1.2 Структура видов и классификация методов измерений параметров устройств железнодорожной автоматики

В зависимости от способа получения величины параметров существуют следующие виды измерений (рис. 1) [51, 69].

Рисунок 1 - Структура видов и методов измерений

Прямые измерения – это измерения, при которых искомое значение параметра находится непосредственно по показанию измерительного средства в течение определенного времени.

Косвенные измерения – это измерения, при которых искомое значение параметра вычисляют по результатам прямых измерений других величин, связанных с известными искомыми аналитическими зависимостями.

Совокупные измерения – это измерения нескольких промежуточных значений параметра при различных сочетаниях известных элементов цепи. Искомое значение параметра определяется в результате решения системы уравнений, описывающих процессы, протекающие в этой цепи, после подстановки в эти уравнения значений параметров, полученных прямыми измерениями.

Совместные измерения – это измерения двух или нескольких неодноименных параметров для нахождения зависимости между ними. Эти измерения в основном используются при определении температурных и других коэффициентов элементов.

При методе непосредственной оценки значение параметра определяется непосредственно путем отсчета делений шкалы или цифрового значения на индикаторе измерительного прибора прямыми измерениями в течение непродолжительного периода времени.

При методе сравнения измеряемое значение параметра определяется путем сравнения его с заранее известной одноименной мерой в различных вариантах. Этот метод включает в себя нулевой и дифференциальный методы, а также методы замещения и совпадений.

Методы сравнения применяются при выполнении измерений параметров в сложных элементах и узлах с затратой значительного времени. Однако полученные результаты, как правило, являются достаточно точными.

При нулевом методе измеряемое значение параметра уравновешивается мерой и при этом, как правило, показание прибора, включенного в цепь, устанавливается на отметке нуль (например, мосты постоянного и переменного тока, другие измерительные приборы).

При дифференциальном методе измеряемое значение параметра определяется как разность между ним и одноименной мерой. При этом, чем меньше эта разница, тем меньше погрешность измерений.

При методе замещения для определения значения параметра элемента он замещается одноименной мерой. При этом погрешность будет тем меньше, чем больше показания приборов, подключенных к элементу согласно техническому описанию, совпадают с требуемыми.

При методе совпадений разность между значением параметра и одноименной мерой можно определить, используя совпадение отметок делений шкалы или цифрового значения на индикаторе прибора, а также периодических сигналов.

2 Автоматическое диагностирование параметров систем железнодорожной автоматики

Повышение производительности труда обслуживающего персонала СЖА, как известно, может быть достигнуто многими путями и методами. Один из них - автоматизация процессов измерений параметров элементов систем и передача информации об их значениях оперативным работникам дистанций сигнализации и связи (ШЧ) [55].

Следует отметить, что разработке таких устройств уделялось достаточное внимание во многих конструкторских и эксплуатационных организациях. На первом этапе были разработаны комплексные специализированные измерительные средства, позволяющие при непосредственном подключении измерительного средства к измерительной панели технических средств СЖА визуально по показанию прибора определять необходимые параметры основных элементов системы. Обслуживающий персонал при этом должен находиться непосредственно возле измерительной панели. Такими объектами являются релейные шкафы автоматической блокировки (АБ), автоматической переездной сигнализации (АПС) на перегонах, релейные шкафы вблизи входных светофоров или в горловинах станций [59]. В значительной мере это сократило время на проведение измерений параметров устройств СЖА, но требовало при любых погодных условиях времени на перемещение обслуживающего персонала по перегонам и станциям [35, 37].

На втором этапе для реализации систем телеизмерений параметров элементов СЖА были разработаны достаточно надежные по тому времени устройства контроля, передачи и приема контрольной измерительной информации. К этому времени возникла острая необходимость разработки систем диспетчерского контроля (ДК) за движением поездов, техническая реализация которых функционально была совмещена с системами телеизмерений параметров элементов СЖА. В результате этого стало возможным осуществлять дистанционный циклический контроль показаний входных и выходных светофоров, состояния блок-участков на перегонах, приемо-отправочных путей на станциях, состояния отдельных элементов перегонных систем АБ и АПС. Одним из недостатков таких комплексных систем является малый объем электронной памяти, поэтому логическая обработка информации должна выполняться обслуживающим персоналом.

На третьем этапе, после разработки каналообразующей аппаратуры, позволяющей осуществлять передачу и прием достаточного объема информации, были разработаны комплексные микропроцессорные системы сбора, обработки и регистрации информации о техническом состоянии устройств СЖА, но в составе систем ДК за движением поездов (рис 2).

Рисунок 2 – Классификация систем технической диагностики

В этих системах с помощью специальных диагностических датчиков осуществляется непрерывный контроль как состояния отдельных элементов, так и качественная оценка функционально важных промежуточных параметров элементов перегонных и станционных систем. В данном случае под качественной оценкой понимается точность измерения контролируемых параметров при минимально допустимых погрешностях. Эти системы могут иметь практически любой объем электронной памяти, а их высокое быстродействие позволяет осуществлять автоматическую логическую обработку информации с возможностью представления ее в удачной форме на дисплеях АРМ обслуживающего персонала.

Основными требованиями, предъявляемыми к диагностическим датчикам, являются [58]:

а) обеспечение достаточного объема информации о работоспособности элементов систем;

б) параметры входных цепей датчиков должны исключать их мешающее воздействие на работоспособность элементов контроля с минимально допустимой погрешностью;

в) обеспечение четкой фиксации и измерение величины параметров в пределах "норма", "выше нормы" и "ниже нормы" в широком диапазоне температуры окружающей среды;

г) отказ или неисправность датчиков не должны приводить контролируемую систему в неработоспособное состояние.

Современные диагностические датчики имеют сложную структуру, состоящую из последовательного и параллельного соединения токовых, потенциальных, фазовых и комбинированных чувствительных элементов, цифровых преобразователей с элементами памяти, устройств управления и передачи информации.