4. Обзор существующих систем диагностики и контроля параметров устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи

         Для сбора, обработки и отображения информации о состоянии устройств СЦБ потребуются новые технические средства - системы автоматического контроля и СТД, которые обеспечат непрерывный контроль и прогнозирование параметров, что позволит предупредить аварийные ситуации.

Средства ТД установленные в РТУ позволяют, по сравнению с существующими, повысить достоверность и качество оценки работоспособности устройств СЦБ, решают задачи определения состояния элементов и узлов, режимов их работы, а следовательно, обеспечивают значительное сокращение затрат на восстановление систем автоматики и телемеханики.

Одним из таких примеров являются различные модификации системы АСК «Тест» [2], которая позволяет диагностировать широкий спектр различной аппаратуры СЦБ, проходящей через РТУ. 

Предприятие «Комаг-Б» разработало комбинированный прибор для измерения сигналов рельсовых цепей (ПК-РЦ). Он предназначен для определения параметров электрических сигналов при техническом обслуживании и ремонте систем ЖАТ. Прибор позволяет измерять напряжение и силу тока, его спектральные составляющие. Результаты измерений могут быть переданы в компьютер через последовательные порты RS-485 или RS-232. Хотя прибор и позволяет измерять спектральные составляющие сигнала, с его помощью невозможно определять временные параметры кодовых импульсов.

Микропроцессорная система контроля состояния станционных рельсовых цепей (СКСМ) предназначена для контроля целостности и свободности рельсового пути и формирования кодовых комбинаций АЛСН.

Конструктивно аппаратура СКСМ выполнена в виде одного металлического блока, в котором размещены передатчик и приёмник сигналов рельсовых цепей. Один приёмопередатчик СКСМ может обрабатывать сигналы до восьми рельсовых цепей. Аппаратура СКСМ выполнена с учётом обеспечения требований безопасности движения поездов.

Система контроля технического состояния рельсовых цепей (СКТ-СРЦ), разработанная по заказу Целинной железной дороги, предназначена для непрерывного контроля исправности рельсовых цепей. Она позволяет проводить измерения напряжения на путевой обмотке фазочувствительного реле, а также величины сдвига фаз между напряжениями на путевом и местном элементах реле ДСШ-13. При этом осуществляется архивирование данных о напряжении и фазе на релейных концах станционных рельсовых цепей, определение вида неисправности при наступлении отказа или предотказного состояния РЦ.

В случае, если участок железной дороги оборудован системами диспетчерской централизации (ДЦ) или диспетчерского контроля (ДК) с различными  модификациями [20,21], то их возможности также могут использоваться для технической диагностики устройств СЦБ. Информация, собираемая этими системами при помощи различных датчиков, по каналам связи поступает на пульт центрального поста и отображается на табло, по которому поездной диспетчер получает информацию о поездной обстановке на участке. Система ДК «ГТСС-СЕКТОР», помимо обеспечения абонентов сети информацией о поездных передвижениях, позволяет передавать измеренные значения напряжений тональной частоты по физической линии на скорости до 2400 бит/с.

Аппаратура систем ДЦ Минск и ДЦ Дон выполнены на основе интегральных микросхем и реализуют традиционные функции приема и передачи сигналов ТУ-ТС. Для расширения функциональных возможностей ДЦ Минск была дополнена устройствами индикации номеров поездов, выполненными на основе специализированных БИС.

Рекомендуемые материалы

Увеличение объема передаваемой дискретной информации позволило наряду с данными о занятости рельсовых цепей и положении стрелок, передавать диагностическую информацию, которая поступает от систем контроля технического состояния. Так, система АПК-ДК позволяет проводить аналоговые измерения, собирать информацию для диагностирования и прогноза аналоговых параметров устройств, определять ресурс приборов и вести автоматизированный учет отказов.

Для дистанционного контроля, а также анализа информации о работе аппаратуры сигнальных точек автоблокировки, предназначена микропроцессорная система СДКМ. Она может работать не только на существующих, но и на проектируемых системах автоблокировки. Для нужд диагностики СДКМ обеспечивает формирование и передачу на станцию информации о поездном положении на перегоне и об исправности устройств СЦБ. При этом осуществляется автоматическое сохранение информации обо всех изменениях, происходящих на сигнальной точке автоблокировки.

 При разработке микропроцессорных систем автоблокировки (АБ), на  этапе проектирования сразу закладывается возможность самодиагностирования. Так,  системы автоблокировки АБ-ЧКЕ, КЭБ-2, АБ-УЕ помимо выполнения своих традиционных функций, имеют возможность передачи информации на станцию для диагностики аппаратуры сигнальных точек. Особое внимание уделяется надежности программного обеспечения [22].

Хотя выше перечисленные системы ДК, ДЦ, РЦ и др. и позволяют собирать определенный объем диагностической информации, задачи диагностирования и контроля в них решаются не в полной мере [23]. Имеется возможность лишь измерения некоторых параметров сигналов через определенные интервалы времени, которые достаточно велики из-за ограниченной пропускной способности каналов связи. Поэтому значительно снижена вероятность выявления отказов, вызывающих кратковременные сбои, а также перемежающихся отказов. К тому же, решение о состоянии объекта ЖАТ не происходит автоматически (кроме простейших), что повышает роль человеческого фактора.

Для оказания помощи электромеханикам СЦБ в отыскании неисправностей в устройствах ЖАТ созданы различные переносные приборы и пробники. Интерес представляют цифровые приборы, построенные на основе микроконтроллеров и переносных ПЭВМ. Устройства на микроконтроллерах (ИВП-АЛСН, ПК-РЦ) позволяют помимо измерения уровней напряжений и токов, определять спектральные составляющие сигналов, декодировать сигналы АЛС и отображать их временные параметры.

Определение асимметрии постоянного тягового тока осуществляется при помощи метода  одновременного измерения тяговых токов в полуобмотках дроссель – трансформатора электроизмерительными клещами.

Поскольку измерение параметров кодовых посылок в рельсовых цепях обычными универсальными ампервольтомметрами затруднено, для этих целей созданы приборы на базе однокристальных микроконтроллеров. Например, измеритель параметров кодов ИПК-1131, предназначен для отображения на матричном жидкокристаллическом экране формы кодовых сигналов АЛСН и измерения их параметров. Он позволяет выполнять следующее:

· измерять сигналы на свободных контактах реле и трансмиттерах;

· на элементах устройств АЛСН, питаемых постоянным и переменным (25, 50, Гц) током контактным способом;

· измерять параметры импульсов переменного тока частотой 25, 50 Гц, протекающих по рельсам индуктивным способом (с помощью выносного датчика).

         В некоторых системах контроля обеспечена возможность удаленной связи с пунктом концентрации информации, где полученные данные обрабатываются. В их числе - регистратор питающих напряжений РПН-1321. Он предназначен для непрерывного контроля параметров напряжения основной и резервной системы электроснабжения постов ЭЦ. Прибор обеспечивает измерение значения напряжения каждой фазы, сравнение значения напряжения с нижним и верхним допустимыми порогами и фиксацию в памяти прибора времени выхода напряжений из нормы.

Специалистами Уральского отделения ВНИИЖТа при активном участии Свердловской ж.д. была разработана аппаратура бесконтактного автоматического контроля стрелки АБАКС [24]. С 2000г аппаратура внедряется на сети железных дорог в рамках выполнения Программы безопасности движения поездов.

Ещё посмотрите лекцию "5 О государстве" по этой теме.

         Система АБАКС выполняет контроль прилегания остряков и некоторых других параметров. Состоит из напольного и постового оборудования. Контроль осуществляется путем измерения длительности затухающих гармонических колебаний в открытом колебательном контуре, образованном  специальным датчиком и остряком стрелки. Система подключается к посту ЭЦ кабелем, при этом на каждые 10 стрелок требуется 12 жил кабеля СЦБ.

         Для непрерывного контроля технического состояния станционных устройств СЦБ, специалистами НПП «Югпромавтоматизация» разработан комплекс автоматического диагностирования и контроля ИВК-АДК [25]. Он оснащен программой обработки поступающей информации, регистрации сбоев и отказов в работе технических средств и определения их причин, протоколирования и обмена информацией с системой верхнего уровня.

         ИВК-АДК автоматизирует ввод-вывод, предварительную обработку, хранение, синхронный контроль и измерение величин токов и напряжений по совокупности подключенных сигналов, анализирует параметры дискретных и аналоговых сигналов устройств в режиме реального времени. Система позволяет автоматизировать анализ измерения параметров устройств СЦБ, автоматически диагностировать их работу, выявлять «нештатные» ситуации, возникающие при сбоях и отказах.

         Анализ зарубежного опыта в развитии систем ЖАТ показал более высокий уровень их развития. В России системы СЦБ разрабатывались и совершенствовались с использованием в них ненадежных и требующих периодического технического обслуживания элементов. Все технические решения были направлены, как правило, на устранение лишь последствий отказов (сокращение времени задержки поездов). Это привело к значительному усложнению и удорожанию устройств, в том числе и из-за их высокой материалоемкости и трудоемкости. Примерами могут служить разработки рельсовых цепей, работающих при низких сопротивлениях балласта, различные сложные системы диагностики для простых устройств АБ, значительное увеличение числа реле на одну стрелку в системах ЭЦ, сложные устройства электропитания и множество регламентирующих инструкций. Отсутствуют встроенные системы самодиагностики и стандартные интерфейсы сопряжения.

         Так, шведские системы АБ, примером которой может служить адаптированная к российским железным дорогам компьютерная централизация Ebilock-950, имеют встроенную возможность контроля внутренних функциональных узлов на программном и аппаратном уровнях и автоматической переконфигурации в случае возникновения неисправностей [26]. Диагностические операции начинаются в момент включения системы и предлагаются в фоновом режиме в процессе ее работы. Такое решение исключает возможность появления систематической ошибки.

Для удаленного диагностирования и мониторинга железнодорожных систем в США создана единая сеть сбора данных [27]. Она представляет собой распределенную структуру, ведущую обмен данными по сети Интернет. В объект контроля (ОК) встраивается модуль сбора информации (МСИ), который собирает, накапливает и обрабатывает информацию с ОК (локомотив, вагон, устройство автоматики, и т.д.). При помощи программы-посредника [28], запущенной на переносном компьютере, он по Интернет связывается с сайтом производителя данного устройства по протоколу TCP/IP. Физическое соединение МСИ с переносной ПЭВМ осуществляется по специально разработанному для использования на железных дорогах интерфейсу IEEE 1473-L [29]. Каждый МСИ может быть удаленно переконфигурирован для изменения программного обеспечения и модели обработки поступающих в него данных. Результаты, полученные МСИ, сравниваются с данными, представленными на сайте производителя диагностируемого оборудования, которые поступают на переносную ПЭВМ в архиве ZIP [30]. Информация от сложных ОД проходит предварительную обработку методами на основе теории искусственных нейронных сетей. Вместе с данными о состоянии ОД, на сайт производителя передаются уникальный идентификатор устройства (UIC), серийный номер, марка производителя, название модели ОД, текстовое описание, параметры конфигурирования, версия программного и аппаратного обеспечения [31]. Последовательность посылок при конфигурировании регламентируется стандартом [32], который описан в [30]. Местоположение подвижных ОД определяется Глобальной спутниковой навигационной системой GPS.