СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УЧЕТА ВЫРАБОТКИ РЕСУРСА АППАРАТУРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ
METHOD AND APPARATUS FOR REGISTRATION OF RESOURCE EXHAUSTION OF RAILROAD AUTOMATIC AND TELEMETRY EQUIPMENT

Изобретение относится к системам, имитационного моделирования и прогнозирования ресурса устройств, и может использоваться для прогнозирования и определения ресурса приборов железнодорожной автоматики, обеспечения аналитической поддержки обслуживания аппаратуры ЖАТ, даже на тех объектов, на которых не предусмотрены средства автоматического контроля (системы технической диагностики и мониторинга).
Из патента на изобретение № 2234079 от 2004 г. известен способ и устройство определения остаточного ресурса тонкостенных оболочек из резервуарных и трубных сталей. Способ определения остаточного ресурса тонкостенных оболочек оборудования из резервуарных и трубных сталей на потенциально опасных объектах заключается в том, что осуществляют выборочный контроль исследуемых тонкостенных оболочек, получают массив информации о степени отклонения исследуемой тонкостенной оболочки от соответствующего ранее не нагружавшегося ее образца - представителя, после чего получают в тех же точках при тех же положениях датчика массив выборки информации о степени отклонения показателей электромагнитного поля (э/м) исследуемой тонкостенной оболочки от соответствующего ранее не нагружавшегося ее образца - представителя, затем последовательно вычисляют на основе полученных данных массивы текущих значений коэффициента запаса ударной вязкости и коэффициента запаса толщины исследуемой тонкостенной оболочки для всего объема выборки, массив остаточных средних сроков службы участков объекта исследования, математическое ожидание среднего остаточного ресурса объекта исследования и его среднее квадратическое отклонение и определяют 95% остаточный ресурс исследуемой тонкостенной оболочки. Данная система имеет узкую специализацию и не позволяет спрогнозировать остаточный ресурс с учетом влияния основных взаимозависимых параметров и факторов эксплуатации оборудования систем ЖАТ.
Известен патент (RU) № 2533321 от 2014 г. на изобретение «Способ адаптивного прогнозирования остаточного ресурса эксплуатации сложных объектов и устройство для его осуществления». Группа изобретений относится к измерительной технике. Способ включает силовое воздействие на поверхность объекта контроля, регистрацию массива электрических сигналов входной информации установленными на объекте контроля информационными датчиками, при этом сигналы информационных датчиков обусловлены изменениями силового воздействия на поверхность объекта контроля. Используют устройство, включающее информационные датчики, установленные на объекте контроля и воспринимающие изменения параметров объекта контроля, электронные фильтры для повышения отношения сигнал/шум, связанные с выходами датчиков и подключенные к входам электронной аналоговой схемы, реализующей нейросетевую модель надежности эксплуатации объекта контроля, при этом к другой группе входов электронной аналоговой схемы подключен блок подачи сигнала на переобучение модели износами, а к ее выходу подключены последовательно соединенные блок аппроксимации временных зависимостей массивов электрических сигналов, блок формирования временного ряда предсказаний надежности эксплуатации объекта контроля, блок экстраполяции величины массива электрических сигналов на выходе электронной аналоговой схемы до предельного значения и определения остаточного ресурса, к входу которого подключен блок задания модели экстраполяции. Технический результат заключается в повышении достоверности результатов прогнозирования, повышении универсальности метода, расширении области использования. В настоящем изобретении ресурс прогнозируется по наработке на отказ до капитального ремонта с использованием вероятностных моделей теории надежности и данное изобретение не находит широкого практического применения из-за недостаточной достоверности оценки ресурса технических устройств, поскольку ресурс принимается на основе номенклатурных показателей надежности, что не удовлетворяет выполнению требования по точности расчета ресурса приборов железнодорожной автоматики для оценки их фактического ресурса без учета данным систем диагностики. Данное изобретение не может быть применено в решении задач учета приборов, так как оно не обеспечивает достоверную оценку долгосрочного и дальнесрочного прогноза остаточного ресурса и его гамма-процентного показателя, обеспечивая только поиск дефекта в стенке из феррометалла по градиенту магнитной индукции, имеет узкую специализацию и тем самым невозможна его адаптация с целью решения задачи разработки.
Патент № RU 2 502 974 Cl (RU) на изобретение «Способ определения остаточного ресурса технических объектов». Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам диагностики технического состояния новой техники, не имеющих аналогов. Способ включает испытания объектов до выработки ими ресурса на рабочих режимах работы с определением времени наработки до отказа. Испытывают как минимум два объекта, ожидают отказа первого объекта и фиксируют момент времени его отказа, фиксируют времена наработок остальных испытываемых объектов в момент времени отказа первого объекта. На основе выборки по испытываемым объектам с соответствующими им временами отказа или наработок формируют статистический ряд, сортируемый по возрастанию времени наработки. По сформированному статистическому ряду определяют накопленные интенсивности отказов, затем выбирают функцию распределения, определяют значения ее параметров и рассчитывают гамма-процентные показатели ресурса, на основании которых определяют остаточный ресурс. Кроме того, определяют остаточный ресурс при отказе каждого последующего объекта для повышения точности определения остаточного ресурса. Технический результат заключается в определении остаточного ресурса вновь разрабатываемых и эксплуатируемых технических объектов, не имеющих аналогов, при ограниченном объеме их испытаний (эксплуатации). Недостатком способа является необходимость проведения большого числа испытаний, также отсутствие возможности определения времени наработки на отказ за ограниченное время испытаний, так как для определения остаточного ресурса необходимо большое количество статистических данных.
Из патента РФ № 2351012 от 2009 г. известен «Способ моделирования отказов и повреждений сетей связи». Техническим результатом является расширение возможностей по моделированию процессов возникновения отказов, повреждений, сбоев, а также процесса подавления сетей связи. Для этого осуществляется нумерация средств, комплексов связи, линий связи, имитация применения по назначению средств и комплексов связи, генерация времени возникновения эксплуатационных отказов, повреждений и сбоев средств и комплексов связи, а также генерация времени начала подавления линий связи. Далее определяется начало очередной статистической реализации на время, соответствующее времени работы средства или комплекса связи, осуществляется розыгрыш степени повреждения и номера поврежденных средств и комплексов связи, розыгрыш продолжительности подавления и номера подавленных линий связи, производится запись времени нахождения средств и комплексов связи в неработоспособном состоянии, а также продолжительности подавления линий связи. К недостаткам способа можно отнести ограниченность процесса имитационного моделирования. Изобретение имитирует только процесс возникновения отказов, повреждений сбоев элементов связи, но не позволяет смоделировать полностью процесс работы станции.
Патент № (RU) 2440611 от 2012 г. раскрывает изобретение «Способ моделирования двусторонних воздействий». Технический результат заключается в повышении достоверности моделирования. Способ моделирования двусторонних воздействий заключается в том, что имитируют возникновение боевых повреждений объектов, генерируют эксплуатационные отказы, имитируют восстановление объектов, генерируют время возникновения эксплуатационных отказов, время начала подавления объектов телекоммуникаций, осуществляют розыгрыш степени повреждения и номеров поврежденных объектов, причем измеряют, подсчитывают, задают и записывают в ячейки ОЗУ ПЭВМ параметры, характеризующие начальные ресурсы противоборствующих сторон, на реальных объектах, подвергаемых воздействиям, измеряют, подсчитывают, запоминают показатели, характеризующие основные воздействия для каждой противоборствующей стороны, задают минимальный потенциал, при котором противоборствующая сторона считается проигравшей, формируют и развертывают физические модели систем связи, моделируют процессы функционирования систем связи, воздействия на системы связи, снижают потенциалы противоборствующих сторон после воздействия на системы связи, сравнивают с минимальным, при необходимости производят корректировку физических моделей объектов, подвергаемых воздействиям, производят остановку процесса
моделирования. Данная система, как и патент, описанный выше, способен имитировать только процесс возникновения боевых повреждений объектов (слабых, средних, сильных и безвозвратных), генерировать эксплуатационные отказы, имитировать восстановление объектов, генерировать время возникновения эксплуатационных отказов, боевых повреждений и сбоев объектов и не способен решить задачи моделирования процессов, происходящих в устройствах в рабочем состоянии, а так же читать полученную информацию со всех устройств в реальном времени.
Известен патент № (RU) 2497188 от 2010 г. на изобретение «Устройство для моделирования процесса перемещения подвижного объекта». Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей в устройстве, содержащем два генератора пуассоновских импульсов, генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ, два элемента И, два счетных триггера, элемент НЕ. Недостатком данного способа являются довольно узкие функциональные возможности и способность функционирования только в области космической разведки, что делает данное изобретение не применимым для систем железнодорожной автоматики и телемеханики.
Наиболее близкими аналогами настоящего изобретения являются патент № 2533321 (RU) от 2014 г. на изобретение "Способ адаптивного прогнозирования остаточного ресурса эксплуатации сложных объектов и устройство для его осуществления". Способ включает силовое воздействие на поверхность объекта контроля, регистрацию массива электрических сигналов входной информации установленными на объекте контроля информационными датчиками, при этом сигналы информационных датчиков обусловлены изменениями силового воздействия на поверхность объекта контроля. Используют устройство, включающее информационные датчики, установленные на объекте контроля и воспринимающие изменения параметров объекта контроля, электронные фильтры для повышения отношения сигнал/шум, связанные с выходами датчиков и подключенные к входам электронной аналоговой схемы, реализующей нейросетевую модель надежности эксплуатации объекта контроля, при этом к другой группе входов электронной аналоговой схемы подключен блок подачи сигнала на переобучение модели износами, а к ее выходу подключены последовательно соединенные блок аппроксимации временных зависимостей массивов электрических сигналов, блок формирования временного ряда предсказаний надежности эксплуатации объекта контроля, блок экстраполяции величины массива электрических сигналов на выходе электронной аналоговой схемы до предельного значения и определения остаточного ресурса, к входу которого подключен блок задания модели экстраполяции. Технический результат заключается в повышении достоверности результатов прогнозирования, повышении универсальности метода, расширении области использования. В настоящем изобретении ресурс прогнозируется по наработке на отказ до капитального ремонта с использованием вероятностных моделей теории надежности и данное изобретение не находит широкого практического применения из-за недостаточной достоверности оценки ресурса технических устройств, поскольку ресурс принимается на основе номенклатурных показателей надежности, что не удовлетворяет выполнению требования по точности учета приборов за счет определения фактического числа срабатываний приборов железнодорожной автоматики для оценки их фактического ресурса по данным систем диагностики.
Решаемая настоящим изобретением задача заключается в расширении функциональных возможностей технического обслуживания аппаратуры ЖАТ путем подсчета количества срабатывания аппаратуры и прогнозирования выработки их ресурса.
Технический результат, который получен при использовании заявленного способа и устройства, выражается в увеличении сроков эксплуатации аппаратуры ЖАТ и обеспечении максимальной и равномерной выработки ресурса аппаратуры по мере ее эксплуатации.
Для решения поставленной задачи с достижением указанных технических результатов в способе учета выработки ресурса аппаратуры ЖАТ, заключающемся в том, что формируют путевой план станции, определяют список возможных маршрутов по станции, задают характеристики эксплуатационной работы станции, определяют количество маршрутов за выбранный интервал времени и список секций и светофоров, входящих в эти маршруты, повторяют работу системы электрической централизации (ЭЦ) по полученному количеству маршрутов, выполняют определение количества срабатываний каждой аппаратуры, которая переключается при реализации заданных маршрутов в системе электрической централизации за выбранный интервал времени, определяют выработку ресурса аппаратуры при наличии информации о текущем количестве срабатываний одного типа аппаратуры, периоде эксплуатации, номинальном количестве срабатываний, и о количестве срабатываний в начальный момент отсчета.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в устройстве учета выработки ресурса аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики, содержащем модуль маневровой и поездной работы станции, в виде вычислителя, имеет информационную увязку по сети передачи данных с автоматизированным рабочим местом ведения технической документации (АРМ-ВТД) и автоматизированной системой ведения и анализа графика исполненного движения (ГИД) и соединение с модулем работы системы ЭЦ, представляющий собой компьютер, и, содержащий в себе модели аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ), в свою очередь модуль работы системы ЭЦ имеет соединение с модулем подсчета количества срабатываний и определения выработки ресурса аппаратуры ЖАТ, выполненный на базе вычислителя. Модуль подсчета количества срабатываний и определения выработки ресурса аппаратуры ЖАТ имеет информационную увязку по сети передачи данных с комплексом учета приборов ремонтно-технологического участка (КЗ УП РТУ).
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются с помощью варианта его выполнения со ссылками на фигуры.
Фиг. 1 изображает структурную схему заявленного устройства.
Фиг. 2 изображает блок-схему алгоритма работы устройства.
Фиг. 3 изображает блок-схему алгоритма прогнозирования выработки ресурса аппаратуры ЖАТ.
Поскольку заявленный способ реализуется непосредственно в устройстве, его техническая сущность подробно приведена в разделе описания работы этого устройства.
Устройство (фиг. 1) учета выработки ресурса аппаратуры содержит модуль маневровой и поездной работы станции 2, в виде вычислителя, имеет информационную увязку 1 по сети передачи данных с автоматизированным рабочим местом ведения технической документации (АРМ-ВТД) 1 и автоматизированной системой ведения и анализа графика исполненного движения (ГИД) 1 и соединение 2 с модулем работы системы ЭЦ 3, представляющий собой компьютер, и, содержащий в себе модели аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) 4, в свою очередь модуль работы системы ЭЦ имеет соединение 3 с модулем подсчета количества срабатываний и определения выработки ресурса аппаратуры ЖАТ 5, выполненный на базе вычислителя. Модуль подсчета количества срабатываний и определения выработки ресурса аппаратуры ЖАТ 5 имеет информационную увязку 4 по сети передачи данных с комплексом учета приборов ремонтно-технологического участка (КЗ УП РТУ) 6.
Работает заявленное устройство (фиг. 1) следующим образом.
Устройство построено по сетевому принципу, отсутствует разбивка по уровням.
Совокупность модулей (модуль маневровой и поездной работы станции 2, модуль работы системы ЭЦ 3, модуль подсчета срабатываний и прогноза выработки ресурса 5) образует способ и устройство учета выработки ресурса аппаратуры ЖАТ 7.
В модуле 2 формируют путевой план станции, определяют список возможных маршрутов по станции, задают характеристики эксплуатационной работы станции, определяют количество маршрутов за выбранный интервал времени и список секций и светофоров, входящих в эти маршруты. Из модуля 2 в модуль 3 передают список заданных маршрутов за выбранный интервал времени. В модуле 3 повторяют работу системы электрической централизации (ЭЦ) по полученному количеству маршрутов. Из модуля 3 в модуль 5 передают информацию об аппаратуре, которая переключалась при реализации списка заданных маршрутов за выбранный интервал времени. В модуле 5 выполняют подсчет количества срабатываний каждой аппаратуры, которая переключается при реализации заданных маршрутов в системе электрической централизации, определяют выработку ресурса аппаратуры при наличии информации о текущем количестве срабатываний одного типа аппаратуры, периоде эксплуатации, номинальном количестве срабатываний, и о количестве срабатываний в начальный момент отсчета. Из модуля 5 передают информацию о выработке ресурса в комплекс задач учета приборов ремонтно-технологического участка (КЗ УП РТУ) 6.
Алгоритм заявленного устройства изображен на фиг. 2.
Блоком 21 осуществляют загрузку плана станции и таблицы взаимозависимости из АРМ-ВТД. В блоке 22 выполняют формирование масштабного плана станции и определяют список возможных маршрутов по станции. После чего вводят характеристики эксплуатационной работы станции на основе технологического процесса работы станции и техническо-распределительного акта станции: блок 23. На базе введенных исходных данных запускают блоком принятия решения 24 маневровую и поездную работу станции. На выходе блока 24 получают количество маршрутов и список секций и светофоров, участвующих в маршрутах. В случае вывода сообщения об ошибке в маневровой и поездной работе станции блоком принятия решений 24, проверяют корректность, полноту исходных данных и вносят нужные исправления блоком 28. В противном случае производится обращение о технической поддержке в блок 27. В блоке принятия решений 25 проверяют погрешность результатов маневровой и поездной работы станции. В случае, когда количество задаваемых маршрутов коррелируется с их реальным значением с погрешностью не более 10%, то результаты маневровой и поездной работы станции подают на вход модели работы системы ЭЦ. В противном случае производится обращение о технической поддержке в блок 29. Блоком принятия решения 30 повторяют работу системы ЭЦ, в процессе которого осуществляют подсчет количества срабатывания аппаратуры, участвующей в реализации маршрутов. Но основе результатов работы системы ЭЦ формируют протокол о количестве срабатываний аппаратуры. В случае вывода ошибки блоком принятия решения 30 производится обращение о технической поддержке в блок 29. В случае успешного формирования протокола, блоком принятия решения 31 осуществляют проверку о наличии данных о технической оснащенности рассматриваемой станции и об эксплуатации (номинальное количество срабатываний, количество срабатываний в начальный момент времени) рассматриваемой аппаратуры. В случае наличия указанных данных блоком 32 выполняют расчет выработки ресурса аппаратуры ЖАТ и результаты расчета блоком 33 передают в комплекс задач учета приборов ремонтнотехнологического участка (КЗ УП РТУ). В противном случае при выводе сообщения об отсутствии данных блоком 31 производится передача данных по расчету количества срабатываний в КЗ УП РТУ блоком 34.
Алгоритм расчета выработки ресурса аппаратуры ЖАТ модулем 5 (фиг. 1) показан на фиг. 3.
Запуск алгоритма прогнозирования выработки ресурса аппаратуры ЖАТ начинается после того, как блоком 91 получены все обязательные значения эксплуатационной характеристик аппаратуры ЖАТ за выбранный инттервал времени. Блоком принятия решения 92 осуществляется проверка выработки ресурса исследуемой аппаратуры. В случае превышения количества срабатываний нормативного значения, то блоком 93 выдается сообщение о требуемом техническом обслуживании/ замене этой аппаратуры. В противном случае производится расчет остаточного количества срабатываний блоком 94, скорость выработки ресурса блоком 95 и прогнозируемого времени выработки ресурса аппаратура при сохранении интенсивности эксплуатации. Далее алгоритм переходит на новый цикл при получении данных за новый интервал времени.
Таким образом, за счет использования соответствующих модулей устройства (фиг. 1) учета выработки ресурса аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ): модули 2, 3, 5 удается обеспечить максимальную и равномерную выработку ресурса приборов по мере эксплуатации и сокращение количества отказов, связанных с аппаратурой.
На основе заявленного способа и устройства выработки ресурса аппаратуры ЖАТ планируется разработка автоматизированной системы расчета ресурса приборов.