Автоматизация функций диспетчера дистанции СЦБ по организации устранения отказов устройств железнодорожной автоматики и телемеханики

Информационные технологии в обучении

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ

УДК 656.25+681.5.09

В. В. Нестеров А. Ю. Дюбина

Автоматизация функций диспетчера дистанции СЦБ по организации устранения отказов устройств железнодорожной автоматики и телемеханики

Среди основных задач диспетчера дистанции сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) можно выделить задачи, связанные с организацией устранения отказов устройств ЖАТ. Согласно положению об оперативном руководстве в хозяйстве автоматики и телемеханики диспетчер дистанции СЦБ обязан знать основные принципы действия всех видов устройств, эксплуатируемых в дистанции СЦБ, возможные причины их неисправностей, рациональные способы поиска неисправностей, методы и способы их устранения. Диспетчер уточняет место, характер и обстоятельства, при которых произошел отказ, контролирует точное соблюдение правил производства работ с безусловным выполнением требований по обеспечению безопасности движения поездов и т. д.

Перечисленные функции диспетчера являются наиболее ответственными, потому что они выполняются в ситуациях, близких к экстремальным, в условиях дефицита времени, когда велика цена ошибки. Ненадлежащее их выполнение приводит к очень серьезным последствиям - существенным задержкам поездов и к угрозе безопасности движения поездов. Функции диспетчера являются и наиболее сложными и, в общем-то, трудновыполнимыми в полном объеме, поскольку ни один диспетчер не обладает квалификацией, предполагающей универсальность знаний о принципах функционирования всех систем и устройств дистанции СЦБ.

Решать задачу поиска неисправностей призваны системы диагностики, которые внедряются в настоящее время. Но, во-первых, оснащенность сети дорог этими системами составляет около 20 % (это результаты внедрения за 12 лет, фактически же эта цифра еще меньше), а, во-вторых, системы диагностики ориентированы, прежде всего, на автоматизацию процесса технического обслуживания, а задачи поиска неисправностей практически не решают.

В последние годы уделяется большое внимание предотвращению отказов устройств на основе выявления предотказных состояний. На этом

89

Информационные технологии в обучении_______________________________

принципе работают дорожные центры диагностики и мониторинга, но задача устранения возникающих отказов и сегодня остается очень актуальной, т. к., во-первых, около 40 % всех отказов носят внезапный характер по своей физической природе и, во-вторых, большая часть так называемых параметрических отказов трудно прогнозируема, т. е. задачу выявления предотказных состояний удается решить далеко не всегда.

Отраслевая научно-исследовательская лаборатория автоматизации технического обслуживания систем ЖАТ ПГУПС (ОНИЛ АТО) на протяжении длительного периода времени исследует процесс устранения отказов устройств СЦБ с точки зрения возможности его автоматизации [1]—[3]. Эти работы начинались еще в 90-е годы XX века, но по объективным причинам были приостановлены (из-за отсутствия необходимой технической и информационной базы для решения этой задачи). С конца 90-х эта база создавалась с нашим участием: разработаны и внедрены системы технического диагностирования, АСУ-Ш-2 и комплексы задач ведения технической документации. В настоящее время процесс устранения отказов как таковой принципиально не изменился, хотя появились новые эффективные средства связи, которые позволяют сделать его на порядок эффективнее. Кроме этого, появились нормативные документы, четко и полно регламентирующие процесс устранения отказов (речь идет в первую очередь о новом Положении об оперативном руководстве).

В настоящее время существуют все предпосылки для создания системы автоматизированного поиска неисправностей в устройствах СЦБ -создана система поддержки принятия решений для диспетчера дистанции СЦБ (АСПН ШЧД). Эта система предназначена для автоматизации функций диспетчера дистанции СЦБ по сбору информации, организации работ, оперативному руководству и контролю действий электромехаников СЦБ при поиске и устранении отказов.

АСПН реализует два типа функций: информационные и интеллектуальные.

Эта система может работать как автономно, используя только собственную информационную базу, так и в составе АСУ-Ш-2 с использованием информации АРМ-ВТД-Ш.

Возможны два варианта получения исходной информации об отказах: при помощи систем диагностики или путем опроса оперативных работников железной дороги в процессе запрограммированного диалога и ввода данных вручную из предлагаемых системой вариантов ответов.

В результате исследования процесса устранения отказов устройств СЦБ были определены задачи и функции, подлежащие автоматизации.

Процесс поиска и устранения отказов включает 3 этапа:

подготовку к поиску и устранению отказа;

90

Информационные технологии в обучении

поиск отказа (неисправности);

устранение отказа.

Эти этапы технологически тесно взаимосвязаны. Для достижения максимального эффекта необходимо комплексно минимизировать время всех трех этапов.

К задачам этапа подготовки относятся: определение места отказа, характера отказа и отказавшего объекта; доставка приборов, инструментов, материалов и запасных частей; транспортировка электромеханика на место отказа; сбор информации о техническом состоянии устройств; выдача предварительных рекомендаций по поиску отказа.

На этапе поиска отказа решаются задачи: анализа состояния устройств, приборов и поездной ситуации; контроль за правильностью действий электромеханика при поиске отказа; руководство поиском отказов. Руководство поиском отказа - наиболее сложная и определяющая эффективность процесса восстановления работоспособности устройств в целом задача. Главное при решении этой задачи - выдать электромеханику правильную программу проверок, кратчайшим путем приводящую к цели.

Устранение отказа включает в себя: доставку обслуживающего персонала и средств, контроль правильности действий электромеханика и организацию проверки действия устройств после устранения отказа.

Определена структура информационной базы системы АСПН (рис. 1).

Разработаны алгоритмы решения задачи. Основой для реализации АСПН являются алгоритмы поиска неисправностей.

В ПГУПС разработаны алгоритмы поиска неисправностей для наиболее распространенных типов систем и устройств ЖАТ. Эти алгоритмы являются унифицированными для различных реализаций одного типа системы (устройства). Алгоритмы построены на основе логико-информационного метода, позволяющего при помощи минимального числа проверок локализовать место отказа, определить его характер и зачастую даже отказавший объект. Данный этап - наиболее сложный и важный в поиске отказов. Ошибки в определении места отказа и отказавшего объекта приводят к огромным потерям времени при поиске неисправностей.

Основным подходом к локализации отказа в логико-информационном методе является анализ нарушения логики работы системы (устройства) на основе индикации на пульте-табло ДСП и показаний приборов. Унификация алгоритмов по отношению к различным реализациям одного типа систем и устройств достигается за счет построения алгоритмов поиска на основе общих принципов работы данного типа системы (устройства).

91

Информационные технологии в обучении

ИБ АСПН

Справочники-классификаторы (СК) информации об отказе

СК по организационной структуре дистанции

Базы данных по Базы данных по

характеристике дистанции и результатам работы

её деятельности дистанции

СК по технической структуре дистанции

СК по проявлениям отказов, по условиям и причинам их возникновения

Данные по организационной структуре дистанции и подразделений других служб

Данные по технической структуре дистанции, схемы, технические характеристики устройств СЦБ

Данные о работах по графику ТО

Данные по статистике отказов

Данные о средствах обеспечения работы дистанции

Справочная информация о действующих правилах, инструкциях, нормативах и указаниях

База знаний по программам проверок поиска отказов

Рис. 1 Структура информационной базы системы АСПН

В табл. 1 приведен фрагмент перечня разработанных алгоритмов поиска неисправностей. Также разработаны алгоритмы для схем установки и размыкания маршрутов систем БМРЦ и ЭЦ-9 и для стрелки с четырехпроводной схемой управления, станционных РЦ с реле ДСШ, станционных РЦ тональной частоты, а также и для РПБ ГТСС.

Разработаны алгоритмы для каждого варианта первичных проявлений отказов.

На рис. 2 проиллюстрированы ключевые свойства алгоритмов, построенных на основе логико-информационного метода. Локализация отказа и определение отказавшего объекта осуществляются при помощи минимального количества проверок и в основном на базе информации на пульте ДСП без участия электромеханика.

92

Информационные технологии в обучении

Таблица 1

Фрагмент перечня разработанных алгоритмов поиска неисправностей

№ п/п Система, компонент системы, устройство Алгоритмы поиска

1 АБТ И-206-91 Красный огонь вместо зеленого на одной сигнальной установке

Красный огонь вместо зеленого на двух смежных сигнальных установках

Красный огонь вместо зеленого на трех смежных сигнальных установках

Не работает АЛСН

2 АБТЦ-2000 Ложная занятость блок-участка

Мигание белой лампы светофора на табло ДСП

Индикация на табло ДСП в норме, машинист сообщает о ложном горении красного огня на светофоре

Сигнализация на табло ДСП в норме, машинист сообщает о сбое АЛСН за светофором

3 АПС Ложное занятие переезда при свободных участках приближения и удаления

Ложная занятость б/у с переездом на табло ДСП

Ложное занятие переезда при свободных участках приближения и удаления

Блок-участок на табло ДСП свободен

Автошлагбаумы (или только один) не опускаются при занятии поездом участка приближения

Переезд не открывается после освобождения поездом участка приближения и удаления

Сбои в работе АПС при движении поездов через переезд

4 Схемы управления светофорами Отказы в схеме управления огнями входного светофора с блоком Вх: - входного светофора с центральным питанием и двухни-тевыми лампами; - выходного светофора с центральным питанием; - маневровых светофоров

5 Стрелка с двухпроводной схемой управления Стрелка не переводится

Стрелка не заканчивает перевод

Стрелка переводится, но не получает контроля

Стрелка внезапно теряет контроль

6 Стрелка с пятипроводной схемой управления Стрелка не переводится

Стрелка не заканчивает перевод

Стрелка переводится, но не получает контроля

Стрелка переводится, но не получает контроля

93

Информационные технологии в обучении

Рис. 2 Пример алгоритма поиска неисправностей в стрелке с пятипроводной схемой управления «Стрелка переводится, но не получает контроля»

Процесс поиска неисправностей можно разделить на 2 этапа:

1) выявление и локализация отказа;

2) определение неисправного элемента и причины отказа.

Алгоритмы поиска неисправностей также включают перечисленные

выше этапы.

Выявление отказа заключается в сборе информации об отказах на основе первичного проявления, ее анализ с целью определения места отказа, характера отказа и отказавшего объекта. По характеру отказа определяется последовательность дальнейших проверок при поиске неисправного элемента.

АСПН должна содержать в первую очередь базы знаний по выявлению отказов и базы знаний программы проверок по поиску отказавшего элемента по наиболее распространенным устройствам ЖАТ, которые вызывают наибольшее число отказов в процессе эксплуатации и являются наиболее трудоемкими при их устранении. Это системы АБ, АПС, станционные напольные устройства: стрелки, светофоры и РЦ.

В табл. 2 представлен фрагмент базы знаний по выявлению отказов в стрелке с двухпроводной схемой управления.

94

Информационные технологии в обучении

Таблица 2

Фрагмент базы знаний по выявлению отказов в стрелке с двухпроводной схемой управления

База знаний анализа проявлений отказов

Код пер- вичного прояв- ления Проявления отказов Место отказа Отказав- ший объект Код прог- раммы прове- рок

Исходная информация об отказе. Характер отказа Дополнительная информация

Пер- вичное прояв- ление Ток в рабочей цепи Со- стояние звонка взреза Пове- дение крас- ной лам- почки Напряжение на кроссовом стативе. Переменная составляющая Напряжение на кроссовом стативе. Постоянная состав- ляющая

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

П1 Вне- запно погасла лам- почка исход- ного поло- жения Не зво- нит Пост ЭЦ Схема включе- ния индика- торных лампочек ПП1

Зво- нит В норме Отсутст- вует Горло- вина или кабель Кон- трольная цепь, механи- ческие элементы ЭП, выпол- няющие функции контроля ПП2

Зво- нит Отсутст- вует Отсутст- вует Пост ЗЦ Контрольная цепь ПП3

Зво- нит В норме В норме или выше Пост ЭЦ Контрольная цепь ПП4

Табл. 3 содержит фрагмент базы знаний программ проверок в стрелке с двухпроводной схемой управления.

95

Информационные технологии в обучении

Таблица 3

Фрагмент базы знаний программ проверок в стрелке с двухпроводной схемой управления

Код первичного проявления База знаний программ проверок

Код проверки Проверки

ПП1 1 Проверка цепи включения реле ПК(МК); внешний монтаж между ПС и С; разъемы блоков ПС и С; внутренний монтаж блоков путем замены

2 Проверка цепи индикаторными лампочками

ПП2 1 Проверка исправности кабеля путем измерения напряжения на кл. 1-5 путевой коробки

2 Проверка исправности механических элементов стрелки (перевода и электропривода) от остряков до контрольных контактов

3 Проверка исправности контрольной цепи в электроприводе (ЭП), путевой коробке (ПК) между ЭП и ПК

ПП3 1 Проверка исправности проводов кл. 1-13, 1-14 блока ПС (релейный статив) - кроссовый статив

2 Проверка исправности цепи ПХКС, ОХКС - 1-13, 1-14 блока ПС на релейном стативе. Проверка контакта в дужках контрольной цепи; проверка контактов в разъемах бл. ПС; проверка исправности внутреннего монтажа блока ПС путем замены

ПП4 1 Заменить блок ПС

В заключение отметим следующие важные результаты, которые можно получить от создания АСПН.

1. Определение требований по перечню необходимой информации для систем диагностики по реализации задачи поиска неисправностей.

2. Дополнение системой АСПН (точнее модулем поиска неисправностей) существующих систем диагностики обеспечивает решение задачи по выявлению и поиску неисправностей в них.

3. Возможно самостоятельное использование АСПН на участках, где нет систем диагностики.

Имеются все предпосылки для создания АСПН.

1. Существует внедренная по всей сети система АСУ-Ш-2, с которой АСПН должна быть интегрирована и из которой она должна черпать информацию.

96

Информационные технологии в обучении

2. Накоплена большая база алгоритмов поиска отказов, есть методика разработки алгоритмов, специалисты-разработчики, специальные программные средства создания алгоритмов.

3. Созданы условия для применения современных технических средств: связь, карманные компьютеры и пр.

4. Ведутся разработки новых обучающих курсов АОС-ШЧ с созданием в их рамках алгоритмов поиска отказов.

Работы по внедрению можно проводить в рамках АСУ-Ш-2 и СТДМ.

Перспективы развития АСПН:

1) самообучение системы на основе баз данных статистики отказов;

2) решение задач прогнозирования отказов на базе статистики отказов;

3) интеграция с комплексами ведения технической документации с целью упрощения адаптации системы к конкретному полигону внедрения.

Библиографический список

1. Гриненко А. В. Автоматизированная обучающая система для дистанций сигнализации и связи / А. В. Гриненко, В. В. Нестеров, В. Л. Лабецкий // Автоматика, связь, информатика. - 2001. - № 11. - С. 22-25. - ISSN 0005-2329.

2. Гриненко А. В. Поиск отказов в устройствах СЦБ / А. В. Гриненко, В. Л. Лабецкий // Автоматика, связь, информатика. - 1990. - № 12. - С. 25-28. - ISSN 0005-2329.

3. Нестеров В. В. Поиск неисправностей в устройствах ЖАТ / В. В. Нестеров // Автоматика, связь, информатика. - 2005. - № 4. - С. 34-35. - ISSN 0005-2329.

97