Анализ показателей эксплуатационной надежности технических средств ЖАТ

снижения трудоемкости управления процессом эксплуатации устройств ЖАТ;

снижения трудоемкости выполнения работ по техническому обслуживанию устройств;

повышения безопасности.

Заключение

Аппаратура диагностики предоставляет информацию о контролируемых объектах, на основе которой делаются выводы о состоянии этих объектов. Если предоставляемая информация будет неверной, то принимаемые персоналом решения могут нарушить безопасность движения поездов.

Разработка методов и алгоритмов самопроверки систем диагностики позволит повысить достоверность получаемой диагностической информации, ускорить и упростить поиск неисправностей в системах диагностики.

Библиографический список

1. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики: системы технического диагностирования и мониторинга. Эксплуатационно-технические требования : РД 1115842.07-2004 / ОАО РЖД. - СПб.: ПГУПС, 2004. - 38 с.

2. Измерения и диагностирование в системах железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / И. Е. Дмитренко, В. В. Сапожников, Д. В. Дьяков - М.: Транспорт, 1994. - 263 с. - ISBN 5-277-01411-X.

3. Диагностика электромеханических систем : текст лекций / С. Ю. Огарков, А. В. Соколов. - Челябинск: Изд-во ЮурГУ, 2003. - 55 с.

4. Основы технической диагностики / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников. -М.: Маршрут, 2004. - 318 с. - ISBN 5-89035-123-0.

5. Концепция технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / МПС России. - СПб., 2003. - 13 с.

6. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики : справочник. Кн. 3 / В. И. Сороко, В. М. Кайнов. - М.: НПФ «Планета», 2003. - 1120 с. - ISBN 5901307-05-4.

7. Диагностирование электронных систем / А. В. Мозгалевский, В. П. Калявин, Г. Г. Костанди. - Л.: Судостроение, 1984. - 224 с.

УДК 656.25

Т. А. Белишкина, О. А. Абрамов

АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЖАТ

Статья основана на материале диссертационной работы и посвящена вопросам оценки надежности с использованием эксплуатационных данных. В ходе выполнения

работы был использован научный материал о методах анализа и расчета показателей надежности. На основе этого материала были определены показатели эксплуатационной надежности для устройств СЦБ всей сети железных дорог России. Проведено их сравнение между собой.

показатели надёжности ЖАТ, анализ показателей надёжности, обработка статистических данных, уровень надёжности.

Введение

Учитывая стремительное развитие и постоянное совершенствование технических средств ЖАТ, необходимо располагать обновленными показателями надежности с целью отображения реальной картины в области надежности систем и устройств ЖАТ. На основе таких данных появляется возможность проведения глубокого анализа надежности устройств и систем СЦБ, а также прогнозирования их надежности. Кроме этого, на основе обновленных данных можно будет делать соответствующие выводы о целесообразности использования этих систем в дальнейшем, а также об эффективности внедряемых устройств с более совершенными технологиями.

Для проведения анализа и прогнозирования надежности технических средств ЖАТ необходимо располагать количественными значениями показателей надежности. В период эксплуатации на надежность систем и устройств ЖАТ оказывают воздействие различные внутренние и внешние факторы. Эксплуатационные данные позволяют оценить существующий уровень надежности систем и устройств ЖАТ с учетом влияния таких факторов. Помимо этого, такие данные могут служить для расчета количественных значений показателей надежности технических средств ЖАТ.

1 Анализ статистических данных

Анализ уровня надежности технических средств ЖАТ за последние два года выявил улучшение показателей надежности. В соответствии с данными Департамента автоматики и телемеханики ОАО РЖД общее количество нарушений нормальной работы устройств СЦБ в 2005 году по сети железных дорог снизилось на 8% (40 298 случаев против 43 549 в 2004 году), а по хозяйству Ш осталось практически на том же уровне (снижение на 2%) и составило 12 813 случаев против 13 076 в предыдущем году. Кроме этого, в 2005 году по вине работников дистанции сигнализации и связи железных дорог крушений и аварий не произошло.

Анализ допущенных в 2005 году случаев брака показывает, что на эксплуатационные причины приходится 79%, на производственные (заводские) - 6%, на схемно-конструктивные - 6%, на остальные - 9% от их общего количества.

Распределение отказов устройств СЦБ по объектам приведено на рисунке.

Электропитающие

устройства

2%

Пульт-табло, аппаратура управления 2%

Светофоры 5%

Кабельные и воздушные линии 11%

Стрелки

8%

Аккумуляторы 1%

Элементы защиты 7%

Монтаж

20%

Остальные

устройства

9%

Элементы р.ц. 13%

Аппаратура

22%

Распределение отказов устройств СЦБ по объектам в 2005 году

При рассмотрении случаев нарушения нормальной работы устройств СЦБ по отдельным объектам установлено, что по некоторым из них допущено увеличение количества отказов по сравнению с 2004 годом. Наибольшее увеличение допущено по причине отказов светофоров, светоуказателей (увеличение на 12%), элементов защиты от перенапряжений (увеличение на 6%) и панелей питания (увеличение на 5%). Уменьшение количества случаев нарушений достигнуто по таким позициям, как аккумуляторы (на 24%), электроприводы переездных шлагбаумов (на 20%) и кабельные и воздушные линии (на 12%).

Статистика отказов среди основных систем СЦБ распределилась следующим образом: на долю электрической централизации приходится

60% всех отказов, допущенных по вине работников хозяйства сигнализации и связи, на долю автоблокировки - 36%, на остальные системы - 4%.

Рассмотрим более подробно надежность работы систем путевой автоматической блокировки (АБ). По видам АБ нарушения их нормальной работы, допущенные по вине работников дистанций сигнализации и связи, распределились следующим образом:

• числовая кодовая АБ - 71%;

• АБТЦ - 11%;

• АБТ - 9%;

• АБ постоянного тока - 5%;

• КЭБ - 2%.

2 Обработка статистических данных

Обработка статистических данных производится методами математической статистики на основе данных об отказах, собранных в процессе эксплуатации систем и устройств ЖАТ.

Информация о надежности изделий должна соответствовать требованиям достоверности, полноты и своевременности.

Достоверность данных определяется объективностью и правильностью фиксации отказов, их характера и условий возникновения.

Полнота информации об отказе должна обеспечивать возможность выявления причин его возникновения, что является основной целью сбора статистики по надежности.

Своевременность поступления информации об отказах к диспетчерам дистанций и в вышестоящие инстанции обеспечивается в последние годы за счет использования АРМ диспетчера.

Получение достоверной экспериментальной оценки показателей надежности требует наличия достаточной по объему исходной статистической информации.

Вся информация должна подвергаться качественному и количественному анализу. Качественный и количественный анализ включает:

отсеивание недостоверной информации;

проверку однородности информации (не допускается объединять и обрабатывать данные, полученные в существенно различных условиях);

статистическую обработку информации;

оценку показателей надежности изделий;

классификацию отказов по характеру и причинам их возникновения;

установление факторов, влияющих на надежность изделия;

анализ отказов по типам элементов и систем;

подготовку исходных данных для предложений по предупреждению отказов и повышению безотказности изделий.

Количественный анализ надежности включает оценку показателей надежности.

Для оценки эксплуатационной надежности используется показатель интенсивности отказов, определяемый по формуле:

r

T • N9

где 1э - эксплуатационная интенсивность отказов; r - число отказов устройства или системы; T - единица времени, за которую произошло известное число отказов; N - число устройств или систем [1].

Используя данный показатель, проведем сравнительный анализ и произведем расчет показателей надёжности работы различных систем АБ по данным Департамента автоматики и телемеханики (табл. 1).

ТАБЛИЦА 1. Показатели надежности различных систем АБ

Тип АБ Числовая кодовая АБ АБ постоянного тока АБТЦ АБТ КЭБ АБ с ФРЦ Всего по сети

Интенсивность отказов Ц7), (х10-6) 6,81 6,90 15,38 23,86 18,55 6,29 8,55

Таким образом, наименьшую интенсивность отказов имеют автоблокировка с фазочувствительными рельсовыми цепями, числовая кодовая и АБ постоянного тока.

Наихудшие показатели имеет автоблокировка с рельсовыми цепями тональной частоты и децентрализованным размещением аппаратуры.

Рассмотрим анализ работы микропроцессорных централизаций и выполним сравнение надежности работы микропроцессорных устройств различных типов МПЦ и РПЦ.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.

ТАБЛИЦА 2. Показатели надежности различных систем ЭЦ

Тип системы Ebilock 950 ЭЦ-ЕМ МПЦ-2 В среднем по всем МПЦ В среднем по всем РПЦ В среднем по всем ЭЦ

Интенсивность отказов X(t), (х10-6), 1/ч • стрелка 9,1 6,7 6,7 7,8 7,1 6,5

Таким образом, статистика свидетельствует, что по состоянию на сегодняшний день традиционные релейные электрические централизации обладают большей надежностью, чем микропроцессорные и релейнопроцессорные.

Определив значение интенсивности отказов, можно рассчитать значение остальных показателей безотказности за произвольное время t, используя экспоненциальный закон распределения.

Вероятность безотказной работы элемента P(t) за время t рассчитывается по следующей формуле:

P{t) = e

it

Данную формулу называют экспоненциальным законом надежности. Из неё следует, что надежность объекта убывает со временем по экспоненциальному закону и тем быстрее, чем больше величина i.

Вероятность отказа Q(t) за время t:

Q(t) = 1 - e~y.

Средняя наработка до отказа То соответствует времени наработки на отказ Тср и рассчитывается по формуле:

Т = Т = — ср о i

В работе [2] был произведен расчет среднесетевого значения показателей надежности технических средств за 1992-2003 гг., а также предложен коэффициент качества обслуживания Кко, который характеризует степень расхождения рассчитанных показателей надежности конкретного технического средства i и показателей среднесетевого уровня надежности 1ср и определяется следующей формулой:

Kк.о =

1

1

ср

При этом, если Кко < 1, то уровень надежности данного технического средства выше среднего уровня надежности, существующего в настоящее время; если Кко = 1...1,25, то уровень надежности ниже среднего, но качество обслуживания технического средства считается удовлетворительным; если Кко > 1,25, то это означает, что качество обслуживания устройств СЦБ обеспечивает их эксплуатацию на ненадлежащем уровне, а уровень надежности технического средства ниже, чем среднесетевой.

Воспользуемся среднесетевыми значениями из работы [2] и сравним их со значениями 2004-2005 г., применив формулу (2). Результаты сведены в таблицу 3.

ТАБЛИЦА 3. Показатели надежности различных технических средств ЖАТ

Техническое средство ЖАТ Среднесетевые значения эксплуатационной интенсивности отказов % за 1992-2003 гг. Значение эксплуатационной интенсивности отказов за 2004 год Значение коэффициента качества обслуживания Кко для 2004 года Значение эксплуатационной интенсивности отказов за 2005 год Значение коэффициента качества обслуживания Кко для 2005 года

ЭЦ, 1/(чхтрелку) 6,99-Ю-06 6,70-Ю-06 0,96 6,52-Ю-06 0,93

АБ, 1/(ч^км) 7,85-10-06 8,48-10-06 1,08 8,55-10-06 1,09

ПАБ, 1/(ч^км) 1,89-Ю-06 6,63-Ю-07 0,35 6,52-Ю-07 0,34

АЛС, 1/(ч-км) 7,87-Ю-05 5,86-Ю-05 0,74 5,19-Ю-05 0,66

ССО (как АБ), 1/ч 7,85-Ю-06 8,48-Ю-06 1,08 8,55-Ю-06 1,09

АПС, 1/ч 4,84-10-07 5,80-Ю-07 1,20 4,15-Ю-07 0,86

ДЦ, 1/(ч-км) 4,28-10-07 5,66-10-07 1,32 4,53-10-07 1,06

УКСПС, 1/ч 4,34-10-06 4,11-Ю-06 0,95

САУТ, 1/ч 8,09-Ю-05 5,70-Ю-05 0,70 5,99-10"05 0,74

Стрелочные электроприводы, 1/ч 1,14-Ю-06 9,46-10-07 0,83 8,93-Ю-07 0,78

Светофоры, 1/ч 3,51-Ю-07 2,78-Ю-07 0,79 3,10-Ю-07 0,88

Релейные шкафы, 1/ч 3,11-Ю-06 3,32-Ю-06 1,07 3,34-Ю-06 1,07

Аккумуляторы, 1/ч 6,47-Ю-08 5,47-10"08 0,85 4,17-10-08 0,64

Кабели СЦБ, 1/(ч^км) 7,38-Ю-07 7,70-10-07 1,04 6,80-Ю-07 0,92

Как видно из таблицы 3, показатели надежности таких технических средств, как ЭЦ, ПАБ, АЛС, УКСПС, САУТ, стрелочные электроприводы, светофоры и аккумуляторы, за прошедшие два года изменились в лучшую сторону (значение Хэ снижается), а значение коэффициента Кко < 1. У таких технических средств, как АБ, ССО и релейные шкафы, показатели надежности ухудшились (интенсивность отказов Хэ возросла), а значение Кко = 1...1,25. У систем ДЦ в 2004 году Кко = 1,32. В 2005 году уровень надежности систем ДЦ был улучшен почти на 30% и значение коэффициента составило Кко = 1,06.

Сравним расчетные значения эксплуатационной интенсивности отказов Хэ с имеющимися значениями, установленными в ТУ и ТЗ некоторых существующих технических средств ЖАТ

ТАБЛИЦА 4. Сводная таблица значений интенсивности отказов

Наименование системы, устройства Значения интенсивности отказов А,

Расчетные (эксплуата- ционные) Условный измеритель Установленные ТУ и ТЗ, не более Условный измеритель

ЭЦ 6,94-Ю-06 1/

1,00-Ш-05

1,00-Ш-05

АБ 7,95-10-06 1/

2,00-10-05 (5) 1/ч

АЛС 7,54-10-05 1/(чжм) 4,76-10-05 (6) 1/ч

АПС 4,86-10-07 1/ч 2,86-10-05

ССО

Светофоры 3,43-10-07 1/ч 2,00-Ш-05

Примечания к таблице 4:

1 - система электрической централизации фирмы «Сименс» (МПЦ-МЗ-Ф);

2 - система электрической централизации МПЦ-2;

3 - электрическая централизация на базе микроЭВМ и программируемых контроллеров (ЭЦ МПК);

4 - микропроцессорная система числовой кодовой автоблокировки АБ-ЧКЕ;

5 - система автоматической блокировки АБ-Е2;

6 - формирователь сигналов непрерывного канала многозначной системы автоматической локомотивной сигнализации ФС-ЕН;

7 - микропроцессорная автоматическая переездная сигнализация АПСП;

8 - система устройств контроля состояния свободности станционных участков пути на основе счетчиков осей подвижного состава (КССП «Урал»);

9 - схемы светодиодных систем светофоров нового типа на основе сверхъярких светодиодов LumiLeds ПО УОМЗ.

ТУ и ТЗ устанавливают требования к минимальному уровню надежности технических средств (значения показателей надежности ограничиваются словами «не менее» - для значений наработки на отказ, «не более» - для значений интенсивности отказов). Технические средства ЖАТ разрабатываются с учетом запаса надежности. На практике в большинстве случаев реальный уровень надежности технических средств значительно выше, чем установленный ТЗ или ТУ. Это подтверждают полученные значения Аэ (табл. 4).

Следует отметить, что при определении показателей Аэ и Ан для некоторых систем и устройств условные измерители могут различаться (табл. 4). Так, например, среднесетевое эксплуатационное значение интенсивности отказов Аэ для систем АБ составляет 7,85-10-06 1/ч на километр, а для конкретной системы, например АБ-ЧКЕ, Ан = 1,85-10-05 1/ч на сигнальную точку.

Этим можно объяснить разницу в значениях показателей надежности для ряда систем и устройств ЖАТ, которая в отдельных случаях может достигать нескольких порядков (табл. 4).

Поэтому для адекватной оценки и сопоставимости реального уровня надежности и требований, установленных в ТУ, целесообразно проводить оценку показателей эксплуатационной надежности, а также устанавливать требования в ТУ, используя одинаковые условные измерители (для каждого из видов технических средств - свои).

Для различных систем и устройств возможно использовать различные условные измерители, по отношению к которым определяются показатели надежности. В таблице 5 приведены предпочтительные условные измерители для систем и устройств ЖАТ.

ТАБЛИЦА 5. Условные измерители для различных средств ЖАТ

Система, устройство Условный измеритель нормирования

Электрическая и горочная централизации Централизованная стрелка

Диспетчерская централизация 1 км, оборудованный системой, или управляемый, контролируемый объект

Автоблокировка 1 км, оборудованный системой, или сигнальная точка

Полуавтоматическая блокировка 1 км, оборудованный системой, или перегон

Переездная сигнализация Переезд

Автоматическая локомотивная сигнализация 1 км, оборудованный системой

Система счета осей Комплект

УКСПС Система

САУТ Точка САУТ

Стрелочные электроприводы Устройство

Светофоры Устройство

Релейные шкафы Устройство

Аккумуляторы Устройство

Кабели СЦБ 1 км длины

Заключение

По результатам анализа эксплуатационной надежности технических средств СЦБ было проведено распределение отказов по объектам ЖАТ.

На основе статистического материала были вычислены показатели эксплуатационной надежности для различных технических средств. Проведено их сравнение между собой. Среди различных типов систем ЭЦ и АБ были выявлены наименее надежные из них за период 2004-2005 гг.

Сравнение расчетных значений эксплуатационной интенсивности отказов Хэ с имеющимися значениями, установленными в ТУ и ТЗ некоторых существующих технических средств ЖАТ, показало, что реальный уровень надежности технических средств значительно выше, чем установленный ТЗ или ТУ.

Библиографический список

1. Надежность систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, В. И. Шаманов. - М.: Маршрут, 2003. - С. 261. -ISBN 5-89035-119-2.

2. Оценка показателей надежности систем и устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / Д. В. Гавзов, Т. А. Белишкина, О. А. Абрамов // Проблемы разработки, внедрения и эксплуатации микроэлектронных систем железнодорожной автоматики и телемеханики : сб. науч. тр. - СПб.: ПГУПС, 2005. - С. 17-20.

УДК 656.2:625.141:66.067.1

Л. С. Блажко, В. И. Штыков, А. Б. Пономарёв, М. В. Бушуев

ВЛИЯНИЕ ГЕОТЕКСТИЛЯ НА ГЕОМЕТРИЮ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ

Геотекстиль, применяемый при строительстве и ремонте железнодорожного пути, выполняет многие рабочие функции: разделение, фильтрацию, дренирование, армирование и защиту. Он препятствует смешиванию двух материалов с различными физическими свойствами под воздействием интенсивных вибродинамических нагрузок и природно-климатических факторов. Укладка геотекстиля между балластом и основной площадкой - типовое решение, направленное на их разделение.

геоматериалы, фильтрация, эксплуатация железных дорог.

Введение

Конструкция верхнего строения пути с использованием в качестве разделительного слоя геоматериала должна обладать по сравнению с конструкцией без геосинтетического материала меньшей деформативностью, большей степенью надёжности при меньших затратах на её обслуживание.

Одна из основных задач балластного слоя состоит в обеспечении заданного (проектного) положения рельсовых нитей в профиле и плане в межремонтном цикле. Интенсивность накопления остаточных деформаций рельсошпальной решётки в вертикальной и горизонтальной плоскости зависит от конструкции пути, эксплуатационных факторов и систематического технического обслуживания.