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

    «Қарапайым  бақылау – бұйрықтық» автоматқа  апаттық жағдайда пайдаланатын  релені жатқызуға болады, ол ЭЦ  құрылғыларында негізгі қуат  көзі өшкенде қосымша қуат  көздеріне ауысуға мүмкіндік  беретін электронды сызбаларда  пайдаланады. Мұндай автоматтар бір мөлшерлі, бағдарламалық әрекет және ЭЕМ түрінде бола алады.

    Т.ж. АТМ –  де қалыпты жабық және ашық  сызбалар бар, олардың ішіне қосымша  бұйрықтар әсер ететін жағдайда  тұратын бөлек релелері болады. Басқарушы бұйрық келгенде жабық  сызбалар ашыққа айналады және керісінше, яғни «күту» қалпы «жұмыс» қалпына айналады.

    Обьективті  және субьективті себептер нәтижесінде  кез келген уақытта кез келген  жүйе элементінде бұзылу не  кедергі пайда болуы мүмкін. Ол  «жұмыс» не «күту» жағдайында  орындалып, осы жағдайларға келеңсіздіктер енгізуі мүмкін.

    Темір жол  АТС сызбасы бұзылу мен кедергінің  пайда болуын міндетті бақылау  есебімен жасалады, бұдан кейін  сызба обьектіні басқара алмайды, яғни сызбаның «қорғалу» режиміне  ауысуы басталады, сызбаның жаңа  жағдайы пайда болады: 1) «жұмыс», 2) «күту», 3) «қорғалу».

Бақылаудың негізгі қызметі, жүйеде қажет болатын элемент пен сұлбада пайда болатын жөнделімсіздікті анықтап және жою керек. Жөнделімсіздікті іздеу процедурасының сенімділігін жоғарлату үшін иерархиялық құрылымды ұйымдастыру керек.

ЭЦ жүйесіндегі жазулар

ҚМ- қабылдағыш маршруттары

ЖМ- жіберу маршруттары

ҚМ- қарапайым маршруттар

АО- С- сигналының оқшауланған аумағы.

Өз кезегінде бірнеше топтық индикаторлар өз тобына біріктірілген. Ақпаратты және командалық – бақылау автоматтары иерархияның  ең жоғарғы сатысында орналасқан.

Жөнделімсіздік пайда болғаннан бастап автомат циклдық түрде қызмет етеді (құрылымның жоғарғы сатысында), аппаратураның ізденіс тобын қосады (индикатор жүйесіне) және иерархияның екінші сатысынан бастап және жоғарыдан астыға қарай барлық   сатыларында. Автоматика және телемеханика құрылғыларының жұмысының сенімділігін арттыру бойынша ұйымдастырушылық және техникалық іс-шаралардың жұмыс қатарына қарамастан, барлығы үлкен болып табылады, яғни оларға жоспарлық және профилактикалық жөндеулер, жаңа қызмет көрсету әдістерін ұйымдастыру, қызмет көрсетуші персоналда істен шығуларды орнатудың әдістері мен тәсілдерін оқыту, ақаулықтар лолкализациясын іздеу уақыты жатады.

Бұл көптеген объективті және субъективтік факторлармен түсіндіріледі. Объективті факторларға ауыр климаттық жағдайлардағы құрылғылардың жұмысы жатады. Субъективті факторларға сапасыз жөндеуді және құрылғыларға қызмет көрсетуді, ақаулықтарды орнату кезіндегі қызмет көрсетуші персоналдың қатесін, жөндеу және профилактика жүргізу кезінде нақты инструкциялар мен ұсыныстардың, ақаулықтарды іздеу бағдарламасымен кестесінің болмауына әкелуге болады.

Автоматика және телемеханика құрылғыларында істен шығулар қорғаныстық және қауіпті болып екіге бөлінеді: қорғаныстық істен шығудың пайда болу нәтижесінде пойыздар қозғалысын реттеу жүйесі тыйым салушы белгіге ауысады немесе өзінің қалыпты жұмыс істеуін тоқтатады. Қауіпті істен шығу белгілі шартта пойыздар қозғалысының немесе маневрлік жұмыстың қауіпсіздігін бұзуға әкеліп соқтырады, мысалы бұрманың өзіндік немесе дер кезеңсіз ауысуы, жол немесе жол телімінің бостығын жалған хабарлау немесе бағдаршамдардың дер кезеңсіз ашылуы және тағы басқалар.

Істен шығулардың пайда болу сипаты бойынша сатылы және кенеттен болып бөлінеді. Егер кенеттен пайда болатын істен шығулар уақыттың дискрет моментінде кейбір ықтималдылықпен туындайтын болса іс жүзінде жобалануға берілмейді, онда сатылы істен шығу кезінде параметрлердің өзгеру сипатын бағалауға болады, мысалы уақыт бойынша және осы негізде болжаушы қызметті анықтау.

Сатылы және кенеттен пайда болатын істен шығулар жеке жүйелермен элементер үшін әртүрлі. Жалпы жағдайда автоматика және телемеханика құрылғылары үшін сатылы  істен шығулар 40-50% құрайды, кенеттен пайда болатын шығулар 55-60%. Яғни сатылы істен шығулар болжауға беріледі, онда техникалық диагностикалауды енгізу істен шығулардың санын 40-50% азайтатындығын сенімді айтуға болады.

Автоматика және телемеханика жүйелерінің бір жылдағы бір жол үшін істен шығулары 1 кестеде келтірілген.

 

Кесте 1 – Жүйелердің істен шығулары

Автоматика және телемеханика жүйелері	Істен шығулар саны	Істен шығулардың салыстырмалы мәні, %
Кодалық автоблокировка 25 Гц	338	25.7
Жартылай автоматы автоблокировка	210	16.6
Электрлік орталықтандыру	377	25.8
Автоматтық переездік сигнализация	420	31.2

 

Бақылау сұрақтары.

 

1. Қайтарымдар неден пайда болады?
2. Адам жадының түрлері?
3. Статикалық жады нені сақтайды?
4. Динамикалық жады неде қатысады?
5. Жүйенің сенімділік пен өміршендік бақылауының негізгі қызметі неге тіреледі?

 

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 10

Сенімділікті есептеудің негіздері. Құрылымдық талдау және түрлендіру.

 

Жүйенің тиімділігі

 

       Жөнделімсіздікті  іздеу процедурасының сенімділігін  жоғарлату үшін иерархиялық құрылымды ұйымдастыру керек.

ЭО жүйесіндегі жазулар

ҚМ- қабылдағыш маршруттары

ЖМ- жіберу маршруттары

ҚМ- қарапайым маршруттар

АО- С- сигналының оқшауланған аумағы.

           Өз кезегінде бірнеше топтық  индикаторлар өз тобына біріктірілген. Ақпаратты және командалық –  бақылау автоматтары иерархияның  ең жоғарғы сатысында орналасқан.

          Жөнделімсіздік пайда болғаннан  бастап автомат циклдық түрде  қызмет етеді (құрылымның жоғарғы  сатысында), аппаратураның ізденіс  тобын қосады (индикатор жүйесіне) және иерархияның екінші сатысынан  бастап және жоғарыдан астыға қарай барлық   сатыларында.

Е тиімділігі темір жол автоматикасы мен телемеханикасында жүйе сапасының жеке сипаттамасының функциясы болып табылады:

Rp- сенімділігі, Rө- өміршендігі, Pg- шыдам мерзімі, Рр- жөндеуге жарамдығы, Рг-дайындығы, Pт- дәлдігі, F-салмағы, W- қуаты, V- жылдамдығы, t- жылдам қызмет істеуі, Спи- дайындалу мен жобаланудың бағалануы, Сэ-пайдалану бағасы.

Спр- пайдалану мен жобаланудың жүйе сенімділігінің нөлге тең жағдайындағы бағасы (R=O)

Сэ1- жүйе сенімділігінің бірлігіндегі пайдалану бағасы (R=1)

Сенімділіктің оптималдық мәнін (өміршендік және шыдам мерзімі) келесі өрнектен анықтауға болады:

 

(K-1) R2 +2R-1=0

 

Темір жол жүйесінде барлық АТС-тердің сенімділігі жоғарғы пайдалануды қамтиды. Егерде басқа жүйемен салыстырғанда Е тиімдірек болса, онда сол жақсырақ болады.

Темір жол жүйесінде АТС-дің жобалануын сенімділігін өміршендігінің және шыдам мерзімнің бөлімі, критерилері, қызмет атқаруы және олардың сипаттамалары ескеріледі.

n кірістен және m шығыстан  тұратын диагностикалау объектісінің матеметикалық моделін m таңдау таңдау жүйесімен жазуға болады:

 

Y1 =a11x1+a12x2+…+a1nxn;

Y2 =a21x1+a22x2+…+a2nxn;

- - - - - - - - - - - - - - - - -        

Ym=am1xm+am2x2+...+amnxn

 

мұнда Xi, Yi – кіріс және шығыс сигналдардың i-ші мәні.

(2.1) теңдеуі векторлық түрде келесідей болады:

 

Y=АХ          

 

Автоматика құрылғыларының кем дегенде бір элементінің істен шығуы оны жұмысқа қабілетсіз жағдайға әкеледі. Ақаулықтар функцияларының кестесін немесе басқа әдістерді қолданумен жүйе шығысындағы сигналдық күйін міндетті түрде теориялық тұрғыдан тіркеп отыруға болады.

Объекті диагностикалаудың оптималды алгоритмін құру үшін Pi(t) жүйе ақауы шартты кезіндегі элементтердің істен шығуларының ықтималдығын білу қажет. Объект элементтері үшін сенімділіктің жанама заңы үшін бұл шамаларды анықтаймыз.

Ал уақыт кесіндісін қарастырамыз. Т кездейсоқ шамасын енгіземіз – объектіде ақаулықтың пайда болу уақыты кесіндісіне Т түсу ықтималдығын белгілейміз.

f(t)=f′(t) таратылған тығыздықты  кез-келген шама үшін, мұндағы f′(t) – оның таратылу заңы, аз уақыт кесіндісіне түсу ықтималдығы

f(t) =f′(t) ,

олай болса, , аламыз , мұндағы Р(t) – сенімділік заңы. Кез-келген элементтің ақаулығы жүйенің ақаулығын білдіреді, онда жүйе сенімділігі , мұндағы Pi(t) - j-ші элемент сенімділігі.

Онда

 

   

 

Бұл өрнекті көбейтіп және бөліп, келесі өрнекті аламыз:

 

     

 

Т1, Т2 ...Тj ...ТN  мұндағы Тj  j –ші элементтің ақаулығының пайда болу уақыты. Егер элементтердің істен шығулары тәуелсіз болса, онда { Тj } – тәуелсіз кездейсоқ шамалардың жиынтығы.

i-ші элементтің ақаулығында  кесіндісінде пайда болудан тұратын Q жағдайы үшін төмендегі теңсіздік орындалады:

 

         

 

барлық үшін. Онда:

 

      

 

Бұл өрнекті Pi(t) көбейтіп және бөліп немесе интегралдық орташа мәні туралы теореманы қолданып аламыз.

 

       

 

Онда объектінің істен шығу шарты кезінде i элементінің істен шығу ықтималдығы ақырғы рет аламыз

 

  

 

Жеке жағдайда,

 

         

 

Сенімділік экспоненсиалды заңы жағдайында жүйе істен шығуы шартында әрбір элементтің істен шығуы шартында әрбір элементтің істен шығу ықтималдығы берілген жүйе үшін тұрақты шама екендігін (формуласынан көруге болады. Бұл уақыт бойынша орташалану болып табылмайтын жүйеде бақылау нүктесінің оптималды жинағын таңдау кезінде мақсаттық функция ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. формуласы жеке түрде Pi ықтималдығын ескерумен құрылған жүйе элементтерін тексерудің оптималды болатындығын бекітеді. Бақылау объектісінің математикалық моделін қолдана отырып, нақты жүйені біртіндей немесе оның жеке функционалдық блоктары мен түйіндерін едәуір тиімді диагностикалау әдістері мен тәсілдерін құруға болады.

 

 

Бақылау сұрақтары.

 

1. Автоматика және телемеханика жүйесі үшін тиімділік не болып табылад?
2. Жүйе тиімділігінің критерилерінің көрсет?
3. Тиімділікті есептегенде бағаланудың неше түрі ескеріледі?
4. Жүйе қандай болып табылады, егер де оның тиімділігі күштірек болса?
5. Тиімділік критерилері не үшін қажет?   

 

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 11

Микропрцессорлық жүйелердің сенімділігі.

 

Номиналды шамадан әртүрлі және ажыратылатын элементтердің жұмыс режимдері туралы толық ақпарат талап етеді. Бұл бүкіл жүйенің, сонымен қатар оның бөліктерінің сенімділігіне әсер етеді. Мұндай есептеулерді жүргізген кезде элементтердің жүктеме коэффициенті және әдетте график түрінде берілетін қоршаған орта температурасы мен басқа да факторлардан, электрлік жүктемелерден элементтердің бас тарту интенсивтілігінің тәуелділіктері туралы мағлұмат болуы керек. Бас тартулардың интенсивтілігінің жөндеу коэффициенті ( 0) және басқалар осындай факторлардың жүйенің сенімділігіне әсерін есептеуге мүмкіндік береді.

Сенімділіктің соңғы есептеуі бас тартулардың интенсивтілігінің тұрақтылығын жіберуге негізделген. Алайда қарастырылатын жүйелерден көмекші элементтерді алып тастау; бас тартулардың сипатын ескеру  (үзілу, қысқаша тұйықталу, параметрлердің істен шығуы және т.б.) және  бір элементтің бас тартуының басқалардың істен шығу ықтималдығына әсері мүмкіндіктері бар. Мысалы, резервті элементтердің бас тартуы кезіндегі жүктеменің таратылуынан.

Сенімділіктің соңғы есептеуі реленің, блоктар мен т.б. сенімділігінің белгілі сипаттамалары бойынша жүргізіледі. Осы кезде жүйені бөлек конструкциялы өзіндік функционалдық түйіндерге, функционалдық түйіндерді аспаптар мен блоктарға, блоктарды бөлек элементтерге және т.б. бөледі. Есептеуді қарапайым жүйеден күрделісіне қарай жүргізеді. Сенімділіктің сандық сипаттамасы бар құрылғыларды сенімділікті есептеу элементі деп атайды, яғни сенімділікті есептеу элементі бөлек аспаптар (резисторлар, конденсаторлар, транзисторлар) бола алады.