Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Основным средством интервального регулирования, обеспечивающим безопасность движения поездов и пропускную способность железных дорог, является автоблокировка (АБ) на основе рельсовых цепей. Наиболее массово внедряемым видом рельсовых цепей являются тональные рельсовые цепи (ТРЦ). На 1 января 2012 года 62 295 км сети магистральных железных дорог оборудовано АБ. Около 10 тыс. км оборудовано системами с тональными рельсовыми цепями, что составляет 16,5 % всех устройств автоблокировки.
Важной составляющей безопасности ТРЦ являются математические расчеты, которые проверяются путем измерений в эксплуатации. Расчеты токов и напряжений в ТРЦ выполняются для непрерывных сигналов синусоидальной формы, а для получения значений при модулированных токах и напряжениях используется коэффициент пересчета, который получен из предположения, что сигналы ТРЦ имеют форму манипулированной синусоиды. Отличие значений измерений реальных сигналов ТРЦ от значений измерений манипулированной синусоиды составляет до 7 %.
Измерения сигналов ТРЦ для периодического контроля соответствия расчетным значениям должны выполняться специализированными приборами, что обусловлено сложной формой сигналов ТРЦ. Расхождения в показаниях приборов, предназначенных для измерений сигналов ТРЦ, составляет 10-40 % в зависимости от точки подключения в рельсовую цепь.
Вышеуказанные допущения при расчетах, плохая сопоставимость результатов измерений, а также сложная технология обслуживания приводят к низкому качеству регулировки ТРЦ, что повышает вероятность отказа и может вызывать нарушения условий безопасности движения. На системы автоблокировки с ТРЦ в 2011 году пришлось 1840 отказов, что составляет 17,3 % от всех отказов систем автоблокировки. Основными причинами отказов АБ с ТРЦ, составляющими около 60 %, являются некачественное выполнение работ и эксплуатационные нарушения, т. е. нарушения, связанные с влиянием человеческого фактора в процессе эксплуатации устройств.
Существенно уменьшить влияние человеческого фактора на процесс технического обслуживания позволяют системы технической диагностики и мониторинга (СТДМ), основной задачей которых является централизованный сбор данных об отказах и обнаружение предотказных состояний. Темпы внедрения СТДМ крайне низки. Причиной является высокая стоимость строительства и обслуживания СТДМ. Поэтому исследования, направленные на совершенствование технического обслуживания, методов диагностики и измерений сигналов ТРЦ, актуальны.
Целью исследования является разработка методов и средств, позволяющих повысить достоверность автоматизированных измерений сигналов тональных рельсовых цепей.
Для достижения цели следует решить задачи:
разработать математическую модель сигналов ТРЦ;
разработать рекомендации по обеспечению сопоставимости результатов измерений сигналов ТРЦ;
разработать метод определения возможности применения существующих средств для измерений сигналов ТРЦ;
разработать меры по снижению стоимости периодической поверки средств измерений СТДМ.
Объектом исследования являются тональные рельсовые цепи, предметом - методы измерений, диагностики и технологии обслуживания ТРЦ.
Методы исследования: математический анализ, численные методы расчета и анализа, математический аппарат теории передачи сигналов, компьютерное моделирование, экспериментальные исследования.
Достоверность подтверждена корректным использованием известных положений теории передачи сигналов и математического анализа при разработке модели сигналов ТРЦ и метода расчета интервала измерения, отсутствием противоречий с известными методами теории цифровой обработки сигналов и сравнением результатов с данными, полученными на основе измерений сигналов ТРЦ.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложено для сигналов ТРЦ использовать математическое описание однотонального амплитудно-модулированного сигнала;
впервые разработан метод расчета интервала измерения сигналов ТРЦ по заданной величине погрешности;
впервые разработан метод экспериментального исследования приборов и оценки их применимости для измерений сигналов ТРЦ.
Практическая значимость исследования состоит в том, что:
предложенная модель сигналов ТРЦ позволяет определить влияние формы сигнала на величину погрешности измерений;
установлено, что минимальным значением интервала измерения, при котором форма сигнала ТРЦ не влияет на показания прибора, является 0,25 с;
метод расчета интервала измерения позволяет обеспечить точность и быстродействие, гарантировать сопоставимость показаний существующих средств измерения сигналов ТРЦ;
предложенный метод исследования измерительных средств позволяет оценить пригодность существующих приборов для измерений сигналов ТРЦ.
На защиту выносятся:
-
-
Модель сигналов ТРЦ на основе выражения для однотонального амплитудно-модулированного сигнала.
-
Метод расчета интервала измерения сигналов ТРЦ по заданной величине погрешности.
-
Метод оценки применимости существующих приборов для измерений сигналов ТРЦ.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях:
VII межвузовская научно-техническая конференция «Молодые ученые - транспорту», 2010, УрГУПС, Екатеринбург;
международная научно-техническая конференция «Инновации для транспорта», 2010, ОмГУПС, Омск;
научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Транспорт: проблемы, идеи, перспективы», 2011, ПГУПС, Санкт-Петербург;
международная научно-техническая конференция «Транспорт XXI века: исследования, инновации, инфраструктура», 2011, УрГУПС, Екатеринбург;
на заседаниях кафедры «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения» в 2011, 2012, 2013 гг.;
на заседании кафедры «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения» в 2013 г.
Публикации по теме работы. Основные положения диссертации отражены в 7 публикациях, в том числе три - в журналах, рекомендованных ВАК. Получено одно свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений, списка литературы и трех приложений. Содержание изложено на 113 машинописных страницах, в том числе включает 8 таблиц и 49 рисунков. Список литературы включает 94 наименования.
Похожие диссертации на Методы и реализация автоматизированных измерений сигналов тональных рельсовых цепей
-
