Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диагностика электромеханических систем транспортного комплекса. Контактная сеть. Учебное пособие
.pdf
Опорные
конструкции
Фиксирующие
конструкции
Поддерживаю-
щие
конструкции
Устройства
компенсации
температурных
удлинений
Контактный
провод
Геометрические
размеры
Опорные
конструкции
Фиксирующие
конструкции
Поддерживаю-
щие
конструкции
Устройства
компенсации
температурных
удлинений
Контактный
провод
Токоприёмник
ПС
a
б
Рис. 3.3. Функциональная диагностическая модель кон-
тактной сети:
а – модель в статическом состоянии; б – модель с учетом воз действия токоприёмников
61
В процессе эксплуатации КС может находиться в следующих ос-
,iZ
нн
min max
;
i i i
Z Z Z
пр
н
,
max
min
пр
н
;
max max
ii
i
i i i
Z Z Z
Z Z Z
пр
,
min
пр
.
max
i
i
ii
ZZ
ZZ
новных состояниях:
исправна и работоспособна, а значит, и параметры
характе-
ризующие состояние ее элементов и узлов, находятся в пределах номинального поля допусков:
неисправна, но работоспособна, что обусловлено выходом па-
раметров основных элементов и узлов из поля допусков, но не выше
предельных значений:
неисправна и неработоспособна, следовательно, параметры ос-
новных элементов и узлов вышли за пределы допусков:
Границы указанных допусков для существующих типов контактных
подвесок приведены в нормативных документах. Однако следует отметить, что существующие допуски в основном отражают состояние подвески через её геометрические размеры в статическом состоянии, т. е.
при отсутствии подвижного состава. В режиме же нормального функционирования КС на всем протяжении находится во взаимодействии с токоприемниками ПС, а следовательно, должна оцениваться также по показателям, характеризующим взаимодействие, учитывающим надежность, долговечность и качество, т. е. стабильность контакта.
При разработке средств технической диагностики встает проблема
выбора диагностических признаков и параметров состояния КС. При
использовании методов и средств технической диагностики выбор
контролируемых параметров обусловливается двумя критериями. Вопервых, конкретный перечень ряда параметров, выбранных на основе
статистики отказов с указанием допустимых пределов и периодичности контроля, жёстко регламентирован. Во-вторых, существует целый
ряд не предусмотренных нормативной документацией дополнитель-
62
ных признаков и параметров, выбор которых может быть произведен с
{ }, где 1, ,
i
Z i= K
пр пр
max
min
; .
k
рi
i
A Z Z
пр пр
max
min
.
ii
i
Z Z Z
{ },iZ
зад
( ) min,
,
CZ
i
DD
зад
D
()
i
СD
использованием математического аппарата, учитывающего специфику
видов контроля и свойства объекта.
В технической диагностике контролируемые признаки и параметры
выбираются на основе оценки информации о состоянии объекта, полученной измерением одного или нескольких наиболее информативных
параметров, чем достигается необходимая, заранее установленная
степень достоверности определения его технического состояния. При
этом необходимо стремиться к минимизации комплекта диагностического оборудования.
В общем случае работоспособность объекта контроля характеризуется множеством признаков
для параметров которых задана допусковая область
При этом обеспечивается возможность использовать решающее правило признания объекта исправным:
Таким образом, получается сравнительно простой способ реализации процесса контроля работоспособности. Очевидно, что полный
контроль объекта, выполняемый на всем множестве
может обес-
печить достоверность определения работоспособности, близкую к
единице. Однако с позиций экономической целесообразности необходимо сформулировать экстремальную задачу, решение которой позволит определить минимальные затраты на проведение диагностики объекта при наперёд заданной достоверности заключения о его техническом состоянии:
где
(3.1)
и D – заданная и расчётная достоверности;
– стоимость контроля.
63
Для задачи на основе данных, имеющихся на железнодорожном
Zi \ Si S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S
10 S11
Z1 10
11
11
11
10
10
00
01
01
01
11
Z2
11
11
11
10
10
10
10
11
11
11
11
Z3
10
11
11
10
11
11
10
10
11
11
11
Z4
10
11
11
10
11
11
10
10
11
11
11
Z5
11
11
11
11
10
11
11
11
11
11
11
Z6
11
10
10
11
10
10
11
11
11
10
10
Z7
10
11
11
10
10
10
10
10
10
11
11
Z8
11
11
11
11
10
10
10
10
11
11
11
Z9
11
10
10
11
10
10
10
11
11
11
11
транспорте, составлена табл. 3.1, из которой видна взаимосвязь параметров КС с возможными причинами и последствиями отказов. Для
оценки информативности каждого из параметров КС составлена
табл. 3.2, учитывающая влияние наиболее распространённых отказов
элементов и узлов КС на каждый из параметров. Оценка влияния проводилась с помощью анализа результатов решения уравнений для
определения эластичности стрелы провеса простых и цепных контактных подвесок с малым числом струн в пролёте, а также уравнений состояния провода и имеющейся априорной информации.
Т а б ли ц а 3.1
Таблица обозначений для параметров КС
При этом для оценки влияния принято два исхода – {0, 1}: 0 – если
связь имеется, 1 – если связи нет либо чувствительность параметра к
данному виду отказа мала. В табл. 3.1 приняты следующие обозначения для параметров КС:
Z1 – высота КП над уровнем головок рельсов в точках подвешивания;
Z2 – уклоны и подъемы КП;
64
Z3 – стрелы провеса КП;
Z4 – эластичность подвески;
Z5 – габариты опор;
Z6 – габариты перекрывающих частей;
Z7 – контактное нажатие;
Z8 – натяжение КП;
Z9 – положение провода в плане пути.
К наиболее распространенным отказам относятся следующие:
S1 – обрыв несущего троса;
S2 – повреждение фиксатора;
S3 – ослабление или обрыв фиксирующей поперечины;
S4 – обрыв струны;
S5 – уход опоры;
S6 – повреждение несущей гибкой поперечины или кронштейна;
S7 – вырыв провода из зажима;
S8 – повреждение компенсаторов и температурных винтов;
S9 – повреждение пересечений;
S10 – повреждение секционных изоляторов;
S11 – поджоги провода.
Кроме того, поскольку фиксация контактного провода осуществляется с помощью зажима, в случае вырыва последнего провода
происходит изменение не только высоты его подвеса, но и величины
зигзага.
В результате анализа установлено, что отказы типов S2, S3 одинаково влияют на диагностические параметры системы. Поэтому для сокращения показателей в таблице необходимо произвести группировку
данных отказов. Такая же операция проведена по отношению к отказам S6, S7. Кроме того, из табл. 3.1 видно, что отказы типов S9, S10, S11
проявляются только через величину контактного нажатия, не влияя
существенно на все остальные параметры системы. Следовательно,
такие отказы должны быть исключены из таблицы функций неисправностей для последующего анализа возможностей и методов их диагностирования.
Из таблицы исключаются также признаки и параметры, отступление которых от нормативных значений ведет к закономерному
отказу КС или токоприёмника. К этим параметрам следует отнести
габариты опор (Z5) и габариты перекрывающих частей (Z6). Упрощенная таким образом матрица функций неисправностей представлена в табл. 3.2.
65
Т а б ли ц а 3.2
Si
S1 S2
S3
S4
S5
S6
i
k
A
H
Z
Z1
Z2
Z3
Z4
Z7
Z8
Z9
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1,67
1,67
1,67
1,67
1,93
1,58
1,58
Z91
Z92
Z93
Z94
Z97
Z98
10
11
10
10
10
11
01
01
01
01
01
01
10
11
10
10
10
11
00
00
01
01
00
00
00
00
00
00
00
00
11
11
10
10
10
10
0,67
1,13
1,13
1,13
1,13
0,67
Z
912
Z
913
Z
914
Z
917
Z
918
101
100
100
100
101
011
011
011
011
011
101
100
100
100
101
000
001
001
000
000
000
000
000
000
000
111
110
110
110
110
0,67
0,33
0,33
0,67
0,67
Z
9123
Z
9124
Z
9127
Z
9128
1010
1010
1000
1011
0111
0111
0111
0111
1010
1010
1000
1011
0001
0001
0000
0000
0000
0000
0000
0000
1110
1110
1110
1110
0,33
0,33
0,67
0,67
Z
91234
Z
91237
Z
91238
10100
10000
10101
01111
01111
01111
10100
10000
10101
00011
00010
00010
00000
00000
00000
11100
11100
11100
0,33
0,67
0,33
Упрощенная матрица функций неисправностей
66
Среднее количество информации о состоянии объекта при контро-
, ...,
kL
ZZ
( , , ..., ) ( ) ( / , , ...)
k L k L
I Z Z A H A H A Z Z
2
1
( ) ( )log ( )
n
ii
i
H A P a P a
( / , )
kL
H A Z Z
,
kL
ZZ
2
( / ) / log /
j j j
k i i
k k k
ij
H A Z P Z P a Z P a Z
k
Z
,
kL
ZZ
;
2
( / ) / ; log / ;
j j j
t t t
k L i L i L
k k k
i j t
H A Z P Z Z P a Z Z P a Z Z
2
6 ( ) l g 2,58oHA
0
1
2 1 2 0
( / ) log log
k
m
m
H A Z m m
NN
i
m
0
m
ле набора
определяется выражением
,
где
– начальная неопределённость сведений
о состоянии объекта перед контролем;
– неопределённость, остающаяся после контроля
параметров
.
При этом для контроля выбираются наиболее информативные параметры, т. е. параметры с наименьшей остаточной неопределенностью на каждом шаге выбора. На первом шаге определяется средняя
условная неопределённость
,
где j – индекс значения параметра
.
Из остающейся неопределенности при контроле отдельных параметров совокупности {Z} выбирается наименьшая. На втором шаге
просматриваются все пары
и рассчитываются остаточные
условные неопределенности с последующим выбором наименьшей:
.
Исходная неопределенность контактной сети перед началом диагностирования согласно табл. 3.2 составляет
бит.
Остаточная неопределённость при контроле параметров на первом
шаге может быть вычислена по следующей формуле:
где
– количество единиц в сроке;
– количество нулей в строке;
N – количество столбцов.
67
,
На первом этапе анализа наименьшую неопределённость имеют
( / ) 1,58
k
H A Z
( / ) 1,58
k
H A Z
01 10 00
11
2 11 2 01 2 10 2 00
( / , )
log log log log ,
kL
H A Z Z
m m m
m
m m m m
N N N N
11
m
1
m
01
m
1
m
10
m
0
m
00
m
0
m
1
Z
011
111
2 111 2 011
101 110 100
2 101 2 110 2 100
010 001 000
2 010 2 001 2 000
( / , , ) log log
log log log
log log log .
k L n
m
m
H A Z Z Z m m
NN
m m m
m m m
N N N
m m m
mmm
N N N
два параметра: зигзаг
и натяжение КП
. Однако стоимость контроля зигзага значительно ни-
же, что согласно условию (3.1) служит определяющим фактором в выборе диагностических признаков и параметров.
Условная остаточная неопределённость рассчитывается как
где
– количество единиц строки L, приходящееся на
k-й строки;
– количество нулей строки L, приходящееся на
k-й строки;
– количество единиц строки L, приходящееся на
k-й строки;
– количество нулей строки L, приходящееся на
k-й строки.
На втором этапе наименьшую остаточную неопределённость имеет
параметр
высота КП. Условная остаточная неопределенность на
третьем шаге рассчитывается как
Оценивая таким образом условную остаточную неопределенность
на каждом этапе и проводя соответствующие преобразования, получили наиболее информативную группу признаков, в состав которой
вошли:
зигзаг (положение провода в плане пути);
высота КП над уровнем головок рельсов;
68
единиц
единиц
нулей
нулей
уклоны и подъемы контактного провода;
стрела провеса контактного провода;
габариты опор;
габариты перекрывающих частей.
3.2. Диагностика контактной сети
Определённый набор признаков служит основой для выбора методов и средств диагностирования.
Применительно к контактной сети можно выделить три группы методов диагностирования, наиболее широко применяемых на практике:
по параметрам рабочих процессов, которые непосредственно ха-
рактеризуют состояние контактной сети;
по параметрам сопутствующих процессов, косвенно характери-
зующих состояние КС;
по структурным параметрам, непосредственно характеризующим
состояние отдельных элементов и узлов КС.
Первые две группы методов можно отнести к динамическим, так
как они применимы только к функционирующему объекту. Третья
группа относится к статическим методам.
Методы диагностирования КС в основном базируются на измерении механических параметров и относятся к классу оценки технического состояния объекта путём непосредственного определения их величин.
Разнообразие диагностических методов приводит к необходимости
выбирать наиболее целесообразный из них в каждом конкретном случае. При этом следует учитывать информативность, точность, универсальность и технико-экономические факторы. В то же время из-за
сложности структуры КС и многообразия физических процессов, сопровождающих её работу, приходится сочетать различные методы диагностирования.
Надо также отметить, что при определении состояния КС характерно использование так называемых аппаратурных средств диагностики.
Поскольку статические и динамические характеристики существующих токоприёмников нелинейны и имеют явно выраженную зависимость от высоты, всякое отступление высоты КП над уровнем головок
рельсов (в дальнейшем «высоты КП») от нормативных значений,
69
наличие уклонов или подъемов неизбежно приводят к увеличению ме-
Уровень КП
h
h
h
Уровень крыши ВЛ
ханического или термического износа контактирующих элементов.
В настоящее время существует несколько способов измерения высоты КП, которые подразделяются на ручные и автоматизированные.
К ручным методам можно отнести измерение с помощью изолированной штанги с земли и автовышки. Эти методы при всей их простоте
и доступности очень трудоёмки и недостаточно точны, поэтому
наибольшее распространение получили автоматизированные методы
измерения. Они основаны на использовании специального измерительного токоприёмника. Высота КП в этом случае измеряется косвенным методом по измерению положения элементов токоприёмника ,
β, h′, Н, h′′ относительно друг друга или относительно крыши вагоналаборатории (ВЛ) (рис. 3.4). Наибольшее распространение получили
три метода, основанные на измерении: угла (поворота главного вала
токоприёмника), угла β между рычагами токоприёмника и расстояния
между верхним шарниром и основанием токоприёмника или крышей
вагона.
устройство измерения высоты КП, использованное на вагоне Национального общества железных дорог Франции (НОЖДФ) № 444
(рис. 3.5).
кальные перемещения верхнего шарнира подвижных рам преобразуются в перемещение движка линейного потенциометра, включенного в
Рис. 3.4. Кинематическая схема токоприёмника
Примером конкретной реализации первого метода может служить
Принцип работы устройства заключается в следующем. Верти-
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]