Введение к работе
Актуальность работы. В современных условиях новых экономиче-:ких методов хозяйствования особенно важное значение приобретают вопросы обеспечения безопасности движения поездов на станциях и перегонах, что обуславливает задачу повышения надежности функционирования аппаратуры систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ).
Одним из основных требований, предъявляемых к современным системам управления и контроля движением поездов, является обеспечение уровня безопасности их функционирования не ниже заданного, то есть исключение влияния отказов отдельных функциональных узлов или элементов устройств на безопасность всего технологического процесса.
Проблема обеспечения надежности и высокого качества функционирования аппаратуры СЖАТ относится к числу наиболее важных народно-хозяйственных задач. Стратегической линией ее решения на современном этапе и в перспективе является интенсификация, преимущественное развитие и использование методов, позволяющих повысить надежность и качество на основе наиболее рационального и экономического использования имеющихся ресурсов. В этих условиях проблема разработки диагностических систем и устройств, позволяющих на основе анализа измерительной информации формировать как долгосрочную стратегию технической эксплуатации устройств автоматики на основе прогнозирования их остаточного ресурса, так и оперативно определять закономерности изменения параметров и прогнозировать их значения в будущем, становится не только теоретической, но и важной практической задачей.
Анализ существующих разработок в области создания систем и устройста контроля, где в качестве узла управления используются мик-
ропроцессоры и микро-ЭВМ, показал, что недостаточно внимания уделяется вопросам автоматизации процессов определения технического состояния устройств автоматики и телемеханики, включая н вопросы прогнозирования динамики отказов и остаточного ресурса данных устройств.
Необходимость прогноза остро ощущается практически на всех этапах управления надежностью аппаратуры СЖАТ, и в первую очередь при решении задач диагностического обеспечения и планирования ее эксплуатации.
Низкая надежность и эффективность, ограниченные возможности измерительных комплексов, а также невысокая степень достоверности и точности получаемой, измерительной информации не позволяет использовать их в настоящее, время для проверки и контроля аппаратуры в ремонтно-технологических участках дистанций сигнализации и связи.
Комплексное решение этой сложной задачи предполагает разработку и решение ряда научно-технических задач по созданию и внедрению аппаратных и программных средств оценки работоспособности устройств СЖАТ.
Включение подсистемы прогнозирования в автоматизированную систему контроля расширяет возможности последней и позволяет решить дополнительно следующие задачи:
расширение функциональных возможностей устройств контроля; - . - прогнозирование изменений параметров объекта контроля (ОК);
прогнозирование остаточного ресурса объекта контроля;
- устранение субъективности на этапах измерения и контроля
параметров;. ^
повышение достоверности о техническом состоянии ОК;
разработка и выдача рекомендаций по управлению объектом;
- повышение производительности, культуры и условий труда обслуживающего персонала.
Внедрение автоматизированной системы контроля с прогнозированием позволит получить оценку надежности каждого конкретного экземпляра аппаратуры, а при наличии развитого диагностического обеспечения перейти к планированию эксплуатации устройств СЖАТ по фактическому состоянию.
Таким образом, разработка и внедрение автоматизированной системы контроля с прогнозированием технического состояния аппаратуры СЖАТ является важной научно-технических задачей, направленной на повышение качества контроля и обслуживания эксплуатируемых устройств автоматики, что позволяет улучшить качество технологического процесса железнодорожного транспорта и обеспечить безопасность движения поездов.
Целью диссертационной работы является решение задач повышения достоверности прогнозирования технического состояния и надежности элементов и аппаратуры железнодорожной автоматики с целью повышения эффективности их эксплуатации.
Основное внимание уделяется разработке методических основ автоматизированной системы контроля с прогнозированием работоспособности и надежности аппаратуры железнодорожной автоматики на основании исследования факторов, определяющих достоверность и точносгь прогнозирования изменений их технического состояния и надежности, обусловленных причинами износа и старения.
Методы исследования. Выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, получены в результате теоретических и экспериментальных исследований с использованием основных положений теории вероятностей, теории математической статистики, теории и методов минимаксного оценивания, теории многокритериального
оценивания, теории построения автоматизированных систем управления.
Для разработки и исследования моделей применялись методы имитационного моделирования.
Научная новизна состоит в следующем:
разработана теория адаптивного прогнозирования постепенных отказов устройств автоматики в условиях ограниченности и неопределенности исходных данных о процессах старения и износа на основе теории минимаксного оценивания;
разработан способ формирования обобщенного параметра технического состояния устройств автоматики для прогнозирования их остаточного ресурса;
разработаны алгоритмы прогнозирования остаточного ресурса устройств автоматики на основе обобщенного параметра их технического состояния;
определены свойства результирующей погрешности прогнозирования постепенных отказов устройств автоматики, а также ее зависимость от вида используемой модели изменения параметров устройств и длины учитываемой предыстории;
разработана функциональная структура автоматизированной системы контроля, решающей задачу прогнозирования постепенных отказов и остаточного ресурса устройств автоматики;
- разработана модель функционирования системы техничьского
обслуживания устройств автоматики с переменным объемом и перио
дичностью работ.
Практическая ценность. Разработанная автоматизированная система контроля с прогнозированием технического состояния устройств автоматики в системе их технического обслуживания позволяет: прогнозировать постепенные отказы контролируемых устройств на основе анализа изменений параметров под воздействием факторов, необ-
ратимо изменяющих их техническое состояние, тем самым повышая их безотказность; прогнозировать остаточный ресурс устройств, выработавших назначенный ресурс, на основе анализа изменений обобщенного параметра их технического состояния.
Реализация работы. Полученные теоретические результаты доведены до алгоритмов и программ, которые были использованы при разработке автоматизированной системы контроля с прогнозированием технического состояния электронных устройств автоматики в рамках АСУ технической эксплуатацией стационарных объектов связи.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийской научной конференции "Проблемы создания и развития информационно-телекоммуникационных систем специального назначения" (г. Орел, ВИПС, 1997.), на первой межвузовской научно-методической конференции "Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта" (г. Москва, РГОТУПС, 1996), на научно-технической конференции "Проблемы совершенствования систем и техники связи" (г. Санкт-Петербург, ВВКУС, 1996), на научной конференции "Актуальные вопросы развития защищенных телекоммуникационных сетей связи" (г. Орел, ВИПС, 1995), на заседаниях кафедры "Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте" РГОТУПС в 1994-1996 годах.
Публикации. Положения диссертационной работы были реализованы при выполнении научно-исследовательских работ и являются частью научно-исследовательской работы, проводимой на кафедре "Автоматика и телемеханика на ж,д, транспорте" РГОТУПС.
По результатам и материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и прило-
жений. Работа содержит 134 страницы машинописного текста, 34 рисунка, 6 таблиц, 42 библиографических наименования, 2 приложения.