РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

А.В.ГОРЕЛИК

Е.Ю.МИНАКОВ

БЕЗОПАСНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ

МОНОГРАФИЯ

МОСКВА - 2007

УДК 656.257-83; 625.151.3

А.В.Горелик, Е.Ю.Минаков Методы обеспечения безопасности движения поездов устройствами железнодорожной автоматики стрелочных переводов: Научн. изд. – М.: РГОТУПС.

Р е ц е н з е н т ы:

Главный инженер Юго-Восточной железной дороги – филиала ОАО «Российские железные дороги» Егоров Николай Владимирович.

Начальник «Управления, лицензирования и контроля качества образования» Российского государственного открытого технического университета путей сообщения. д.т.н.. профессор Бугреев Виктор Алексеевич.

НАУЧНОЕ ИЗДАНИЕ

Горелик Александр Владимирович

Минаков Евгений Юрьевич

Безопасность и надежность электромеханических устройств железнодорожной автоматики

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………….……….5

1. Анализ состояния безопасности движения поездов и надежности электромеханических устройств автоматики железнодорожной автоматики………………………………………………………………….........................8

2. Методы оценки надежности и безопасности функционирования систем железнодорожной автоматики……………………………….................................21

2.1. Постановка задачи…………………………………………………………..21

2.2. Модели надежности и безопасности

систем железнодорожной

автоматики и телемеханики……………………………………………………29

2.3. Особенности оценки надежности аппаратных средств

железнодорожной автоматики…………………………………………………32

2.4. Нормирование и оценка безопасности систем

железнодорожной автоматики…………………………………………………36

3. Классификация и анализ отечественных и зарубежных

систем и устройств замыкания стрелочных

переводов, стрелочных электроприводов, стрелочной гарнитуры. …………45

3.1 Классификация стрелочных переводов и

электроприводов железнодорожной автоматики

и телемеханики…………………………………………………………………..45

3.2. Анализ отечественных и зарубежных систем и

устройств замыкания стрелочных переводов,

стрелочных электроприводов, стрелочной гарнитуры……………………….46

3.3 Перспективные направления развития приводов…………………………76

4. Концепция построения безопасных и ресурсосберегающих

систем перевода стрелок средствами железнодорожной

автоматики, основные эксплуатационно-технические требования………….85

4.1. Цель и задачи Концепции…………………………………………………..86

4.2. Основные функциональные и конструктивные

требования к безопасным и ресурсосберегающим

системам перевода стрелок средствами железнодорожной

автоматики «Нового поколения»………………………………………………87

4.3 Основные эксплуатационно-технические

требования к стрелочным электроприводам, стрелочной

гарнитуре, и системам управления, контроля и диагностики………………..92

4.4 Условия реализации Концепции построения

безопасных и ресурсосберегающих систем перевода

стрелок средствами железнодорожной автоматики…………………………..96

5. Исследование режимов работы стрелочных электроприводов……………99

5.1. Функциональное назначение стрелочных электроприводов………….....99

5.2. Режим перевода стрелки…………………………………………………..102

5.3. Статический режим работы………………………………………………110

5.4. Динамический режим работы…………………………………………….110

5.5. Режим взреза стрелки……………………………………………………..117

6. Особенности работы быстродействующих

стрелочных электроприводов сортировочных станций……………….…….133

6.1. Функциональные особенности стрелочных приводов

сортировочных станций……………………………………………………….133

6.2. Режим перевода стрелки.

Определение оптимального времени перевода стрелки ГАЦ………………134

6.3. Режим перевода стрелки. Исследование

динамики движения остряков в конце перевода стрелки,

оборудованной БСП…………………………………………………….……...149

7. Анализ систем управления и контроля

стрелкой, основы построения диагностики стрелочного перевода…………158

7.1. Анализ системы контроля положения остряков стрелки

автопереключателем электропривода по положению

замыкателя шибера и контрольных линеек…………………………………..159

7.2. Анализ системы контроля положения остряков стрелки

автопереключателем электропривода совместно

с датчиками положения остряков…………………………………..................167

7.3. Основные методы построения

системы управления, контроля и диагностики технического состояния стрелочного электропривода и

стрелочного перевода в целом………………………………………………...173

8. Методы анализа эффективности проектирования систем

управления движением поездов……………………………………………….182

8.1. Проблема оценки качества проектирования

технических систем…………………………………………………………….182

8.2. Особенности систем железнодорожной

автоматики и телемеханики как объектов проектирования…………………187

8.3. Технологическая эффективность

процесса проектирования микропроцессорных

систем железнодорожной автоматики………………………………………...193

Заключение……………………………………………………………………...205

Список используемой литературы…………………………………………….209

ВВЕДЕНИЕ

Хозяйство автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта Российской Федерации как непосредственный организатор движения поездов, располагает огромным количеством напольного оборудования, расположенного непосредственно на железнодорожных путях в естественных условиях эксплуатации, без охраны и при этом несет огромную функцию управления и обеспечения безопасности перевозочного процесса. В эксплуатации находится более 130 тысяч стрелочных переводов, оборудованных устройствами телемеханики с электрической централизацией управления ими. В основном эти стрелочные переводы оборудованы электроприводами серии СП (СП-6М, СП-3; СП-12У; СПГ-3 и СПГБ-4М). Стрелочные электроприводы этой серии выпускаются более 50 лет. Около 13 тысяч железнодорожных переездов оборудовано автошлагбаумами, около 20 тысяч переездов имеют звуковую и световую автоматическую сигнализацию, более 350 тысяч светофоров. При всем этом многообразии основного напольного оборудования на каждом переезде, у каждого практически магистрального светофора, входного светофора установлены релейные шкафы, дроссель-трансфарматоры, кабельные муфты и др. И все это требует содержания постоянно в исправном и работающем состоянии.

В целом системы электрической централизации стрелок с электроприводами серии СП обеспечивают работу станций и перевозочный процесс со скоростями движения поездов до 160 км/ч.

Принятая в 2002 году Федеральная целевая программа модернизации транспортной системы России на 2002 - 2010 год требует повышения скорости движения поездов по основным направлениям (на главном ходу) к 2010 году до 200 км/ч, с последующим увеличением скорости движения до 350 км/ч. непрерывно идут качественные изменения верхнего строения пути, технологии его содержания, намечена тенденция к увеличению массы и длинны составов.

В связи с увеличением скоростей движения поездов, их массы, изменением структуры пути, повышением требований к обеспечению безопасности движения поездов, применяемые в настоящее время стрелочные электроприводы, стрелочная гарнитура и способ их установки на стрелку не могут обеспечить ее (скорости) увеличение на необходимом безопасном уровне. Изменить качественно серийные технические средства перевода стрелок практически не удается, запас совершенствования их конструктивных возможностей исчерпан.

Аналогичная картина наблюдается со стрелочными электроприводами системы горочной централизации. Создание горочных электроприводов путем простой модернизации электроприводов ЭЦ без учета специфики их работы позволило добиться только унификации изделия, но снизило их надежность, срок службы и безопасность движения. А так как парк горочных электроприводов составляет около 4000 электроприводов (109 механизированных горок), то подход к созданию специализированных стрелочных электроприводов горочной централизации должен строиться на иных принципах, отличных от построения электроприводов системы ЭЦ.

Содержание стрелочных электроприводов, стрелочной гарнитуры, переездного оборудования, светофоров, кабельных муфт, релейных шкафов и другого напольного оборудования в рабочем состоянии в условиях эксплуатации требует постоянных, значительных затрат. На протяжении многих десятилетий используется и совершенствуется система планово-предупредительных осмотров и ремонтов устройств СЦБ (включая стрелочное оборудование), т.е. система осмотров и ремонтов с нормативной периодичностью и регламентным составам основных видов работ. При этом используются единые технология и организация выполнения технологического обслуживания. Такая система технического содержания напольного оборудования в рабочем состоянии отвлекает на эти цели значительные человеческие ресурсы.

Практически полностью отсутствует диагностика стрелочного электропривода (за исключением уровня изоляции и контроля напряжения, тока фаз двигателя). Контроль фактического положения остряков стрелки в требуемом виде отсутствует.

Состояние и достижение науки и производства на современном этапе позволяют использовать иные принципы и структурные методы построения конструкции напольного оборудования, применять новые конструктивные решения, материалы, «безлюдные» или малообслуживаемые технологии, которые призваны значительно повысить надежность, безопасность и обеспечить работу напольных устройств с минимальными затратами в эксплуатации.

В связи с этим стоит острая необходимость приведения технических возможностей устройств железнодорожной автоматики и телемеханики в соответствии с предъявляемыми современными требованиями безопасности, ресурсосбережения и технологичности на основе научно обоснованных конструктивных принципах, достижений науки в области новых материалов, производства, технологий и диагностики.

В настоящей работе рассматривается состояние обеспечения безопасности движения поездов и приводится анализ технических средств железнодорожной автоматики стрелочных переводов отечественных и зарубежных аналогов. Изложены концептуальные положения и основные эксплуатационно-технические требования к устройствам железнодорожной автоматики стрелочных переводов. Приведены методы исследования режимов работы стрелочных электроприводов, основные расчетные соотношения и выводы по их построению. Рассмотрены вопросы надежности и безопасности и методы их обеспечения на этапе проектирования и эксплуатации устройств железнодорожной автоматики стрелочных переводов. Изложены основы построения диагностики стрелочного перевода.