Підвищення ефективності технічного обслуговування стрілочних переводів шляхом автоматизації контролю їх параметрів (дисертація)
Loading...
Date
2011
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UKR: Дисертація присвячена питанням підвищення ефективності технічного обслуговування стрілочних переводів за допомогою автоматизації контролю їх параметрів. Запропоновано методи автоматичного визначення відмов стрілочних переводів за допомогою порівняльного аналізу, комплексного аналізу струму при переводі стрілки в часовій та частотній області з використанням перетворення Фур'є, методу допустимих значень та методу інтегралів, аналізу часової залежності струму, штучних нейронних мереж. Визначені необхідні діагностичні ознаки для аналізу стану стрілочних переводів без виключення стрілок з поїзної роботи, розроблена математична модель протікання електромеханічних процесів в стрілочному електроприводі, розроблений дослідний зразок автоматизованого апаратно-програмного комплексу для контролю параметрів стрілочних переводів та дослідний зразок стенду для перевірки двигунів в ремонтно-технологічній дільниці.
RUS: Диссертация посвящена вопросам повышения эффективности технического обслуживания стрелочных переводов путем автоматизации контроля их состояния современными техническими средствами. В работе проведен анализ статистики отказов устройств железнодорожной автоматики, и в частности стрелочных приводов, рассмотрены эксплуатационные и технические требования к обслуживанию стрелочных переводов. Приведен анализ причин возникновения отказов на стрелочных переводах включенных в электрическую централизацию, и анализ систем контроля и диагностики напольных устройств электрической централизации, которые используются на железных дорогах. Проведенный анализ позволил выявить существующие недостатки в техническом обслуживании стрелочных переводов и подтвердил актуальность и своевременность приведенных исследований и технических решений. Впервые разработана модель электромеханических процессов в стрелочном электроприводе, что позволило дать научное обоснование метода автоматизированного контроля стрелочных приводов по кривой тока, который протекает через двигатель во время перевода стрелки. Правильность результатов и адекватность работы модели подтверждены экспериментальными исследованиями. В работе усовершенствован метод определения диагностических признаков для контроля состояния стрелочных переводов, за счет чего значительно увеличено количество отказов, которые можно выявлять по кривой тока. С помощью диагностических признаков которые определены по временной и частотной характеристике тока перевода стрелки можно выявлять отказы в стрелочном приводе и стрелочном переводе с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения. Для стрелочных переводов выявлены диагностические признаки отказов для четырнадцати неисправностей. Впервые выполнено математическое описание временной зависимости тока перевода стрелки с помощью интерполяции сплайнами. Это дает возможность создания системы контроля состояния стрелочных переводов, путем сравнения временной зависимости тока измеренной при переводе стрелки и образцовой временной зависимости тока, для чего были использованы коридоры допустимых значений. Такое сравнение позволяет использовать для определения неисправностей метод допустимых значений и метод интегралов. Также рассмотрена возможность использования нейронных сетей для автоматического контроля стрелочных переводов. Для технической реализации данной задачи была разработана нейронная сеть на многошаровом перцептроне. С помощью нейронных сетей разработана система автоматического поиска неисправностей по временным и частотным диагностическим признакам. Осуществлена техническая реализация системы автоматического контроля стрелочных переводов без выключения стрелок с поездной и маневровой работы станции. Использование данных методов и технических средств позволяет создать систему автоматического контроля состояния стрелочного перевода без участия оператора. Рассмотрена возможность использования данной системы в качества советника для электромеханика при возникновении внезапных отказов в стрелочном переводе. Разработана структура системы диагностирования и контроля всех путевых устройств системы электрической централизации с описанием принципа ее функционирования и алгоритма роботы. Произведена разработка системы контроля состояния стрелочных двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, для использования в ремонтно-технологических участках. При этом была проанализирована существующая технология определения неисправностей двигателей в ремонтно-технологических участках с определением ее недостатков, и разработана схема измерительного стенда. Также приведены типовые нормы времени на ремонт и проверку двигателей при существующей технологии проверки, и затрат времени при использовании системы автоматизированного контроля. Испытания разработанного экспериментального образца системы автоматического контроля показали, что использование такой системы позволяет уменьшить затраты труда и времени на 32,12%, повысить точность измерений, производить прогнозирование возникновения возможных отказов, тем самым предупреждая задержки поездов. Произведен расчет экономического эффекта, эксплуатационных затрат и срока окупаемости системы при ее использовании в ремонтно-технологических участках. Годовой экономический эффект для системы контроля составил 12802 грн., а время окупаемости около одного года. Помимо экономического эффекта, внедрение системы автоматизированного контроля состояния стрелочных переводов дает и социальный эффект, так как в значительной мере уменьшается количество трудоемких ручных операций при плановых профилактических проверках, и уменьшается время нахождения обслуживающего персонала в зоне движения подвижного состава. Предложенные технические решения по повышению безопасности функционирования стрелочных переводов путем автоматизации контроля их параметров, рекомендованы для внедрения на железных дорогах Украины.
ENG: Thesis is devoted to point's maintenance efficiency increase by means of their parameters control automation issues. It is offered methods of automatic point's fault determination by means of the contrastive analysis, the complex analysis of current during switch operation in time and frequency domain with use of Fourier transform, the allowable values method and the integrals method, current's time dependence analysis, artificial neural networks. Essential diagnostic characters for point's state analysis without disconnection from train service is determined, mathematical model of point's electromechanical processes flow is designed, pre-production model of automated hardware and software complex for point's parameters control and stand's preproduction model for motor testing at service and supply section are designed.
RUS: Диссертация посвящена вопросам повышения эффективности технического обслуживания стрелочных переводов путем автоматизации контроля их состояния современными техническими средствами. В работе проведен анализ статистики отказов устройств железнодорожной автоматики, и в частности стрелочных приводов, рассмотрены эксплуатационные и технические требования к обслуживанию стрелочных переводов. Приведен анализ причин возникновения отказов на стрелочных переводах включенных в электрическую централизацию, и анализ систем контроля и диагностики напольных устройств электрической централизации, которые используются на железных дорогах. Проведенный анализ позволил выявить существующие недостатки в техническом обслуживании стрелочных переводов и подтвердил актуальность и своевременность приведенных исследований и технических решений. Впервые разработана модель электромеханических процессов в стрелочном электроприводе, что позволило дать научное обоснование метода автоматизированного контроля стрелочных приводов по кривой тока, который протекает через двигатель во время перевода стрелки. Правильность результатов и адекватность работы модели подтверждены экспериментальными исследованиями. В работе усовершенствован метод определения диагностических признаков для контроля состояния стрелочных переводов, за счет чего значительно увеличено количество отказов, которые можно выявлять по кривой тока. С помощью диагностических признаков которые определены по временной и частотной характеристике тока перевода стрелки можно выявлять отказы в стрелочном приводе и стрелочном переводе с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения. Для стрелочных переводов выявлены диагностические признаки отказов для четырнадцати неисправностей. Впервые выполнено математическое описание временной зависимости тока перевода стрелки с помощью интерполяции сплайнами. Это дает возможность создания системы контроля состояния стрелочных переводов, путем сравнения временной зависимости тока измеренной при переводе стрелки и образцовой временной зависимости тока, для чего были использованы коридоры допустимых значений. Такое сравнение позволяет использовать для определения неисправностей метод допустимых значений и метод интегралов. Также рассмотрена возможность использования нейронных сетей для автоматического контроля стрелочных переводов. Для технической реализации данной задачи была разработана нейронная сеть на многошаровом перцептроне. С помощью нейронных сетей разработана система автоматического поиска неисправностей по временным и частотным диагностическим признакам. Осуществлена техническая реализация системы автоматического контроля стрелочных переводов без выключения стрелок с поездной и маневровой работы станции. Использование данных методов и технических средств позволяет создать систему автоматического контроля состояния стрелочного перевода без участия оператора. Рассмотрена возможность использования данной системы в качества советника для электромеханика при возникновении внезапных отказов в стрелочном переводе. Разработана структура системы диагностирования и контроля всех путевых устройств системы электрической централизации с описанием принципа ее функционирования и алгоритма роботы. Произведена разработка системы контроля состояния стрелочных двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, для использования в ремонтно-технологических участках. При этом была проанализирована существующая технология определения неисправностей двигателей в ремонтно-технологических участках с определением ее недостатков, и разработана схема измерительного стенда. Также приведены типовые нормы времени на ремонт и проверку двигателей при существующей технологии проверки, и затрат времени при использовании системы автоматизированного контроля. Испытания разработанного экспериментального образца системы автоматического контроля показали, что использование такой системы позволяет уменьшить затраты труда и времени на 32,12%, повысить точность измерений, производить прогнозирование возникновения возможных отказов, тем самым предупреждая задержки поездов. Произведен расчет экономического эффекта, эксплуатационных затрат и срока окупаемости системы при ее использовании в ремонтно-технологических участках. Годовой экономический эффект для системы контроля составил 12802 грн., а время окупаемости около одного года. Помимо экономического эффекта, внедрение системы автоматизированного контроля состояния стрелочных переводов дает и социальный эффект, так как в значительной мере уменьшается количество трудоемких ручных операций при плановых профилактических проверках, и уменьшается время нахождения обслуживающего персонала в зоне движения подвижного состава. Предложенные технические решения по повышению безопасности функционирования стрелочных переводов путем автоматизации контроля их параметров, рекомендованы для внедрения на железных дорогах Украины.
ENG: Thesis is devoted to point's maintenance efficiency increase by means of their parameters control automation issues. It is offered methods of automatic point's fault determination by means of the contrastive analysis, the complex analysis of current during switch operation in time and frequency domain with use of Fourier transform, the allowable values method and the integrals method, current's time dependence analysis, artificial neural networks. Essential diagnostic characters for point's state analysis without disconnection from train service is determined, mathematical model of point's electromechanical processes flow is designed, pre-production model of automated hardware and software complex for point's parameters control and stand's preproduction model for motor testing at service and supply section are designed.
Description
Захист – 25 лютого 2011 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
автоматизація контролю, стрілочні переводи, діагностичні ознаки, часова залежність струму переводу стрілки, частотний аналіз, автоматизована система, підвищення ефективності технічного обслуговування, автоматизация контроля, стрелочные переводы, диагностические признаки, временная зависимость тока перевода стрелки, частотный анализ, автоматизированная система, повышение эффективности технического обслуживания, control automation, point, diagnostic characters, current's time dependence during switch operation, frequency analysis, automated system, maintenance efficiency increase, КАТЗ
Citation
Маловічко В. В. Підвищення ефективності технічного обслуговування стрілочних переводів шляхом автоматизації контролю їх параметрів : дис. ... канд. техн. наук : 05.22.20. Дніпропетровськ, 2011 р. 177 c.