Введение к работе
Актуальность темы. Эффективная и бесперебойная работа железнодорожного транспорта в значительной мере определяется нормальным функционированием систем автоматики и телемеханики.
Важнейшими элементами этих систем являются непрерывные путевые датчики (НПД), обеспечивающие формирование первичной информации о состоянии контролируемых путевых участков. Достоверность такой информации позволяет обеспечить безопасность и заданные размеры движения, а следовательно, и эффективность автоматизащш перевозочного процесса. В связи с этим постоянно ведутся работы по их совершенствованию. Значительный вклад в разработку общей теории, методов анализа и синтеза, а также практического применения НПД внесли ученые А.М. Брылеев, Н.Ф. Котляренко, Ю.А. Кравцов, Ю.В. Соболев, Б.М. Степенский, Н.Ф. Пенкин, А.А. Талыков, А.П. Разгонов и другие.
Однако, несмотря на большой объем теоретических и прикладных исследований, связанных с повышением работоспособности НПД, последние на протяжении многих лет, особенно на участках с пониженным сопротивлением изоляции, остаются наименее надежными элементами систем железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ). Это обусловлено в основном двумя причинами. Первая - связана со сложными условиями эксплуатации - прямым воздействием климатических, техногенных и прочих факторов. Вторая - со спецификой структурных и алгоритмических решений, воплощенных в применяемых НПД. Вследствие этого пределы их работоспособности недостаточны для реальных условий эксплуатации.
Многочисленные исследования и разработки, направленные на изыскание резервов работоспособности НПД, базируются на классической модели рельсовой цепи в виде двухпроводного канала: источник - рельсовая линия - путевой приемник. Анализ такой модели показывает, что она су-
4 щественно ограничивает возможности синтеза принцюшально новых видов НПД. Поэтому возникает потребность в создании обобщенного математического описания НПД, которое позволило бы реализовать формализованный подход к синтезу НПД с заданными характеристиками в условиях не-однородностей и пониженного сопротивления изоляции рельсовой линии.
Цель и задачи диссертации. Целью работы является расширение области работоспособности НПД на участках с пониженным сопротивлением изоляции путем синтеза их структуры и алгоритмов функционирования на основе обобщенной математической модели рельсовой линии.
В связи с поставленной целью возникает необходимость решения следующих задач:
исследование особенностей работы НПД при пониженном сопротивлении изоляции;
определение путей повышения работоспособности НПД;
анализ применяемых математических моделей НПД;
разработка обобщенной математической модели рельсовой линии с точечными неоднородностями;
получение методики и графовой модели синтеза структурных схем и алгоритмов функционирования НПД;
исследование области существования горочного НПД для заданных условий эксплуатации;
разработка принципов построения рельсовых цепей для участков с низким сопротивлением изоляции;
оценка эффективности разработанных НПД.
Методы исследования. При решении поставленных задач в работе использовались методы и математический аппарат теории электрических цепей, функционального анализа, операционного исчисления и обобщенных функций, а также методы вычислительной математики.
5 Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
разработана обобщенная математическая модель рельсовой линии с точечными неоднородностями;
предложена математическая модель рельсовой линии с расширенным подмножеством информативных параметров;
обоснована целесообразность применения рельсопроводных линий для контроля состояния путевых участков;
предложены математические уравнения, описывающие распределение электрических параметров вдоль рельсовой линии в шунтовом и контрольном режимах;
разработана методика и графовая модель синтеза НПД, рассмотрены варианты их структур;
исследованы особенности работы и области существования горочного НПД с повышенной шунтовой чувствительностью и при пониженном сопротивлении изоляции;
предложены принципы построения и определены параметры рельсовых цепей при низком сопротивлении изоляции.
Практическая ценность. Разработан более эффективный математический аппарат позволяющий проводить исследования НПД при наличии точечных неоднородностей. Полученные научные результаты позволяют разработать структуры НПД для участков с пониженным сопротивлением изоляции и с высокой шунтовой чувствительностью.
Реализация результатов работа. Результаты диссертационной работы внедрены на Белгородском заводе энергетического машиностроения и включены в тематический план ГПИ "Харьковский Промтранспроект". Проведены испытания устройств контроля заполнения путей сортировочного парка на сортировочной горке ст. Красный Лиман Донецкой железной дороги, которые показали высокую эффективность их работы при пони-
женном сопротивлении изоляции.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы повышения надежности и безопасности технических средств железнодорожного транспорта" (г. Москва, июнь 1988 г.), республиканских конференциях "Микропроцессорные системы связи и управления на железнодорожном транспорте" (г. Алушта, сентябрь 1990 г., 1993 г., 1994 г.) и "Перспективные системы управления на железнодорожном, промышленном, городском транспорте" (г. Алушта, сентябрь 1995 г.), 49-57 научно-технических конференциях кафедр ХарГАЖТа (ХИИТа) и специалистов железнодорожного транспорта (г. Харьков, 1987-1995 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 печатных трудов, из них 15 авторских свидетельств на изобретение. Результаты исследований также отражены в двух отчетах по научно-исследовательской работе.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 127 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 134 наименований, содержит 2 таблицы, 52 иллюстрации и 65 страниц приложений.