Путевые преобразователи параметров движения для систем ограждения

В решениях ХХУ1 съезда КПСС, ноябрьского (1982 года) Пленума ЦК КПСС в приказе ШС от 30 января 1981 г. № 3/Ц «0 мерах по улучшению работы и комплексному развитию железнодорожного транспорта в I98I-I985 годах» уделяется существенное внимание повышению пропускной и провозной способности, а также безопасности движения транспорта на железнодорожных и автомобильных магистралях [l, 2,3l. Очень остро в повышении безопасности и пропускной способности нуждаются пересечения в одном уровне автомобильных и железных дорог. Для решения данной проблемы широкое использование в настоящее время находят автоматические системы ограждения на переездах [ 5 ] .

В приказе МПС № 25Ц от 16 мая 1979 года «0 дальнейшем улучшении содержания, внедрении технических средств и усилении безопасности на железнодорожных переездах» [4] говорится, что хотя в последнее время на железных дорогах проведена определенная работа по оснащению переездов техническими средствами, в частности, произведено оборудование переездов средствами автоматики и приняты другие меры по усилению безопасности движения, однако условия безопасности на переездах остаются неблагополучными. Это особенно усугубляется тяжестью дорожно-транспортных происшествий.

Одним из направлений повышения условий безопасности и пропускной способности пересечений в одном уровне автомобильных и железных дорог является разработка и внедрение новых технических средств. Это обусловлено тем, что решение задач интенсификации народного хозяйства, как отмечается в Материалах ХХУ1 съезда КПСС, невозможно без всемерного внедрения механизации и автоматизации производственных процессов, перевода техники и технологии на более совершенный уровень, широкого использования вычислительной техники, в частности, использования микропроцессоров и микро-ЭВМ для систем автоматического управления.

Условия безопасности движения транспорта и пропускная способность пересечений в существенной мере зависит от времени закрытого состояния переезда. В существующих системах реальное время закрытого состояния практически всегда больше минимально требуемого по условиям безопасности движения, что приводит к повышенным простоям автотранспорта и к снижению общих условий безопасности. Величину времени закрытого состояния можно уменьшить, если для управления в системах ограждения использовать информацию о параметрах движения состава на участке приближения.

Анализ способов и устройств определения параметров движения показал, что существующие устройства обладают низкой точностью, следствием чего является недопустимость их использования в условиях железнодорожных переездов. Низкая точность связана с тем, что в качестве чувствительного элемента преобразователя используется рельсовая линия, на параметры которой влияют погодные условия, нестационарность сопротивления шунта при движении состава и другие случайные факторы. При этом устройства с жесткой структурой не позволяют реализовать требования повышения точности.

Кроме этого существующая методика определения эффективности преобразователей параметров движения не распространяется именно на те переезды, где их использование наиболее эффективно — переезды маневровых и технологических районов.

Ц§ 2ЬЮнастоящейработы является разработка и исследование путевых преобразователей параметров движения для систем управления переездами, обеспечивающих высокую эффективность функционирования пересечений по критериям пропускной способностии безопасности движения.

Из поставленной цели вытекают задачи исследований, к которым относятся:

— анализ способов определения параметров движения в системах ограждения ;

— разработка путевых преобразователей параметров движения с контролем целостности рельсовых нитей чувствительного элемента;

— разработка и исследование устройств и методов преобразования в условиях изменяющихся параметров чувствительного элемента;

— исследование точности преобразователей и разработка методов ее повышения;

— оценка эффективности преобразователей в системах ограждения.

Методы исследований. При проведении исследований в работе использовались методы вычислительной математики и математического моделирования, методы теории вероятности и математической статистики, а также методы теории функций и теории электрических цепей.

Научнаяновизна. Разработана общая функциональная схема путевых преобразователей параметров движения и устройство, позволяющее вместе с преобразованием параметров движения контролировать целостность рельсовых нитей чувствительного элемента.

Исследованы особенности реализации методов линейного и нелинейного преобразования в условиях изменяющихся параметров чувствительного элемента. Предложено устройство с подстройкой рабочей частоты генератора для компенсации изменения параметров чувствительного элемента при изменении погодных условий, засоленности почвы и т. д.

Исследованы характеристики точности преобразователей. Для повышения точности:

— предложен метод нелинейного преобразования параметров движения с повышенной точностью в условиях изменяющихся параметров чувствительного элемента, при котором преобразование производится отдельно по двум каналам: каналу преобразования модуля и каналу преобразования аргумента входного сопротивления;

— предложена реализация методов фильтрации по каждому каналу преобразования ;

— разработан метод устранения влияния нестационарности сопротивления шунта, который основан на сравнении временных векторов результатов по каналам преобразования;

— разработаны методы преобразования в условиях значительной нестационарности чувствительности элемента.

Разработаны структура, программное обеспечение микропроцессорных преобразователей, реализующих данные методы и сформулированы особенности и режимы работы путевых преобразователей.

Предложена общая математическая модель пересечений и с ее помощью проведена оценка эффективности путевых преобразователей параметров движения по критериям пропускной способности и безопасности движения.

Практическая jj^ Полученные результаты позволили разработать путевые преобразователи на базе микропроцессорных контроллеров и их математическое обеспечение.

Испытания путевого преобразователя параметров движения с разработанным математическим обеспечением на основе элементов комплекса технических средств микро — ДА. Т показали его работоспособность с допустимой для условий переезда точностью.

Результаты работы переданы для внедрения на предприятия магистрального и промышленного транспорта: на Южную железную дорогу и в проектный институт «Южгипроруда» для внедрения на Северном Горнообогатительном комбинате, — с общим эффектом 60 тыс. рублей, приходящимся на долю автора.

Для оценки эффективности путевых преобразователей параметров движения разработана математическая модель пересечения. Данная модель также предназначена для выбора типа пересечений и эффективных средств ограждения и передана для внедрения с эффектом, достигаемым за счет повышения условий безопасности движения транспорта.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на семинаре научного Совета АН УССР «Моделирование электротехнических процессов в энергетике, автоматике, телемеханике и связи на железнодорожном транспорте» (г. Киев, 1983 г.), на республиканском семинаре «Применение ЭВМ для повышения эффективности работы железнодорожного транспорта» (г. Киев, 1982 г.) и республиканском семинаре «Технический прогресс и применение ЭВМ для повышения эксплуатационной работы на железнодорожном транспорте» (г. Киев, I960 г.), Харьковской областной конференции «Проблемы развития АСУ и ВТ» (1982 г.), на научно-технической конференции" Укржелдорпроекта" (Харьков, 1983 г.), на ХП, XIII, ХИН, ХПУ, Х1У научно-технических конференциях Харьковского института инженеров железнодорожного транспорта (1979, 1980, 1981, 1982, 1983 гг.).

Публикации. По материалам работы опубликовано 7 печатных трудов, из них I авторское свидетельство на изобретение.

5.4 Выводы по главе.

В настоящей главе получены следующие основные результаты.

I. Для оценки эффективности путевых преобразователей параметров движения в системах ограждения по критерию повышения пропускной способности:

— разработана детерминированная модель задержек автотранспорта;

— определены задержки автотранспорта на переездах однои двухпутных участков железных дорог ;

— предложена методика исследования и исследована эффективность преобразователей по данному критерию.

2. Предложена методика и произведена оценка влияния путевых преобразователей параметров движения на условия безопасности на переездах. Так, для переездов с равномерной вероятностью въезда автотранспорта в опасную зону при закрытом состоянии повышение условий безопасности пропорционально уменьшению времени закрытия за счет использования путевых преобразователей параметров движения.

3. Данные разработки легли в основу модели пересечения для оценки общей эффективности путевых преобразователей, а также для решения других важных задач, возникающих на этапах проектирования, разработки и эксплуатации переездов. Они внедрены с общим эффектом, достигаемым за счет повышения условий безопасности движения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В работе получены следующие основные научные и практическое результаты:

1. Проведен теоретический анализ функционирования систем ограждения, который показал необходимость использования устройств контроля параметров движения ж.д.транспорта в условиях пересечений в одном уровне автомобильных и железных дорог. Анализ различных способов определения параметров движения и устройств их реализации показал целесообразность и перспективность использования для систем ограждения путевых преобразователей параметров движения, основанных на непрерывном контроле за входным сопротивлением рельсовой линии и реализуемых на основе микропроцессорных устройств.

2. На основе анализа методов первичного преобразования предложена общая функциональная схема преобразователей, сформулированы основные принципы ее реализации и разработано устройство, позволяющее одновременно с преобразованием параметров движения контролировать целостность рельсовых нитей чувствительного элемента для обеспечения безопасного проезда ж.д. составов.

3. Исследованы существующие линейные преобразователи. Для устранения их недостатков разработаны нелинейные преобразователи с подстройкой рабочей частоты при изменении параметров рельсовой линии. Проведено сравнение различных вариантов преобразования по критериям характеристик чувствительного элемента и получен удовлетворяющий требованиям максимальной длины вариант.

4. Проведен факторный анализ точности преобразователей. Для повышения точности:

— предложено преобразование производить нелинейными методами по двум независимым каналам;

— разработан метод преобразования с повышенной точностью в условиях изменяющихся параметров рельсовой линии ;

— предложена реализация методов фильтрации по двум каналам преобразования составляющих входного сопротивления;

— разработан метод устранения влияния нестационарности сопротивления шунта на основе сравнения результатов по каналам преобразования ;

— разработаны методы преобразования в условиях сильной нестационарности параметров рельсовой линии;

— предложена реализация в преобразователях разработанных методов повышения точности.

5. Предложена структура, разработано программное обеспечение и сформулированы основные особенности режимов работы путевых преобразователей параметров движения на базе микропроцессорных контроллеров. Реализована структура и алгоритм функционирования микропроцессорных систем ограждения с преобразователями параметров движения.

6. Исследовано влияние элементов и устройств на безопасность движения и вероятность аварийной ситуации на переездах. Сформулированы требования к надежности путевых преобразователей.

7. Проведена оценка эффективности путевых преобразователей параметров движения в системах ограждения по критериям пропускной способности и безопасности движения транспорта. Для чего:

— разработана детерминированная модель задержек автотранспорта ;

— определены задержки автотранспорта на переездах однои двухпутных участков железных дорог ;

— предложена методика оценки и исследована эффективность преобразователей по критерию пропускной способности ;

— предложена методика и произведена оценка влияния путевых преобразователей на условия безопасности на переездах.

8. Разработанные методики легли в основу модели пересечения для оценки эффективности путевых преобразователей, а также используются для решения других важных задач, возникающих на этапах проектирования, разработки и эксплуатации переездов. Их внедрение позволило повысить безопасность движения транспорта на пересечениях.

9. Проведены испытания путевого преобразователя параметров движения, который в настоящее время вводится в опытную эксплуатацию на предприятиях магистрального и промышленного транспорта с общим эффектом 60 тысяч рублей, приходящимся на долю автора.