ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Д. В. Ефанов, А. А. Лыков

Основы построения и принципы

функционирования систем технического

диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики Учебное пособие             Санкт-Петербург ПГУПС 2012 1 УДК 656.259.9 ББК 32.965 Е90 Рецензенты:

ревизор по безопасности движения поездов филиала ОАО «РЖД» «Октябрьская железная дорога»

И. Б. Тимофеев;

заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, ученый секретарь Петербургского государственного университета путей сообщения В. В. Сапожников Ефанов Д. В.

Основы построения и принципы функционирования систем Е90 технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики : учеб. пособие / Д. В. Ефанов, А. А. Лыков. – СПб. : Петербургский государственный университет путей сообщения, 2012. – 59 с.

ISBN 978-5-7641-0323- Рассматривается проблема повышения надежности функционирования аппаратуры систем железнодорожной автоматики и телемеханики за счет организации технического диагностирования и мониторинга их состояния. Описывается структура систем технического диагностирования и мониторинга, мероприятия по внедрению центров мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, приводятся критерии эффективности их функционирования и пути развития. Освещены актуальные вопросы в области информационных технологий на транспорте.

Предназначено для студентов железнодорожных вузов, обучающихся по специальностям «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» и «Системы обеспечения движения поездов» (для дисциплин «Информационные системы», «Автоматизированные системы управления хозяйством сигнализации и связи», а также при написании дипломных проектов).

УДК 656.259. ББК 32. ISBN 978-5-7641-0323-5 © Ефанов Д. В., Лыков А. А., © Петербургский государственный университет путей сообщения, Cписок используемых сокращений АБТЦ – автоблокировка с тональными рельсовыми цепями АДВ – автомат дискретного ввода АДК-СЦБ – автоматизированная система диагностирования и контроля устройств сигнализации, централизации и блокировки АДСУ – автомат диагностирования сигнальной установки АКНСИ – автомат контроля напряжений и сопротивлений изоляции АКСИ – автомат контроля сопротивлений изоляции АКСТ – автомат контроля сигнальной точки АЛСН – автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия АПК-ДК – аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля АРМ – автоматизированное рабочее место АСДК – автоматизированная система диспетчерского контроля АЦП – аналогово-цифровой преобразователь БДП – безопасность движения поездов БКА – блок контроля автоблокировки БПШ – блок питания штепсельный БС-ДА – блок счетчиков дешифратора автоблокировки ВУФ – вводное устройство фидеров ГАЦ – горочная автоматическая централизация ДГА – дизель-генераторный агрегат ДК – диспетчерский контроль ДЦ – диспетчерская централизация ЖАТ – железнодорожная автоматика и телемеханика ЖАТС – железнодорожная автоматика, телемеханика и связь ЗБФ – защитный блок-фильтр ИСИ – измеритель сопротивления изоляции КДК-СУ – контрольно-диагностический комплекс станционных устройств сигнализации, централизации и блокировки горочной зоны КДС – контроллер дискретных сигналов КДУПС – контроллер диагностики усилия перевода стрелки КЗ – комплекс задач КПТШ – кодовый путевой трансмиттер штепсельного исполнения КТСМ – комплекс технических средств многофункциональный ЛП – линейный пункт МБКО – модуль безопасного контроля и отключения МВУ – модуль выходных усилителей МГП – малое государственное предприятие МСИ – модуль съема информации НИИАС – научно-исследовательский институт автоматики и связи НПП – научно-производственное предприятие НТКД – нормативно-техническая и (или) конструкторская документация ПИК – программируемый индустриальный контроллер ПО – программное обеспечение ПУ РА – питающая установка системы электрической централизации ЭЦ-ЕМ РМ – рабочее место СЗИЦ-Д – сигнализатор заземления индивидуальный цифровой с дополнительным диапазоном СПД-ЛП – система передачи данных линейных предприятий СТ – сигнальная точка СТДМ – системы технического диагностирования и мониторинга СЦБ – сигнализация, централизация и блокировка ТДМ – техническое диагностирование и мониторинг ТО – техническое обслуживание ТРЦ – тональная рельсовая цепь ТЩ – трансформаторный щит УБП – устройство бесперебойного питания УВК РА – управляющий вычислительный комплекс системы электрической централизации ЭЦ-ЕМ УК-ТРЦ – устройство контроля тональных рельсовых цепей УСО – устройство связи с объектом управления ЦМ – центр мониторинга ЦПУ – центральное постовое устройство ЦНИИ – центральный научно-исследовательский институт ЧДК – частотно-диспетчерский контроль ШДМ – технолог центра мониторинга ШД – диспетчер службы автоматики и телемеханики ШН – электромеханик СЦБ ШЧ – дистанция сигнализации, централизации и блокировки ЭЦ – электрическая централизация Эффективность и качество работы железных дорог зависит от многих факторов, в том числе и от качества функционирования устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ). Отказы устройств ЖАТ могут не только приводить к задержкам в движении поездов, но и становиться причиной аварий, крушений и катастроф, т.е. серьезных нарушений безопасности перевозочного процесса. Именно поэтому следует поддерживать высокий уровень надежности в процессе их эксплуатации.

В настоящее время применяются как конструктивные мероприятия по обеспечению надежной работы устройств ЖАТ (использование элементов с низкими потоками отказов, резервирование, диагностирование), так и внешние мероприятия по поддержанию рабочих характеристик устройств ЖАТ в пределах допустимых норм – мероприятия по техническому обслуживанию (ТО).

Стратегия ТО выбирается исходя из возможностей оценки технического состояния устройства: либо оно определяется человеком, либо автоматически – дополнительными средствами контроля. Учитывая тот факт, что в хозяйстве автоматики и телемеханики превалирует релейная техника, в которой не предусмотрены встроенные средства диагностирования, а также в связи с отсутствием перспектив быстрого перевода устройств и систем ЖАТ на компьютерную элементную базу, выполнение операций по определению технического состояния объектов и ТО возлагается на обслуживающий персонал – бригады электромехаников сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ), т. е. реализуется стратегия плановопредупредительного метода ТО. Такая стратегия ТО – весьма дорогая. По некоторым данным [7], стоимость обслуживания за нормативный период эксплуатации в 5–10 раз превышает капитальные вложения в строительство систем ЖАТ, поэтому вектор развития самой области ЖАТ предполагает в будущем переход на более совершенный метод обслуживания устройств – по их фактическому состоянию, что позволит высвободить значительные трудовые ресурсы, уменьшить отрицательные воздействия на технику и, как следствие, получить значительное повышение качества ТО и снижение эксплуатационных расходов. С этой целью на железных дорогах России внедряются системы технического диагностирования и мониторинга (СТДМ) состояния устройств ЖАТ, которые надстраиваются над существующими системами обеспечения движения поездов. Использование СТДМ ЖАТ позволяет в автоматическом режиме контролировать техническое состояние устройств, выдавать информационные сообщения в случае отклонения параметров от допустимых норм, создавая таким образом, предпосылки к переходу на новые методы ТО.

В работе СТДМ важным является процесс выявления предотказных состояний устройств – таких состояний, которые предшествуют отказам.

Своевременная фиксация предотказного состояния способствует предотвращению отказа. С целью обработки диагностической информации и анализа природы возникновения предотказных состояний в инфраструктуре ЖАТ создаются центры технического диагностирования и мониторинга (ЦМ), а в дистанциях СЦБ выделяются специализированные бригады по обработке диагностических данных и обслуживанию устройств СТДМ.

От грамотной работы технологов ЦМ и дистанций СЦБ зависит качество обработки диагностической информации, непосредственно влияющее на снижение числа отказов устройств ЖАТ, что повышает уровень надежности их работы.

В пособии приводятся теоретические основы построения СТДМ, а также рассматриваются практические вопросы их функционирования на железных дорогах России.

1 Техническое диагностирование и мониторинг состояния устройств железнодорожной автоматики и телемеханики 1.1 Методы технического обслуживания При эксплуатации устройств и систем ЖАТ следует обеспечивать необходимый уровень надежности и безопасности. В релейных системах ЖАТ это достигается за счет использования реле первого класса надежности в ответственных цепях и соответствующих схемных решений, включающих мероприятия по проверке всех условий безопасности при реализации технологических операций [21]. В компьютерных системах ЖАТ применяются более совершенные устройства, построенные на микропроцессорной основе. Для достижения высокого уровня надежности их функционирования используются элементная база, имеющая низкую интенсивность потока отказов, средства встроенного контроля и самоконтроля, мероприятия по резервированию отдельных узлов.

Для поддержания высокого уровня безотказности устройств ЖАТ проводятся мероприятия по их ТО. Существует несколько подходов (рис. 1) к организации ТО [2]. Первый подход не требует существенного обслуживания устройства и определяется его наработкой до отказа, не нуждается в больших материальных затратах и большом штате обслуживающего персонала. Такой метод ТО используется при 100%-ном резервировании или когда устройство не выполняет ответственных функций по обеспечению безопасности. Второй подход к ТО – обслуживание, определяемое временными интервалами. Он требует составления плана ТО с установленными сроками проводимых мероприятий, а также наличия специальных бригад по обслуживанию устройств. Этот вид ТО достаточно дорогой и не всегда является оптимальным (операции по ТО могут быть запланированы после фактически свершившегося отказа, т. е. слишком поздно, или, наоборот, могут быть проведены преждевременно). Наиболее совершенным является третий подход к ТО – обслуживание, определяемое фактическим (текущим) состоянием устройства (системы). Он требует наличия средств диагностирования текущего состояния рабочих параметров устройства. Данный метод сравнительно недорогой и не требует многочисленного штата обслуживающего персонала. Более того, обслуживание по фактическому состоянию позволяет максимально использовать ресурс устройств: ремонт и замена производятся не по плану, а в соответствии с наработкой и текущим техническим состоянием.

Рис. 1 Стратегии технического обслуживания На российских железных дорогах используется второй подход, называемый еще планово-предупредительным, или регламентным методом ТО [38]. Он включает в себя ряд мероприятий, проводимых с некоторой периодичностью в соответствии со специально разработанным графиком [17]. Как отмечалось выше, такой подход не всегда оптимален и весьма дорог, кроме того, у обслуживающего персонала имеется соблазн не выполнять или выполнять некачественно часть работ, т. к. зачастую операции по ТО рутинны, а контроль фактического их выполнения отсутствует.

Современным является третий подход – обслуживание устройств по их фактическому состоянию. Для осуществления перехода от регламентного метода ТО к методу обслуживания устройств по их фактическому состоянию необходимо обеспечить непрерывный контроль функциональных узлов за счет встроенных и надстраиваемых средств контроля. Постановка специализированных датчиков в уже действующую релейную технику затруднительна и является весьма затратной, а быстрый переход на применение только микропроцессорной техники, снабженной функцией самоконтроля, невозможен. Ввиду этого актуальным становится использование надстраиваемых средств технического диагностирования и мониторинга (ТДМ).

1.2 Понятия технической диагностики и мониторинга Под технической диагностикой [8] понимается область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объекта – такого состояния, которое характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды значениями параметров, установленных технической документацией на объект.

Процесс определения технического состояния объекта называется техническим диагностированием и характеризуется такими параметрами, как полнота и глубина обнаружения. Полнота обнаружения определяется составом подлежащих выявлению неисправностей (или других отклонений от допустимых норм), а глубина – уровнем идентификации неисправностей [26].

Основными задачами технического диагностирования являются [8]:

• контроль технического состояния объекта (системы);

• поиск места и определение причин отказа (неисправности);

• прогнозирование технического состояния объекта (системы).

Возникновение такого направления, как техническая диагностика, предопределило создание систем непрерывного удаленного контроля технического состояния устройств – мониторинга (от лат. monitor – напоминающий, надзирающий).

В современной инфраструктуре российских железных дорог устройства непрерывного съема данных, сеть передачи, каналообразующие устройства, а также технический персонал по обработке диагностической информации в совокупности представляют систему технического диагностирования и мониторинга (СТДМ) устройств ЖАТ. В п. 3.1 и в приложении 2 рассмотрены этапы исторического развития СТДМ ЖАТ.

1.3 Структура систем технического диагностирования и мониторинга Системой технического диагностирования является совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования (контроля) по правилам, установленным в технической документации [8].

Виды систем технического диагностирования приведены в диаграмме на рис. 2. Так, системы технического диагностирования можно классифицировать по двум признакам: виду диагностирования и степени участия человека в процессе диагностирования. По виду диагностирования различают системы тестового и рабочего (функционального) диагностирования.

К системам рабочего диагностирования относятся системы, в которых процесс определения технического состояния связан с подачей только рабочих воздействий на технический объект без отключения объекта диагностирования от работы [27]. В таком случае средства диагностирования являются пассивными – только воспринимают информацию. В отличие от них в системах тестового диагностирования процесс определения технического состояния объекта связан с подачей специальных тестовых воздействий и кратковременным отключением объекта диагностирования от работы [25], [30]. Системы тестового диагностирования являются активными – вырабатывают тестовые сигналы и фиксируют реакцию диагностируемого объекта. Системы диагностирования могут также быть гибридными и включать в себя как рабочее, так и тестовое диагностирование.

Рис. 2 Классификация систем диагностирования По степени участия человека в процессе диагностирования системы делятся на ручные, автоматизированные и автоматические. Самая высокая доля участия человека – в ручных системах диагностирования. Автоматические системы диагностирования не требуют вмешательства человека в процесс. К системам автоматизированного диагностирования относятся системы с частичным участием человека. Наиболее совершенным является автоматическое диагностирование, т. к. исключает влияние человеческого фактора на результат. Современные СТДМ ЖАТ не имеют достаточно совершенных средств по анализу диагностической информации и требуют частичного вмешательства человека с целью обработки данных.

По виду диагностирования СТДМ ЖАТ относятся к системам рабочего диагностирования (рис. 3). Объект выполняет свои функции: воспринимает входные данные xi и вырабатывает по ним выходные yi. Человек (технолог) не имеет влияния ни на объект диагностирования, ни на средства диагностирования, в его функции входит только анализ диагностической информации. Однако технолог может подсказывать обслуживающему персоналу последовательность действий и сообщать результат диагноза с целью правильной организации работ по скорейшему восстановлению рабочих характеристик контролируемого объекта.

Подобная организация работы СТДМ ЖАТ не является совершенной, но полностью исключает влияние возможных ошибочных действий технолога на объекты управления и позволяет СТДМ ЖАТ выполнять свои функции, в числе которых решение задач диагностики (см. п. 1.2). При этом достигается:

• контроль технического состояния устройств ЖАТ с возможностью фиксации отклонений их рабочих параметров от допустимых норм;

• сокращение количества отказов, благодаря выявлению момента их зарождения на стадии предотказного состояния;

• контроль качества выполнения ТО, а в некоторых случаях – и автоматизация выполнения ТО;

• создание предпосылок к переходу на ТО устройств по их фактическому состоянию;

• сокращение времени на поиск неисправностей и на восстановление работоспособного состояния устройств ЖАТ;

• архивация, хранение, восстановление событий и сбор статистической информации.

2 Классификация и характеристика дефектов устройств железнодорожной автоматики и телемеханики 2.1 Причины снижения надежности устройств Под надежностью понимают свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования [9].

Рассматривая в качестве объекта какое-либо устройство ЖАТ, отметим, что в процессе его работы вероятна потеря функциональных возможностей (например, невозможность перевода стрелки при задании маршрута), т. е. не исключено снижение надежности относительно заданного уровня. Причиной снижения надежности является возникновение события дефекта (повреждения либо отказа) [31].

С точки зрения надежности технический объект может находиться в двух множествах состояний: исправных и неисправных [31]. В исправном состоянии технический объект соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации (НТКД), неисправное же состояние связано с нарушением хотя бы одного из этих требований.

Исходя из последствий дефектов технического объекта, множество неисправных состояний можно разбить на несколько подмножеств: работоспособных, неработоспособных и предельных состояний.

Работоспособное состояние заключается в сохранении в соответствии с НТКД значений всех параметров, характеризующих способность технического объекта выполнять заданные функции. Переход в неработоспособное состояние связан с выходом значений хотя бы одного такого параметра за пределы норм, определенных НТКД. Предельное состояние фиксируется при недопустимости или нецелесообразности дальнейшего применения объекта по назначению. При этом восстановление объекта зачастую невозможно или неприемлемо по моральным или экономическим соображениям.

Среди неработоспособных состояний объектов в системах ЖАТ принято выделять так называемые защитные и опасные состояния [31]. Защитному состоянию соответствует такое состояние технического объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять заданные функции по обеспечению безопасности движения поездов (БДП), соответствуют требованиям НТКД. Опасному же состоянию соответствует состояние технического объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность системы выполнять заданные функции по обеспечению БДП, не соответствует требованиям НТКД.

Во множестве работоспособных состояний выделяется подмножество так называемых предотказных состояний – таких состояний, нахождение в которых технического объекта влечет при дальнейшей эксплуатации неизбежную потерю его работоспособности. Выделение подмножества предотказных состояний позволяет создавать предпосылки для предотвращения событий отказов.

Переходы технического объекта между состояниями характеризуются ухудшением или улучшением рабочих характеристик. Диаграмма на рис. 4 поясняет все возможные переходы технического объекта из состояния в состояние.

Рис. 4 Диаграмма состояний технического объекта Переход 1 из исправного состояния в работоспособное называется повреждением технического объекта. Переход 2 в неработоспособное защитное состояние происходит под воздействием защитного отказа, а переход 3 в неработоспособное опасное состояние – под воздействием опасного отказа. Примером защитного отказа является возникновение ложной занятости рельсовой цепи, перенос красного огня перегонной сигнальной точки при перегорании лампы светофора на предыдущую, сваривание тылового и общего контактов реле. К опасным отказам относятся ситуации ложной свободности рельсовых цепей, включения более разрешающих показаний светофоров вместо менее разрешающих (например, включение зеленого огня вместо желтого при неисправности светофора), перевод стрелки под подвижным составом. Отказ считается опасным, даже если авария не произошла. Наступлению отказа может предшествовать работоспособное предотказное состояние – предотказ (переход 4 на рис. 4). Все вышеперечисленные переходы связаны с ухудшением рабочих характеристик технического объекта. Улучшение функциональных возможностей объекта возможно благодаря событиям восстановления 5 и капитального ремонта 6.

2.2 Отказы и предотказы устройств железнодорожной автоматики и телемеханики При работе технических объектов отказы возникают с различным характером появления (рис. 5). Принято выделять внезапные отказы, перемежающиеся и сбойные, а также отказы постепенные.

Fo2 (t ) а – внезапный; б – перемежающийся; в – постепенный Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта [9], [31]. Подобного вида отказ (см. рис. 5, а) является случайным событием, происходящим в момент времени to, который трудно предсказать. Примерами таких отказов являются обрывы полупроводниковых элементов, перегорание лампочек и пр. Перемежающийся отказ – это многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера (рис. 5, б). Примером перемежающегося отказа является кратковременная ложная занятость рельсовой цепи при нарушении контакта в приварных и обводных соединителях. В отличие от сбоев для устранения перемежающихся отказов не требуется вмешательство человека. Сбои наиболее часто наблюдаются в микроэлектронной технике и связаны с разнообразными внешними факторами, влияющими на работу внутренних элементов (к примеру, изменения в температуре, питающих напряжениях и пр.). Постепенный отказ возникает в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта (рис. 5, в). Такой отказ может быть связан с физическим старением устройства. Примерами являются отказы контактов реле в результате их окисления в процессе продолжительной работы.

Так как постепенные отказы происходят в результате непрерывного ухудшения рабочих параметров технических объектов, их можно прогнозировать. Поэтому среди работоспособных состояний технического объекта выделяется критическое работоспособное состояние, переход в которое влечет за собой скорый переход в неработоспособное состояние (см. п. 2.1).

Выделение критического работоспособного состояния у объектов дает техническому персоналу некоторое время на выбор технологии ремонта и восстановление рабочих характеристик объекта до наступления отказа.

Переход технического объекта в такое состояние принято называть предотказом, а само состояние – предотказным состоянием.

Предотказное состояние – такое работоспособное состояние объекта, когда хотя бы один из параметров, характеризующих его способность выполнять заданные функции, достигает граничного значения, определенного НТКД, при котором не может быть гарантирована работоспособность объекта при дальнейшем изменении данного параметра.

Рис. 6 иллюстрирует понятие предотказного состояния технического объекта. Функция F (t ) является некоторой рабочей характеристикой технического объекта. При изменении F (t ) во времени рано или поздно значения параметров ухудшаются, приближаясь к границам работоспособного состояния. В момент времени t1 фиксируется предотказное состояние объекта. Объект тем самым переходит в область своих работоспособных предотказных состояний и при дальнейшем сохранении тенденций ухудшения характеристик в момент времени t2 отказывает. Наличие граничных зон предотказных состояний Fп1 (t ) и Fп2 (t ) позволяет при наличии средств контроля зафиксировать предотказ, а обслуживающему персоналу дистанций СЦБ вмешаться в работу технического объекта для предотвращения отказа.

Множества предотказных состояний технического объекта обозначены на рис. 6 одиночной штриховкой, тогда как множеству работоспособных и исправных состояний соответствует двойная штриховка. Вся заштрихованная область представляет собой множество безотказных состояний технического объекта (всех исправных и работоспособных состояний технического объекта).

Рис. 6 Предотказное состояние технического объекта При фиксации предотказного состояния необходимо учитывать характер изменения параметров технического объекта. В случае если тенденция ухудшения рабочих параметров не сохраняется, а сами параметры достигли граничных норм, возможна фиксация большого числа «ложных»

предотказных состояний, т. е. таких состояний, которые не влекут за собой потери работоспособности.

Приведем пример предотказного состояния устройств ЖАТ.

Для нормальной работы тональной рельсовой цепи (ТРЦ) напряжение на выходе генератора должно оставаться в заданных пределах U min и U max. Так, для рельсовой цепи без изолирующих стыков длиной l =1000 м и несущей частотой fн = 480 Гц граничные значения напряжений на выходе генератора следующие: U min = 3,72 В и U max = 4,6 В. Постепенное уменьшение этого напряжения приводит к тому, что работа ТРЦ по достижении граничного значения U p становится неустойчивой. Дальнейшее сохранение характера изменения напряжения генератора влечет за собой отказ – возникновение ложной занятости рельсовой цепи вследствие выключения путевого приемника.

Отказы непосредственно определяют такое важное свойство устройств и систем ЖАТ, как безопасность. Оно обусловливает и безопасность самого перевозочного процесса.

Безопасность объектов ЖАТ – это их свойство непрерывно сохранять исправное, работоспособное, предотказное или защитное состояния в течение некоторого времени или наработки.

2.3 Классификация отказов по возможностям их предотвращения При организации непрерывного контроля за изменением рабочих параметров устройств ЖАТ существенно снижается число отказов за счет выявления их на стадиях зарождения.

Отказы устройств ЖАТ нарушают работоспособность систем в целом. При этом, если отказ имеет внешнее проявление (к примеру, короткое замыкание изолирующего стыка влечет за собой выключение путевых реле смежных рельсовых цепей – ложную занятость), то он является обнаруживаемым, в противном случае отказ считается необнаруживаемым (например, односторонний пробой изоляции в гарнитуре стрелочного электропривода без проведения измерений может остаться незамеченным; если впоследствии произойдет двусторонний пробой, то эти отказы приведут к ложной занятости рельсовой цепи). Необнаруживаемые отказы с течением времени могут накапливаться, их комбинация может приводить к трудно прогнозируемым последствиям, поэтому число потенциальных необнаруживаемых отказов на практике стараются снизить, используя правила построения систем ЖАТ и мероприятия по сертификации устройств. Необнаруживаемые и обнаруживаемые отказы могут возникать в устройствах ЖАТ, оснащенных и не оснащенных датчиками контроля. Вероятность обнаружения отказа в случае непрерывного контроля значительно выше, чем при его отсутствии (человек не может выполнять ТО непрерывно или с небольшим периодом в отличие от системы). И в том и в другом случае не исключено возникновение непредотвращаемых отказов. Их первопричиной могут являться:

• внезапный характер возникновения отказа (например, перегорание лампы светофора);

• конструктивные особенности системы контроля (к примеру, потеря работоспособности датчиков контроля или каналообразующей аппаратуры, несовершенство методов обработки диагностической информации, невозможность фиксации события ввиду недостаточной полноты контроля и пр.);

• несвоевременная реакция обслуживающего персонала на отклонения рабочих параметров от нормы (это может быть в результате недостаточности времени для предотвращения неисправности, из-за халатного отношения обслуживающего персонала к работе и пр.).

На рис. 7 приведена классификация отказов по возможности их обнаружения и предотвращения [15].

Выявление предотказных состояний в СТДМ ЖАТ является наиболее важным аспектом, позволяющим судить об эффективности ее работы [43]. Число происходящих отказов находится в некоторой зависимости от числа фиксируемых предотказов и с увеличением их числа уменьшается.

К примеру, для участка железнодорожной линии между Санкт-Петербургом и Москвой, оборудованного системой АПК-ДК СТДМ, зависимость снижения числа возникших отказов от зафиксированных предотказов иллюстрируется диаграммой на рис. 8. В 2007 году на 4328 предотказов приходилось 693 отказа, а в 2010 году на 10 983 предотказа – 290 отказов. Число зафиксированных предотказов возросло в 2,54 раза, а число отказов сократилось в 2,39 раза.

Рис. 8 Динамика снижения отказов за счет роста числа обнаруживаемых предотказов на скоростной магистрали Санкт-Петербург – Москва 3 Особенности построения и функционирования систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики 3.1 Многообразие систем технического диагностирования и мониторинга на железных дорогах России Первым подобием современных СТДМ явились системы диспетчерского контроля (ДК), возникшие в 50–70-е годы XX века: ДК-ЦНИИ- (Диспетчерский контроль Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта, год создания – 1949), БДК-ЦНИИ- (быстродействующая система, созданная тем же институтом; год создания 1957), ЧДК (частотно-диспетчерский контроль, созданный конструкторским бюро хозяйства автоматики и телемеханики; год создания – 1966).

Все вышеперечисленные системы имеют только возможности контроля за состоянием дискретных параметров ЖАТ [36].

Бурное развитие микропроцессорной техники во второй половине XX века дало возможность съема аналоговых диагностических данных о состоянии широкого спектра устройств (возникли аналого-цифровые преобразователи). В середине 80-х годов XX века начинаются первые работы по автоматизации процесса ТО устройств ЖАТ на советских железных дорогах [20]. Дальнейший научно-технический прогресс позволил синтезировать и реализовывать малогабаритные, компактные и надежные датчики телеизмерения. Даже сегодня происходит их непрерывная модернизация, направленная не только на расширение функциональных возможностей, но и на уменьшение габаритов.

Только постановка внешних датчиков контроля не решала проблему – иначе диагностические данные можно было бы обрабатывать только в тех местах, где они установлены (т. е. на конкретном объекте ЖАТ). С целью централизации диагностической информации датчики контроля стали объединять в сеть. Потребовалось создание концентраторов диагностической информации, трактов передачи данных на значительное расстояние, а также привлечение сотрудников дистанций СЦБ для обслуживания созданной сети и анализа диагностической информации. Все вместе они образовали СТДМ.

С появлением СТДМ возник целый класс систем ЖАТ (рис. 9). Конструктивно СТДМ являются надстройкой над существующими системами управления движением поездов и занимают верхний иерархический уровень.

Наибольшее распространение на сети железных дорог Российской Федерации получили следующие СТДМ:

• СТДМ «Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля» (АПК-ДК СТДМ), разработанная отраслевой научноисследовательской лабораторией кафедры «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения совместно с ООО «Компьютерные информационные технологии»[12], [13], [20], [24];

• Автоматизированная система диспетчерского контроля (АСДК), разработанная совместно институтом «Гипротранссигналсвязь» и ООО «Сектор» [3]–[6], [29];

• Автоматизированная система диагностирования и контроля устройств сигнализации, централизации и блокировки (АДК-СЦБ), разработчик НПП «Югпромавтоматизация» [33], [40]–[42];

• Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля (АПК-ДК), разработанный отраслевой научно-исследовательской лабораторией кафедры «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения совместно с ЗАО «МГП «ИМСАТ» [1], [10].

Особое место занимает система контроля и автоматизации процессов на сортировочных горках – Контрольно-диагностический комплекс станционных устройств СЦБ горочной зоны (КДК СУ ГАЦ), разработчик – Ростовский филиал ОАО «НИИАС» [32], [44]. Данная система, помимо функций автоматизации сортировочных процессов, выполняет и функции диагностирования устройств. Кроме того, КДК СУ ГАЦ является единственной системой диагностирования и мониторинга устройств сортировочных горок.

Причиной такого многообразия СТДМ являются большие объемы различных устройств СЦБ, расположенных по всей территории страны, разрозненность ученых 90-х годов XX века, стоявших у истоков создания СТДМ, попытки реализации различных подходов к обработке диагностической информации, разные взгляды на объемы снимаемой информации.

В табл. 1 приведены сравнительные характеристики современных СТДМ.

Системы удаленного контроля состояния устройств железнодорожной автоматики и телемеханики

ЧДК, ДК-ЦНИИ АПК-ДК СТДМ АСДК АПК-ДК АДК-СЦБ КДК-СУ

Иерархическая, Иерархическая, Иерархическая, Иерархическая, Иерархическая, Иерархическая, Структура АРМ отображения информации Уровень автоматизации процесса анализа диагностической информации информация технологического технологического технологического технологического технологического Полнота контроля светофоров самодиагностиро- самодиагностиро- самодиагностиро- самодиагностиро- самодиагностирои рельсовых цепей вание, аналоговые вание, аналоговые вание, аналоговые вание, аналоговые вание, аналоговые прогнозирования встроенных систем принятия решения за выполнением ТО 3.2 Организационная структура систем технического диагностирования и мониторинга Организационная структура всех СТДМ ЖАТ схожа (рис. 10): они строятся по иерархическому принципу в виде многоуровневых систем (в АСДК и КДК СУ разработчики выделяют два уровня, в остальных системах – три). На уровне низовой автоматики осуществляется сбор информации о состоянии устройств СЦБ, таким образом, данный сегмент можно условно назвать уровнем «зарождения» диагностической информации. Он включает в себя специализированные датчики, подключаемые к устройствам СЦБ:

• на станциях – на посту электрической централизации (или в транспортабельных модулях);

• на перегонах и переездах – в релейных шкафах (при их наличии).

Датчики опрашиваются не непрерывно, а периодически, однако фактически процесс мониторинга можно считать непрерывным ввиду того, что общее время наблюдения за устройствами СЦБ многократно превышает период опроса датчиков. Датчики либо сами посылают собранные данные на платы концентратора информации (например, так делает АКСТ), либо в ответ на запрос, инициируемый самим концентратором (например, опрос датчика ПИК-10). В концентраторе, расположенном на посту электрической централизации, производится первичная обработка диагностической информации и ее трансляция по тракту передачи данных в концентратор информации центрального поста, расположенный в здании дистанции СЦБ. Этот уровень СТДМ принято называть уровнем связи.

Концентратор центрального поста служит для получения, обработки и архивирования диагностической информации. Отсюда, кроме того, информация передается на дорожный сервер мониторинга.

Для централизованной обработки диагностической информации в пределах железных дорог организуются центры технического диагностирования и мониторинга (ЦМ), технологи которых оперативно реагируют на проявления отказов и предотказов, а также координируют действия обслуживающего персонала дистанций СЦБ [23], [24], [33], тем самым способствуя повышению эффективности работы устройств СЦБ.

Анализируя вышесказанное, можно сделать вывод о том, что СТДМ функционируют в общем случае на двух уровнях: дистанции СЦБ и ЦМ.

3.3 Центры технического диагностирования и мониторинга 3.3.1 Цели и задачи центров мониторинга Функционирование ЦМ на железных дорогах России преследует реализацию основной концепции СТДМ – повышение надежности работы устройств СЦБ, непосредственно обеспечивающих безопасный перевозочный процесс, за счет оперативного контроля их технического состояния.

При этом решаются поставленные перед СТДМ задачи (см. п. 1.3).

диагностирования и Центр технического линии ЖАТС, Согласованная работа технологов ЦМ и обслуживающего персонала дистанций СЦБ впоследствии даст возможность перехода на новые технологии обслуживания устройств ЖАТ. Воплощение последнего в жизнь само по себе выведет качество работы устройств ЖАТ на новый уровень.

При этом возрастет степень автоматизации (контроль состояния, измерения, анализ и пр.), что снизит и возможность воздействия человека на устройства ЖАТ, в результате уменьшится риск нарушения безопасности перевозочного процесса в целом [15].

Таким образом, роль ЦМ в становлении современных методов технической эксплуатации устройств ЖАТ на железных дорогах высока.

3.3.2 Организационная структура центров мониторинга на примере ЦМ Октябрьской железной дороги В настоящее время ЦМ являются подразделениями дирекций инфраструктуры. В любом ЦМ есть начальник и технологи-аналитики (ШДМ), за каждым из которых закрепляется определенный участок контроля. Рассмотрим принципы работы ЦМ на примере действующего ЦМ на Октябрьской ж. д.

ЦМ территориально расположен в центре Санкт-Петербурга в здании единого центра управления перевозками Октябрьской ж. д. (Московский вокзал). Организационная иерархия ЦМ подразумевает подчинение технологов-аналитиков начальнику ЦМ, а последнего – высшим должностным лицам дирекции инфраструктуры Октябрьской ж. д. Каждый технолог закреплен за группой дистанций СЦБ, качество функционирования устройств ЖАТ в которых он и поддерживает. Анализируя возникающие диагностические ситуации, технологи вырабатывают рекомендации бригадам ТО дистанций СЦБ по поддержанию надежной работы устройств СЦБ или устройств самих СТДМ.

Для помощи технологам ЦМ и дистанций СЦБ разработчики СТДМ организуют сервисные центры, инженеры которых включаются в работу в случаях развития неразрешимых ситуаций в работе ЦМ и при необходимости корректировки программного обеспечения (ПО) СТДМ.

Технологи ШДМ-1 и ШДМ-2 анализируют состояние устройств ЖАТ в дистанциях СЦБ на линии Москва – Бусловская, технолог ШДМ- занимается обработкой данных на участке Санкт-Петербург – Кошта, технолог ШДМ-4 отвечает за направление Мга – Усть-Луга, ШДМ-5 – Свирь – Мурманск. Отдельно технологи ШДМ АПК-ДК и ШДМ КТСМ контролируют состояние устройств АПК-ДК и КТСМ* на всех объектах контроля.

Каждый технолог связан с главным диспетчером хозяйства автоматики и телемеханики (рис. 11).

                                                             КТСМ – комплекс технических средств многофункциональный; предназначен для поддержания надежности работы подвижного состава железных дорог, в его функции входит контроль нагрева буксовых узлов, обнаружение дефектов поверхностей катания колесных пар, фиксация негабаритностей и пр.

Рис. 11 Структура центра мониторинга В перспективе не исключено введение должности ведущего технолога-аналитика, который будет выделять важную информацию о состоянии устройств СЦБ, помогать технологам в сложных ситуациях, консультировать сменных технологов и работников дистанций СЦБ [43].

3.3.3 Особенности организации центров мониторинга при использовании различных систем технического диагностирования и мониторинга в пределах одной дороги На Октябрьской ж. д. эксплуатируется одна СТДМ – АПК-ДК. Процесс передачи, приема и обработки данных в этом случае достаточно прост. Сложнее обстоит дело, когда в пределах одной дороги или дистанции СЦБ действует сразу несколько СТДМ. Так, к примеру, при организации ЦМ Куйбышевской ж.д. в 2008–2009 гг. прием данных был осуществлен от систем АПК-ДК СТДМ, АСДК и АДК-СЦБ. Здесь ключевой была проблема унификации передачи и отображения данных [39]: количества состояний индикаторов объектов контроля, единиц измерения параметров, наименований технологических ситуаций предусмотренных в каждой СТДМ.

Унификация данных позволяет не перевооружать объекты ЖАТ новыми датчиками съема диагностической информации, а использовать устройства действующих СТДМ. При этом достигается решение таких трудоемких задач, как адаптация ПО, его отладка, пуск в опытную и постоянную эксплуатацию.

Технологию организации передачи данных по унифицированному протоколу покажем на примере стыковки данных между системойпередатчиком АДК-СЦБ и системой-приемником АПК-ДК СТДМ.

В ПО АПК-ДК СТДМ в виде отдельного модуля был внедрен редактор стыковки данных. Задачей инженера-проектировщика АПК-ДК СТДМ является мнемоническое отображение схематического плана станции (или перегона) со всем необходимым перечнем индикаторных ячеек технологического назначения, по которым будет производиться увязка данных. Каждый объект на схеме станции (или перегона) обладает своими атрибутами:

количеством цветов в индикации, набором диагностических параметров (единиц измерений и значений границ допустимых в эксплуатации норм) и уникальным идентификатором в базе данных.

После получения схематического плана объекта увязки данных производится непосредственная стыковка. После согласования с разработчиками СТДМ, отправляющей данные по унифицированному протоколу передачи, инженер-проектировщик системы, обеспечивающей прием данных, считывает информацию. Как только процесс увязки заканчивается, инженер-проектировщик проверяет правильность ее проведения. На данном этапе выявляются возможные ошибки в передаваемой или принимаемой диагностической информации, а также недостатки ПО.

После проведения всех проверок результаты увязки данных сохраняются, информация переначитывается в редакторе проектировщика АПКДК СТДМ, и сервер с ПО той дистанции СЦБ, на которой производились работы, перезапускается. На этом процесс передачи данных заканчивается.  3.3.4 Современные центры мониторинга Первый ЦМ возник в начале XXI века (строился с 2003 года, а в постоянную эксплуатацию сдан в конце 2007 года) на Октябрьской ж. д. в Санкт-Петербурге (рис. 12) [20]. Его строительство обусловливалось необходимостью централизации диагностической информации, а также поставленными задачами, решение которых позволило бы анализировать отказы, предотказы и технологические ситуации, возникающие при работе систем ЖАТ. Результатом работы ЦМ стало сокращение числа отказов устройств ЖАТ более чем вдвое (см. п. 2.3). Качественная работа ЦМ Октябрьской ж. д.

по сей день позволяет организовывать безопасное и бесперебойное движение скоростных поездов на магистрали Санкт-Петербург – Москва [43].

Рис. 12 Первый центр мониторинга устройств ЖАТ К концу первого – началу второго десятилетия XXI века ЦМ внедрены еще на пяти железных дорогах Российской Федерации. Более ранние – «ровесники» ЦМ Октябрьской ж. д. – ЦМ Западно-Сибирской и СевероКавказской ж.д. построены в Новосибирске и Ростове-на-Дону. Чуть позже были спроектированы и построены ЦМ на Московской, Куйбышевской и Горьковской ж. д. (Москва, Самара, Нижний Новгород). Строится ЦМ на Северной ж. д.

ЦМ Октябрьской ж. д. полностью базируется на АПК-ДК СТДМ, а ЦМ Северо-Кавказской ж. д. – на АДК-СЦБ. Построение же ЦМ на других железных дорогах несколько осложнилось тем, что к моменту строительства в пределах одной дороги функционировало несколько СТДМ. Например, на Западно-Сибирской ж. д. это АПК-ДК СТДМ, АДК-СЦБ, также дорога полностью оборудована низкофункциональной системой СПД-ЛП*.

Средством отображения диагностической информации в ЦМ является автоматизированное рабочее место (АРМ) АПК-ДК СТДМ – комплекс задач «Мониторинг» (рис. 13). Данное АРМ устанавливается на компьютеры технологов и позволяет им просматривать диагностическую информацию в пределах всей дороги. С целью централизации контроля в помещении ЦМ устанавливается табло коллективного пользования (рис. 12), на которое выводятся основные показатели работы дистанций СЦБ и дороги в целом.

                                                             СПД-ЛП – система передачи данных линейных предприятий.

3.4 Автоматизированные рабочие места технологов центров мониторинга на примере комплекса задач «Мониторинг»

КЗ «Мониторинг» представляет собой автоматизированное рабочее место, позволяющее просматривать диагностическую информацию в различных масштабах [13]: от всей сети железных дорог России, конкретной железной дороги, определенного участка до станции (перегона) и сложного технического объекта (например, электропитающей установки). Переходы от менее детализированных объектов к более детализированным и наоборот осуществляются манипулятором «мышь».

Используемые обозначения состояний диагностируемых объектов приняты согласно действующему отраслевому стандарту [37] (рис. 14)*:

Простейшим звеном контроля является отображение станции (перегона), где индицируется состояние устройств ЖАТ (наличие электропитания, режим горения сигналов, контроль предохранителей, сигнализаторов заземления и т. д.), мнемосхема путевого развития со всеми устройствами ЖАТ (повторителями светофоров, границами рельсовых цепей, устройствами ограждения и пр.) с указанием их технического состояния и численными данными измерений (рис. 15).

КЗ «Мониторинг» выполнен с учетом психологических особенностей восприятия цветов человеком: наиболее тревожное состояние указывается красным мигающим цветом, а нахождение объекта в исправном состоянии – зеленым либо белым цветами. Так, в индикации рельсовых цепей выделяются несколько цветов: красный, сигнализирующий о логической занятости; желтый – о замкнутости стрелочно-путевой секции или участка пути в маршруте; желтый мигающий, обозначающий режим искусственной разделки секции; черный – свободность рельсовой цепи; серый – потерю диагностической информации. Для светофоров горение разСерый цвет, характеризующий неисправности СТДМ, на рисунках не показан.

решающих показаний указывается зеленым цветом, запрещающего показания – красным, потеря диагностической информации – серым. Стрелки в плюсовом положении подсвечиваются зеленым, в минусовом – желтым цветами. На отображении станции присутствуют также индикаторы стрелочных коммутаторов, стиль представления которых аналогичен исполнению пультов манипуляторов дежурных по станциям (зеленый – плюсовое положение, желтый – минусовое, красный – потеря контроля).

Кроме дискретной информации о состоянии устройств ЖАТ в КЗ «Мониторинг», можно видеть результаты предусмотренных разработчиком измерений, например, напряжения на путевых элементах рельсовых цепей, напряжение источников питания и пр. Они высвечиваются цифрами, вписанными в прямоугольное поле. В случае, если измеренное значение находится в норме, цифры горят черным цветом, предотказное состояние обозначается желтым мигающим цветом измеренного значения в индикаторе, выход за границы работоспособности – красным мигающим цветом измеренного значения в поле индикатора.

Помимо информации о состоянии всех объектов контроля на станции, КЗ «Мониторинг» выдает сообщение об общем числе отказов и предотказов, возникших на станции и на текущий момент не устраненных, что показывается большими цифрами справа от наименования станции: красный шрифт соответствует числу отказов, желтый – числу предотказов.

С целью удобства восприятия информации для сложных объектов ЖАТ вводятся дополнительные окна отображения диагностических данных:

• управляющего вычислительного комплекса микропроцессорной централизации (рис. 16);

• электропитающей установки (рис. 17);

• устройства бесперебойного электроснабжения (рис. 18);

• дизель-генераторного агрегата (рис. 19);

• сигнальных точек (рис. 20), оборудованных устройствами БКА и • состояния самих устройств СТДМ (самодиагностирование) (рис. 21).

Во всех окнах отображения сложных объектов (рис. 16–21) показаны взаимозависимости элементов внутренней структуры и их технические состояния, указаны пути протекания токов, рядом с контролируемыми элементами при необходимости выводится измерительная информация. Используемые на рис. 16–21 цвета соответствуют принятым обозначениям на рис. 14.

ПТ НПТ ВС

УБП ЭЦ УБП АБТЦ ДГА ПУ РА АБТЦ

ПТ НПТ ВС

Медведево

ЧКЖ ЧМКЖ ЧБКЖ НКЖ

На отображении управляющего вычислительного комплекса (рис. 16) структурно показаны основные блоки УВК РА* и связи между ними. Три рабочих места дежурного по станции (РМ) связаны между собой и блоками центральных постовых устройств (ЦПУ). В исправном состоянии все линии связи подсвечиваются зеленым цветом, сигнализация красным цветом соответствует случаям возникновения нарушений в работе. Для контроля триад модулей съема информации (МСИ), модулей выходных усилителей (МВУ), а также модулей безопасного контроля и отключения (МБКО) предусмотрены ячейки, при исправности каждого из объектов горящие зеленым цветом, а в случае отказов загорающиеся красным.

Для энергоснабжения предусмотрено сразу несколько окон контроля:

электропитающей установки (рис. 17), устройств бесперебойного питания (рис. 18) и дизель-генераторных агрегатов (ДГА) (рис. 19). В питающей установке условными обозначениями показаны пути протекания токов – по зеленому цвету линий можно определить объекты, от которых осуществляется питание (например, на рис. 17 это фидер 2, при этом напряжение в фидерах и 3 также присутствует (см. зеленые линии в устройстве ввода питания фидеров ВУФ1 и ВУФ3). Кроме того, на виде отображения питающей установки отдельно показан трансформаторный щит (ТЩ), где выведены полюсы питания. При необходимости технолог может включить режим просмотра измерительной информации по данным объектам. Наведение курсора мыши на измерительное поле выводит подсказку о том, какой именно параметр измеряется.

В нижней части рис. 17 можно увидеть устройство бесперебойного питания (УБП). Двойным щелчком мыши по полю УБП (см. рис. 15 и рис. 17) можно перейти на отображение его контроля (рис. 18), где представлена не только структура УБП, но и набор индикаторов состояния входящих в него элементов (см. рис. 18). При необходимости технолог также может вывести измерительную информацию в УБП на развернутое окно с отображением.

Контроль ДГА с целью концентрации диагностической информации о сложном объекте также выведен в отдельном окне, разворачивающемся при двойном щелчке на соответствующем поле на отображении станции или питающей установки (рис. 19).

Одним из новшеств в КЗ «Мониторинг» является отображение и контроль автомата диагностики сигнальных установок (АДСУ), устанавливаемого взамен автоматов контроля сигнальных точек (АКСТ). На рис. 20 условно даны две смежные рельсовые цепи и рядом стоящий светофор. Здесь структурно показан принцип действия рельсовой цепи, а также пути протекания токов при четном и нечетном направлениях движения поездов. По сравнению с предыдущими отображениями здесь есть уникальные индикаторы состояния реле и кодовых путевых трансмиттеров (КПТШ). Стрелка реле направлена вверх и горит зеленым при включенном состоянии реле, в противном случае – стрелка направлена вниз. Индикатор КПТШ показывает цвет, соответствующий вырабатываемому им коду (З, Ж или КЖ).

                                                             Управляющий вычислительный комплекс в системе ЭЦ-ЕМ.

Рис. 16 Отображение управляющего вычислительного комплекса микропроцессорной Рис. 17 Отображение электропитающей установки Рис. 18 Отображение устройства бесперебойного питания Рис. 19 Отображение контроля дизель-генераторного агрегата Рис. 20 Отображение устройства контроля сигнальных точек (АДСУ) П. положение Мониторинг

ДГА Д ДГА Д ДГА Д

ДГА А ДГА А ДГА А

ДГА Д ДГА Д ДГА Д

ДГА А ДГА А ДГА А

УБП Д УБП Д УБП Д

УБП Д УБП Д

Рис. 21 Отображение самодиагностирования СТДМ в комплексе задач «Мониторинг»

Для организации контроля состояния самих устройств СТДМ предусматривается окно самодиагностирования системы. Здесь фактически индикаторами показаны состояния всех устройств съема диагностической информации в пределах одной дистанции СЦБ, а также взаимосвязи между концентраторами. В нормальном состоянии (когда все устройства СТДМ исправны) все индикаторы горят черным цветом. В случае потери работоспособности одним из устройств съема данных ячейка возле наименования станции загорается желтым цветом (см. концентратор информации станции «Спирово» на рис. 21). При отказе всех устройств съема данных на станции или самого концентратора ячейка горит красным. Для контроля состояния сервера предусмотрено отдельное поле: здесь индицируется состояние самого сервера и ПО АРМ.

Кроме указанных выше устройств, отдельные окна отображения данных в КЗ «Мониторинг» предусмотрены для ячеек диагностирования пожарной сигнализации, сигнализаторов заземления, фиксации отмены маршрутов.

Такая структура КЗ «Мониторинг» позволяет централизовать диагностическую информацию от устройств контроля, относящихся к одному объекту, что обеспечивает удобство при использовании АРМ.

3.5 Методы обработки диагностической информации Ввиду низкой степени автоматизации процесса обработки диагностической информации в основном используется «ручной» способ. Технологи дистанций СЦБ и ЦМ анализируют возникающие диагностические ситуации, а также выдают рекомендации электромеханикам СЦБ по поддержанию и восстановлению работоспособного состояния устройств СЦБ. Такой подход в обработке диагностической информации недостаточно эффективен, т. к. включает в себя «человеческий фактор» (психологическое и физическое состояние технолога может влиять на процесс обработки данных).

Разработчиками СТДМ ведутся работы по автоматизации процесса анализа диагностической информации. Например, в АПК-ДК СТДМ используется логико-временная модель обработки диагностической информации по состоянию индикации в АРМ технолога [14], [16]. Модель описывает во времени изменение состояний совокупности индикаторов устройств СЦБ. По последовательности изменений СТДМ делает вывод о возникновении той или иной диагностической ситуации.

В качестве средства создания модели выступает граф переходов, вершины которого характеризуют состояния индикаторов устройств СЦБ, а дуги – возможные переходы. Модель реализуется на программном уровне и интегрируется в ПО АПК-ДК СТДМ. Ее внедрение позволяет контролировать ситуации нарушения в работе устройств СЦБ, а также факты проведения и автоматизации ТО устройств СЦБ.

Разработчиками АДК-СЦБ применяется логико-временная обработка данных, основанная на создании модели представления зависимостей между диагностическими состояниями устройств СЦБ [11]. Используется вероятностный подход к причинно-следственным связям между диагностическими состояниями устройств СЦБ.

3.6 Элементная база систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики Для построения СТДМ ЖАТ используется специальная элементная база, включающая в себя оборудование нижнего, среднего и верхнего иерархических уровней.

Рассмотрим оборудование, предназначенное для диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ, на примере системы АПК-ДК СТДМ. Условно можно подразделить все оборудование на два класса:

• датчики съема диагностической информации;

• аппаратура концентрации, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

Датчики съема диагностической информации устанавливаются на стативах постов электрических централизаций, в транспортабельных модулях, в релейных шкафах перегонов (при их наличии) и переездов. Подключение датчиков производится таким образом, чтобы любая их неисправность не могла привести к мешающему влиянию на контролируемые устройства.

Датчики съема диагностической информации – универсальные в том смысле, что могут быть использованы в любой СТДМ. Каждый разработчик сам выбирает датчики, проектирует их подключение к устройствам СЦБ, расширяет множество элементной базы датчиками собственной разработки. Различия между СТДМ, особенности датчиков съема данных и подключения к устройствам СЦБ подробно рассмотрены в [22]. Там же, в приложениях, можно найти примерный каталог контролируемых устройств СЦБ и их параметров. В табл. 2 приведен каталог устройств съема диагностической информации, применяемых в АПК-ДК СТДМ, указано их назначение, местоположение и некоторые особенности [19].

Второй класс аппаратуры СТДМ составляют концентраторы диагностической информации линейных и центральных постов, тракты передачи данных, серверы мониторинга.

Концентраторы диагностической информации выполняются на промышленных компьютерах Advantech, включающих в себя шины плат расширения PCI и ISA (до 13 шт.). Для увязки концентратора с датчиками съема диагностических данных, связевым оборудованием и сервером мониторинга используются различные платы, основное назначение которых – ввод/вывод данных, организация дополнительных портов, согласование оборудования.

В АПК-ДК СТДМ применяются высоконадежные платы Advantech [19].

индустриальный Измерение напряжения многоканальный Измерение напряжения контроля на входах путевых приемканалов, на 1 порт концентратональных ников, выходах путевых рельсовых цепей генераторов, выходах многоканальное путевых фильтров и входах Для организации связи между концентраторами используются модульные маршрутизаторы и модемы. Их также существует несколько типов.

Наиболее распространенным является модульный маршрутизатор ММ201, длина линии связи при его использовании может достигать 12 км [19].

3.7 Техническое обслуживание систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики Наличие своей элементной базы у СТДМ обуславливает появление некоторых мероприятий по ТО данных объектов. В Инструкции по обслуживанию устройств СЦБ [17] в сравнении с предыдущим ее изданием присутствуют новые виды работ по техническому обслуживанию устройств СТДМ, направленные на поддержание их работоспособности (чистка устройств, проверка правильности их функционирования и пр.).

Кроме того, постоянная модификация ПО и аппаратной составляющей СТДМ потребовала создания специализированных сервисных центров по поддержке качества функционирования СТДМ. Сервисные центры организуются разработчиками СТДМ и призваны решать проблемы, связанные с наращиванием и совершенствованием ПО (внедрение новых объектов контроля, корректировка существующего ПО, добавление новых функций по логической обработке диагностических данных и пр.). Технологи сервисных центров вносят необходимые исправления в ПО, анализируют возникающие диагностические ситуации, а также помогают в работе технологам ЦМ и дистанций СЦБ.

3.8 Достоинства и недостатки систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики Среди достоинств СТДМ выделяют следующие основные:

• организация непрерывного контроля состояния устройств СЦБ с выдачей информационных сообщений и индикацией отклонения рабочих параметров от допустимых норм;

• организация контроля качества проведения ТО устройств СЦБ, а также автоматизация некоторых видов работ по их обслуживанию;

• возможность «наращивания» ПО;

• простота сопряжения с микропроцессорными устройствами ЖАТ;

• создание предпосылок для перехода к перспективным технологиям обслуживания, например, к обслуживанию устройств по их фактическому состоянию.

Из недостатков СТДМ можно отметить:

• наличие специального ПО и большого количества применяемых датчиков съема диагностической информации, требующих постоянной сервисной поддержки разработчиком;

• необходимость создания бригад по обслуживанию устройств СТДМ в дистанциях СЦБ, необходимость выделения рабочих мест • недостаточная полнота и глубина контроля некоторых устройств СЦБ, что непосредственно влияет на предотвращение неисправностей, а в случае возникновения отказов – на время их поиска;

• контроль состояния устройств СЦБ осуществляется по постовой аппаратуре и по аппаратуре релейных шкафов, однако по статистике чаще отказывают именно напольные объекты ЖАТ (рельсовые цепи, стрелочные электроприводы, светофоры и пр.);

• низкое качество работы каналообразующей аппаратуры СТДМ, ввиду чего часто происходит потеря контроля устройств СЦБ;

• низкий уровень автоматизации процесса технического обслуживания и процесса обработки диагностической информации;

• выявление большого числа ложных предотказных состояний;

• отсутствие интегрированных в АРМ технологов систем поддержки принятия решения, снижающих влияние человеческого фактора при поиске неисправностей устройств СЦБ;

• отсутствие комплексного анализа качества работы устройств СЦБ для организации их мониторинга, что влечет за собой несовершенную работу СТДМ.

4 Эффективность работы систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики Современные СТДМ ЖАТ, как утверждалось выше, являются системами рабочего (функционального) диагностирования [30], т. е. контролируют параметры устройств СЦБ в процессе их работы. При этом любое мешающее воздействие на устройства СЦБ исключается. Плюсом такого вида диагностирования является то, что контроль устройств, отвечающих за надежность и безопасность перевозочного процесса, проводится без отключения последних, минусом же в таком случае будет невозможность контроля некоторых параметров. К примеру, невозможно измерять ток путевого реле рельсовой цепи, поскольку это требует последовательного включения измерительного устройства в схему, что недопустимо.

Более того, некоторые параметры устройств контролируются избыточно (не требуются для анализа качества работы устройств СЦБ), поскольку на сам перевозочный процесс не влияют.

Эффективность СТДМ можно оценить коэффициентом предотвращения отказов [45] – долей отказов, предотвращаемых на стадии предотказных состояний (Nп), от общего числа отказов устройств ЖАТ за обозначенный промежуток времени t (N):

Величина Nв в формуле (1) – это число отказов, возникающих после оборудования устройств ЖАТ датчиками СТДМ, а N можно трактовать как число отказов до внедрения СТДМ на данном участке.

Например, рассматривая статистику на скоростном участке СанктПетербург – Москва за период с 2007 по 2010 гг., где в 2007 г. внедрен ЦМ, можно подсчитать величину :

т. е. эффективность работы СТДМ на скоростном участке СанктПетербург – Москва оценивается почти шестидесятипроцентным сокращением числа отказов за период времени в 4 года.

Зная величину и учитывая интенсивность потока опасных отказов [35] 1,8 10 7 можно дать верхнюю оценку вероятности возникновеч ния опасного отказа Q на рассматриваемом участке за период времени t = 1 год*:

Сомножитель (1 – ) определяет долю непредотвращаемых отказов, а q – статистическая величина вероятности возникновения опасного отказа устройств СЦБ [35].

Величина Q, полученная с учетом коэффициента предотвращения отказов, почти вдвое меньше величины q = 0,001576, полученной на основании опытной эксплуатации устройств СЦБ без учета функционирования СТДМ [35].

На величину непосредственное влияние оказывает показатель полноты контролируемых параметров.

                                                             В расчете принято два допущения: 1) величина интенсивности потока отказов выбрана для измерителя «станция», где расположено наибольшее количество устройств СЦБ; 2) в качестве распределения потока отказов было выбрано показательное распределение.

Полноту контроля Kp, характеризующую приспособленность технического объекта к диагностированию и мониторингу, можно рассчитать по формуле, аналогичной предложенной в [18]:

В формуле (2) n представляет собой число контролируемых диагностических параметров, а no – общее число диагностических параметров, необходимых для полного контроля.

В том же источнике [18] предлагается еще одна формула оценки полноты контроля:

Коэффициенты i и i – это соответственно коэффициент важности и показатель безотказности элементов, оцениваемые i-м диагностическим параметром; m – число контролируемых диагностических параметров, а n – общее их число.

Для определения коэффициента полезности диагностической информации обозначим через np число параметров, подлежащих контролю, но на выполнение основных функций технического объекта не влияющих.

Тогда коэффициент полезности диагностической информации Kn можно рассчитать так:

Очевидно, коэффициент Kп влияет на полноту контроля состояния технического объекта (см. формулу (2)):

Формула (5) следует непосредственно из (2) и (4). Для преобразоваnр муле (5) обозначена доля контролируемых диагностических параметров, дающих не требующуюся для анализа работы устройств СЦБ информацию.

Кроме функций сокращения числа отказов, СТДМ призваны сократить время на поиск неисправности при ее возникновении, на которое влияет глубина поиска неисправности.

Глубину поиска неисправности Kg можно оценить отношением числа фиксируемых неисправностей в составных частях структуры объекта диагностирования (Yr) к общему числу составных частей структуры данного объекта (Y):

Время, которое удалось сократить на поиск и устранение неисправностей, можно оценить относительным критерием времени Kt:

В формуле (7) tio – время на устранение i-й неисправности до внедрения СТДМ; ti – время на устранение i-й неисправности после внедрения СТДМ.

Поскольку в цели работы СТДМ и ЦМ входит также автоматизация технического обслуживания, то необходимо также оценивать коэффициент автоматизации технического обслуживания Ka. Этим коэффициентом можно оценить возможность сокращения влияния «человеческого фактора» на перевозочный процесс и динамику перехода обслуживания устройств ЖАТ с планово-предупредительного на обслуживание по фактическому состоянию. Данный коэффициент определим как отношение числа автоматизированного выполнения работ по ТО (ra) к общему числу таковых работ (r):

Чем ближе величины и Kp, Kg, Kt, Ka к единице, тем более эффективной следует считать СТДМ. Повышение критериев эффективности возможно как комплексно, так и по отдельности.

Полнота контроля связана с фиксацией предотказных состояний и отказов технических объектов, а глубина поиска неисправности – со временем ее устранения. Чем глубже ведется поиск неисправности самой СТДМ, тем проще будет поиск ее техническим персоналом и быстрее пройдет сам процесс восстановления работоспособного состояния контролируемого объекта. Коэффициент можно увеличивать за счет расширения числа устройств ЖАТ, охваченных датчиками СТДМ, повышения уровня надежности самой СТДМ, а также влияния на полноту контроля (коэффициент Kp). При этом коэффициенты оцениваются индивидуально для каждой группы устройств ЖАТ, и вырабатываются технические решения для их повышения.

Не следует забывать, что эффект от сокращения доли отказов снижается при потере работоспособности технических средств диагностирования, поскольку теряется часть параметров, характеризующих работу устройства ЖАТ. Целесообразно учитывать коэффициент готовности СТДМ в процессе оценки ее работы, вычисляемый как отношение времени работы СТДМ (tp) к суммарному времени работы СТДМ и ее восстановлению (tв):

5 Модернизация и перспективы развития систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики Внедрение средств внешнего контроля объектов СЦБ позволяет повысить уровень надежности их работы. Перспективы развития средств СТДМ связаны с устранением их недостатков, описанных в п. 3.8, а также с распространением сферы контроля на другие объекты инфраструктуры железных дорог (устройства энергоснабжения, железнодорожный путь, искусственные сооружения, контактная сеть и пр.), к примеру, некоторые принципы мониторинга путепроводов и мостов приведены в [28], а контактной сети – в [34].

Датчики съема диагностической информации для каждого объекта инфраструктуры могут быть различными, а тракты передачи данных и уровень отображения диагностической информации – одинаковым для всех. Информация может поступать на АРМ различных хозяйств (энергетики, пути, автоматики и телемеханики и пр.). При правильной организации распределения диагностической информации можно добиться повышения качества их взаимодействия.

Можно также прогнозировать в будущем появление единых ЦМ объектов инфраструктуры в пределах каждой железной дороги Российской Федерации. Организационная иерархия подобных ЦМ является предметом исследований и должна включать в себя технологов-аналитиков нескольких уровней: от уровня хозяйств (автоматики и телемеханики, энергетики, пути и пр.) до уровня взаимодействия служб.

1. Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля / В. М. Чухонин, Б. Л. Горбунов, С. П. Бакалов, А. С. Падалко // Наука и транспорт. – 2009. – С. 27–28.

2. Абрамов, О. В. Мониторинг и прогнозирование технического состояния систем ответственного назначения / О. В. Абрамов // Информатика и системы управления. – 2011. – № 2 (28). – С. 4–15.

3. Аверкиев, С. А. Автоматизированная система диспетчерского контроля АСДК «ГТСС-Сектор» / С. А. Аверкиев, С. С. Морозов // Автоматика, связь, информатика. – 2000. – № 9. – С. 38–41.

4. Аверкиев, С. А. Автоматизированная система диспетчерского контроля «ГТСС-Сектор» / С. А. Аверкиев, С. С. Морозов, В. В. Мухин // Автоматика, связь, информатика. – 2001. – № 10. – С. 30–32.

5. Аверкиев, С. А. АСДК: Развитие и совершенствование системы / С. А. Аверкиев, С. С. Морозов // Автоматика, связь, информатика. – 2003. – № 7. – С. 35–36.

6. Аверкиев, С. А. Измерительные каналы АСДК / С. А. Аверкиев // Автоматика, связь, информатика. – 2011. – № 5. – С. 32–33.

7. Брейдо, А. И. Организация обслуживания железнодорожных устройств автоматики и связи / А. И. Брейдо, В. А. Овсянников. – М. : Транспорт, 1983. – 209 с.

8. ГОСТ 20911–89. Техническая диагностика. Термины и определения. – Введ. 01.01.1991. – М. : Издательство стандартов. – 1989. – 34 с.

9. ГОСТ 27.002–89. Надежность в технике Основные понятия. Термины и определения. – Введ. 01.07.1990. – М. : Издательство стандартов. – 1989. – 36 с.

10. Горбунов, Б. Л. Аппаратные средства диспетчерского комплекса АПК-ДК / Б. Л. Горбунов // Автоматика, связь, информатика. – 2000. – № 9. – С. 19–21.

11. Горишний, Д. В. Алгоритм выявления зависимостей между сбоями устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / Д. В. Горишний, Э. А. Мамаев // Наука и техника транспорта. – 2010. – № 2. – С. 57–65.

12. Гриненко, А. В. Основные принципы построения диспетчерской подсистемы в АПК-ДК / А. В. Гриненко, А. И. Пресняков, В. И. Варченко // Автоматика, связь, информатика. – 2000. – № 9. – С. 16–19.

13. Долгов, М. В. Мониторинг технического состояния устройств ЖАТ / М. В. Долгов, А. А. Веселов, В. О. Бородуля // Транспорт Российской Федерации. – 2006. – № 5. – С. 88–89.

14. Ефанов, Д. В. Автоматизация контроля на стрелках / Д. В. Ефанов, Н. А. Богданов // Мир транспорта. – 2011. – № 2. – С. 54–59.

15. Ефанов, Д. В. Обеспечение безопасности движения за счет технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / Д. В. Ефанов, П. А. Плеханов // Транспорт Урала. – 2011. – № 3. – С. 44–48.

16. Ефанов, Д. В. О методе выявления логических ситуаций в системах технической диагностики и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / Д. В. Ефанов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2010. – № 4. – С. 66–71.

17. Инструкция по технической эксплуатации устройств и систем сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) / ЦШ-720-09. – 2009. – 99 с.

18. Калявин, В. П. Основы теории надежности и диагностики : Учебник / В. П. Калявин. – СПб. : Элмор, 1998. – 172 с. – ISBN 5-7399-0035-2.

19. Каталог оборудования АПК-ДК СТДМ. – ООО «Компьютерные Информационные Технологии», 2011. – 23 с.

20. Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения в XX – начале XXI в. / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников и др. – СПб. : ПГУПС, 2009. – 346 с. – ISBN 978-5-7641-0221-4.

21. Кононов, В. А. Основы проектирования электрической централизации промежуточных станций / В. А. Кононов, А. А. Лыков, А. Б. Никитин; под ред.

В. А. Кононова. – М. : УМК МПС России, 2002. – 316 с. – ISBN 5-89035-118-4.

22. Молодцов, В. П. Системы диспетчерского контроля и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики : учеб. пособие / В. П. Молодцов, А. А. Иванов. – СПб. : Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2010. – 140 с.

23. Москвина, Е. А. Диагностика и мониторинг на Октябрьской дороге / Е. А. Москвина // Автоматика, связь, информатика. – 2008. – № 1. – С. 32–34.

24. Нестеров, В. В. Центр диагностики и мониторинга устройств ЖАТ / В. В. Нестеров, Д. С. Першин // Автоматика, связь, информатика. – 2009. – № 1. – С. 29–31.

25. Основы технической диагностики / В. В. Карибский, П. П. Пархоменко, Е. С. Согомонян, В. Ф. Халчев; под ред. П. П. Пархоменко. – М.: Энергия, 1976. – 464 с.

26. Пархоменко, П. П. Организация самодиагностирования дискретных многокомпонентных систем со структурой типа двудольных квазиполных графов (ДКПГ) / П. П. Пархоменко // Автоматика и телемеханика. – 2009. – № 5. – С. 180–189.

27. Пархоменко, П. П. Основы технической диагностики (оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства) / П. П. Пархоменко, Е. С. Согомонян. – М. : Энергоатомиздат, 1981. – 320 с.

28. Реализация системы непрерывной диагностики и мониторинга состояния путепроводов на участке высокоскоростного движения поездов / К. Ю. Долинский, А. А. Лыков, В. Б. Соколов, В. А. Соколов, Г. В. Осадчий // Промышленное и гражданское строительство. – 2010. – № 11. – С. 34–35.

29. Ребенок, Г. В. Диагностическая аппаратура АСДК / Г. В. Ребенок // Автоматика, связь, информатика. – 2011. – № 5. – С. 34–35.

30. Сапожников, В. В. Основы технической диагностики / В.В. Сапожников, Вл. В. Сапожников. – М. : Маршрут, 2004. – 316 с. – ISBN 5-89035-123-0.

31. Сапожников, В. В. Надежность систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: учебное пособие для вузов ж.д. трансп. / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, В. И. Шаманов; под. ред. Вл. В. Сапожникова. – М. : Маршрут, 2003. – 263 с. – ISBN 5-89035-119-2.

32. Сачко, В. И. Подсистема технического обслуживания и ремонта СЖАТ на автоматизированных сортировочных горках / В. И. Сачко, А. В. Мельников // Автоматика, связь, информатика. – 2008. – № 11. – С. 11–13.

33. Сепетый, А. А. Диагностика и мониторинг на Северо-Кавказской дороге / А. А. Сепетый //Автоматика, связь, информатика. – 2008. – № 6. – С. 6–9.

34. Система удаленного мониторинга состояния железнодорожной контактной сети / К. Ю. Долинский, А. А. Лыков, В. Б. Соколов, В. А. Соколов, Г. В. Осадчий // Транспорт Российской Федерации. – 2010. – № 5. – С. 44–47.

35. Системы автоматики и телемеханики на железных дорогах мира: учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / Пер. с англ.; под ред. Г. Теега, С. Власенко. – М. : Интекст, 2010. – 496 с. – ISBN 978-3-7771-0394-5.

36. Сороко, В. И. Автоматика, телемеханика, связь и вычислительная техника на железных дорогах России : Энциклопедия в 2 т. Т. 1 / В. И. Сороко, В. М. Кайнов, Г. Д. Казиев; под ред. В. И. Сороко. – М. : НПФ «Планета», 2006. – 736 с. – ISBN 5-901307-13-5.

37. СТО РЖД 1.19.005–2008. Системы и устройства железнодорожной автоматики и телемеханики. Условные графические обозначения. – Введ. 30.12.2008. – М. : ПКТБ ЦШ ОАО «РЖД». – 2008. – 32 с.

38. Техническая эксплуатация устройств и систем железнодорожной автоматики и телемеханики : учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп. / Вл. В. Сапожников, Л. И. Борисенко, А. А. Прокофьев, А. И. Каменев; под ред. Вл. В. Сапожникова. – М. : Маршрут, 2003. – 336 с. – ISBN 5-89035-087-0.

39. Унификация информационного взаимодействия систем технического диагностирования и мониторинга с автоматизацией обмена с АСУ-Ш-2. Технические решения: 62130-22 ТР. – 2007. – 76 с.

40. Федорчук, А. Е. Новые информационные технологии: автоматизация технического диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ (система АДК-СЦБ) :

учеб. для вузов ж.-д. трансп. / А. Е. Федорчук, А. А. Сепетый, В. Н. Иванченко. – Ростов н/Д : РГУПС, 2008. – 444 с.

41. Федорчук, А. Е. Разработка и внедрение новых средств контроля, диагностирования и управления / А. Е. Федорчук, А. А. Сепетый // Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте : Сборник докладов Пятой международной научно-практической конференции «Транс ЖАТ-2010». – Ростов н/Д, 2010. – 406 с. – ISBN 978-5-888-297-4. – С. 229–238.

42. Федорчук, А. Е. Реальный вклад в инновационные технологии автоматизации технического обслуживания СЖАТ / А. Е. Федорчук // Наука и транспорт. – 2008. – С. 40–41.

43. Шабалин, А. Н. Результаты использования и перспективы развития передовых технологий обслуживания устройств ЖАТ / А. Н. Шабалин // Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте : Сборник докладов Пятой международной научно-практической конференции «Транс ЖАТ-2010». – Ростов н/Д, 2010. – 406 с. – ISBN 978-5-888-297-4. – С. 81–89.

44. Шелухин, В. И. Автоматизация и механизация сортировочных горок:

учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта / В. И. Шелухин. – М. :

Маршрут, 2005. – 240 с. – ISBN 5-89035-239-3.

45. Эффективность систем технической диагностики и мониторинга состояния устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / Вл. В. Сапожников, А. А. Лыков, Д. В. Ефанов, Н. А. Богданов // Транспорт Российской Федерации. – 2010. – № 4. – С. 47–49.

Приложение 1 Список вопросов для закрепления материала Раздел 1. Перечислите стратегии технического обслуживания.

2. Укажите оптимальную стратегию технического обслуживания.

3. Почему СТДМ в России позволяют создавать предпосылки к переходу на обслуживание устройств по фактическому состоянию?

4. Что такое «техническая диагностика»?

5. Дайте определение понятия «техническое диагностирование».

6. Перечислите основные задачи, которые ставятся перед техническим диагностированием.

7. Что такое «мониторинг»?

8. Какое понятие шире: «техническая диагностика» или «мониторинг»?

9. Укажите системы ЖАТ, явившиеся «предшественницами» СТДМ.

10. Что называется «системой технического диагностирования»?

11. Приведите классификацию систем диагностирования.

12. К какому типу систем диагностирования относятся современные СТДМ?

13. В чем отличия систем диспетчерского контроля от СТДМ?

14. Какова роль человека в СТДМ?

15. Какие функции ставятся перед СТДМ?

16. За счет чего СТДМ могут сократить время на поиск неисправности?

Раздел 1. Что означает термин «надежность»?

2. Что является причиной снижения надежности?

3. В чем отличия исправного и работоспособного состояний?

4. Дайте определение понятия «отказ».

5. Приведите примеры защитных отказов систем ЖАТ.

6. Приведите примеры опасных отказов систем ЖАТ.

7. Во множестве каких состояний технических объектов выделяется предотказное состояние?

8. Почему постепенные отказы можно предотвращать?

9. В чем отличие внезапных и постепенных отказов?

10. Что такое «предотказное состояние» и «предотказ»?

11. Приведите примеры предотказов устройств ЖАТ.

12. Дайте определение термина «безопасность».

13. Как можно классифицировать отказы с позиции их предотвращения? Какое место отведено СТДМ в данной классификации?

14. Почему не все отказы возможно предотвратить при использовании СТДМ?

Раздел 1. Каково место СТДМ в ЖАТ?

2. Перечислите наиболее распространенные СТДМ в России?

3. Что общего и в чем различия известных СТДМ?

4. Укажите разработчиков различных СТДМ.

5. Дайте описание организационной структуры СТДМ.

6. Что понимается под концепцией средств ТДМ?

7. Для чего необходим ЦМ?

8. Укажите функции концентраторов информации.

9. Как организуются ЦМ при наличии нескольких СТДМ в пределах одной дороги?

10. Поясните организационную структуру ЦМ.

11. Каковы функции АРМ технолога дистанции СЦБ и ЦМ?

12. Поясните принцип функционирования КЗ «Мониторинг».

13. Как обрабатывается диагностическая информация в СТДМ?

14. Какие устройства СТДМ располагаются на постах ЭЦ и в релейных шкафах?

15. Перечислите датчики съема дискретной информации.

16. Перечислите датчики съема аналоговой информации.

17. Перечислите универсальные датчики съема информации (как дискретной, так и аналоговой).

18. Укажите особенности ТО СТДМ ЖАТ.

19. Что входит в функции сервисных центров СТДМ?

20. Перечислите достоинства современных СТДМ.

21. Укажите недостатки современных СТДМ.

Раздел 1. За счет чего СТДМ позволяют повысить надежность работы устройств ЖАТ?

2. Какие критерии эффективности работы СТДМ Вам известны?

Раздел 1. Каковы перспективы использования СТДМ в России?

2. Укажите возможные направления развития СТДМ.

Приложение 2 Историческое развитие систем контроля • 1934 г. – первое изобретение приспособления под названием «Устройство для подачи сигналов с линии на диспетчерский пункт»

(авт. Д. С. Спасский) • 1935 г. – первый зарубежный патент на систему ДК • 1949 г. – создание Всесоюзным научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта первой системы диспетчерского контроля ДК-ЦНИИ- • 1951 г. – ввод в эксплуатацию 95 км участка диспетчерского контроля на Московской ж. д.

• 1953 г. – институтом «Гипротранссигналсвязь» впервые изготовлена партия аппаратуры диспетчерского контроля • 1957 г. – создание быстродействующей системы диспетчерского контроля БДК-ЦНИИ- • 1966 г. – создание в конструкторском бюро хозяйства автоматики и телемеханики (КБ ЦШ) системы частотно-диспетчерского контроля (ЧДК) • 1986 г. – первые работы А.В. Гриненко, сотрудника кафедры «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта, по автоматизации ТО • 1994 г. – разработка на кафедре «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения первых прототипов системы аппаратнопрограммного комплекса диспетчерского контроля (АПК-ДК) под руководством Б. Л. Гобунова • 1996 г. – внедрение в Чудовской дистанции сигнализации и связи Октябрьской ж. д. системы под названием аппаратно-программный комплекс диспетчера дистанции сигнализации и связи (АРМ-ШЧД) • 1995–1997 гг. – разработка институтом «Гипротранссигналсвязь»

автоматизированной системы диспетчерского контроля (АСДК) • 1997 – выделение СТДМ в отдельный тип систем ЖАТ • 1997–2001 гг. – полномасштабное внедрение системы АПК-ДК • 2000 г. – выделение ЗАО «МГП ИМСАТ» в отдельную организацию, внедряющую АПК-ДК • 2002 г. – создание НПП «Югпромавтоматизация» системы АДК-СЦБ • 2002 г. – создание Ростовским отделением ОАО «ВНИИАС» системы контрольно-диагностического комплекса устройств сортировочных горок (КДК-СУ) • 2003 г. – разработка требований к СТДМ • 2003 г. – строительство первого ЦМ (Октябрьская ж. д.) • 2007 г. – пуск в постоянную эксплуатацию первого ЦМ • 2008 г. – первые работы по стыковке данных между СТДМ с целью централизации диагностической информации • 2010 г. – ЦМ выводятся в отдельные структурные подразделения дирекций инфраструктуры железных дорог • 2011 г. – расширение функций СТДМ • 2011 г. – системой АПК-ДК СТДМ оборудовано свыше 5000 км железных дорог Российской Федерации • 2011 г. – ЦМ внедрены на Западно-Сибирской, Северо-Кавказской, Куйбышевской, Московской, Горьковской ж. д., строится ЦМ на Северной ж. д.

1 Техническое диагностирование и мониторинг состояния устройств железнодорожной автоматики и телемеханики …………………………………. 1.1 Методы технического обслуживания …………………………………………... – 1.2 Понятия технической диагностики и мониторинга …………………………… 1.3 Структура систем технического диагностирования и мониторинга …………. – 2 Классификация и характеристика дефектов устройств железнодорожной 2.1 Причины снижения надежности устройств ……………………………………. – 2.2 Отказы и предотказы устройств железнодорожной автоматики 2.3 Классификация отказов по возможностям их предотвращения ……………… 3 Особенности построения и функционирования систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики 3.1 Многообразие систем технического диагностирования и мониторинга 3.2 Организационная структура систем технического диагностирования 3.3 Центры технического диагностирования и мониторинга …………………….. – 3.3.2 Организационная структура центров мониторинга на примере ЦМ 3.3.3 Особенности организации центров мониторинга при использовании различных систем технического диагностирования и мониторинга 3.4 Автоматизированные рабочие места технологов центров мониторинга 3.5 Методы обработки диагностической информации ……………………………. 3.6 Элементная база систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики ……………………. 3.7 Техническое обслуживание систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики ….. 3.8 Достоинства и недостатки систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики ….. – 4 Эффективность работы систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики …. 5 Модернизация и перспективы развития систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики Приложение 1 Список вопросов для закрепления материала ……………………….. Приложение 2 Историческое развитие систем контроля устройств ЖАТ ………….. Ефанов Дмитрий Викторович, канд. техн. наук Лыков Андрей Александрович, канд. техн. наук Основы построения и принципы функционирования систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики Компьютерная верстка М. С. Савастеевой Подписано в печать с оригинал-макета 27.04.12.

Формат 6084 1/16. Бумага для множ. апп. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 3,7. Уч.-изд л. 3,7. Тираж 300 экз.

Петербургский государственный университет путей сообщения.

Типография ПГУПС. 190031, СПб., Московский пр., 9.