығуы λ – ға, ал элементтің қалпына келу қарқындылығы μ – ға тең болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 – сурет. Қалпына келу  және резервтеу әртүрлі әдістері  кезіндегі жүйенің жағдайлар графы

 

 

Бақылау сұрақтары.

 

1. Тәжірибеде жиі пайдаланатын сенімділік көрсеткіштерін көрсету?
2. Сенімділік көрсеткіштерін таңдау қандай болу керек?
3. Мысалда қорға жинаудың қанша әдісі қарастырылады?
4. Жүйедегі қорға жинаудың түрлері?
5. Жарамсыздық әсерлілігі қандай формуламен көрсетіледі?

 

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 9

Кездейсоқ жағдайлар сипаттамасы. Істен шығусыздық пен сенімділікті бақылаудың әдістері мен түрлері.

 

 

  Теміржол автоматика, телемеханика және байланыс жүйелерінің элементтері жұмыс кезінде жарамсыз болып қалу мүмкін, яғни бекет пен айдау жерлерінде темір жол поезінің қалып қалуына алып келеді.

   Объектінің негізгі екі түрі бар – жұмысқа қабілетті және жұмысқа қабілетсіз. Берілген параметрлердің мәнін нормативті-техникалық құжатта орнатылған шегінде сақтай отырып, жүктелген қызметті орындауға қабілеті бар объект жағдайы жұмысқа қабілетті деп аталады.

Жұмысқа қабілеттілік бұзылған жағдайда істен шығупайда болады. Істен шығудың пайда болуына қарай кездейсоқ және сатылы деп бөлінеді. Кездейсоқ немесе толық істен шығулар объектінің бір немесе бірнеше парамертлерінің лезде секірмелі түрде өзгеруімен сипатталады. Мұндай істен шығулардың себебі болып, мысалы, электр тізбектерінің үзілуі, түйіспенің бұзылуы, қысқа тұйықталу және т.с.с. табылады. Кездейсоқ істен шығулар өз атауына істен шығудың жақындауының көрінетін белгілері болмағандықтан ие болды. Сатылы немесе парамертлік істен шығулар объекті параметрінің уақытына тәуелді салыстырмалы түрде баяу өзгерумен және ескірумен сипатталады. Уақыт бойынша резистр кедергісінің және т.с.с. өзгеруі едәуір тез және баяу, сатылы түрде жүзеге асады. Бұл сатылы істен шығуларды болжауға, яғни олардың пайда болуын алдын ала айтуға мүмкіндік береді. Бірақ, кездейсоқ және сатылы істен шығулардың арасында принципиалды айырмашылық жоқ екендігін айта кеткенжөн. Кездейсоқ істен шығулар көп жағдайда сатылы істен шығудың нәтижесінде пайда болады. Пайдалану тәжірибесі көрсеткендей темір жол автоматика және телемеханика құрылғыларының  50% істен шығулары кездейсоқ болып табылады. Бірақ, техникалық диагностикалау құрылғыларын енгізу белгілі дәрежедегі істен шығулар санын сатылы істен шығу категориясына енгізеді, яғни оларды болжауға және алдын ала ескертуге мүмкіндік береді.

Жарамсыздық себептері обьективті және субьективті факторлар әсерін тудырады.Обьективті факторлардың жүйелерге әсер етуін зерттеу және жүйелердің осы әсерлерге сипатын анықтау нақты статистикалық есеп, хаттама мен карта көмегімен жасалады.

    Жүк айналымының, қозғалыс жылдамдығының көліктің  техникалық қарулануының өсуі темір жол автоматика, телемеханика және байланыс күрделі жүйелерінің сенімділік пен өміршеңдігін бақылаудың автоматтылығын шешуге алып келеді. Адамда темір жол автоматика, телемеханика және байланыс жүйесіне қызмет көрсету екі есте сақтау түрімен ерекшеленеді:

1. Статистикалық
2. Динамикалық

  Статистикалық электр  сызбаларын, қатар, түйін, толық бүтін  жүйелер, құрылғы түрін, оның жұмыс  және құрылымдық ерекшеліктерін, құрал мен механизмдердің ЭО, ПАЗ-да, бекет жолында орналасуын сақтайды.

   Бұл жады т.ж. автоматика элементтері мен жүйелерінің жарамсыздық сипаттарын жинайды және сақтайды. Статистикалық жады ұзақ уақыт бойы сақталады.

   Динамикалық жады  жағдайы, қоршаған орта, сызба мен  құрылғы жұмысын талдаумен, бұзылу  сипатын анықтау және тауып алу, себептерін орнату, құрылғыларды техникалық қамтылу мен жөндеумен байланысты жұмыстарда пайдаланады.

   Осының негізінде  динамикалық және статистикалық  жады қызметінің алгоритмдерін, яғни бұзылуларды анықтау үшін, оның себептерін табу үшін  жұмыс істеудің мазмұнын темір жол автоматика, телемеханика және байланыс жүйелерінде төмендегідей түрде көрсеткен:

1. Жарамсыздық сипаты туралы ақпаратты қабылдау немесе ойластыру;
2. Статистикалық жады ақпаратының негізінде жағдайды динамикалық жадымен бағалау;

а) статистикалық жады ақпаратын жарамсыздық ақпаратымен салыстыру;

б) статистикалық жады ақпаратының жеткілікті және жеткіліксіздігі туралы шешім қабылдау ( егер ол жеткіліксіз болса, техникалық құжаттарға жолығу керек болады);

3. Статистикалық жады  ақпаратының негізінде динамикалық жадымен берілген уақыт кезінде жарамсыздықты тауып алу және жою шешімін қабылдау;

4. Жарамсыздықты жоюдан  кейін шешім түрінің орындалуын  тексеру.

   Берілген алгоритм  бұзылуды тауып алу, ескерту және  бақылау ЭЕМ-де есептеледі, яғни  автоматика мен телемеханика жүйелерінің бақылау, сенімділік және өміршеңдік қызметтері байланыс пен сигнализация қызметкерлерінің көмегімен іске асырылып, арнайы бақылау автоматымен тасымалданады, яғни бақылау- ақпараттық және бақылау- орындаушылық автоматтарды дамыту мен енгізу жасалады. Қарапайым бақылау – ақпараттық автомат мысалы ретінде «жер сигнализаторын» алуға болады, ол – бағдар, белгі, кабель жағдайын бақылайды, күйіп кеткен сақтандырғыштарды бақылау кезінде сақтандырғыш жағдайы дыбыс пен жарық ақпаратын береді.