Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Комплексная диагностика при эксплуатации опор контактной сети. Монография
.pdf
наклон опор, измерялся угол наклона опор в сторону пути и поля,
вдоль оси пути, по направлению и против движения поездов.
Результаты выполненных замеров прибором УГК-1 сведены
в таблицу 2.9.
Таблица 2.9
Заполнение отчета по результатам измерений
опоры № 1 прибором УГК-1
Замер Угол отклонения, %
1 1,5
2 1,8
3 1,7
4 2,5
5 2,4
6 1,6
7 1,8
8 0,8
9 1,7
10 1,6
Граничные условия, нарушение которых соответствует диагнозу
неисправности: наклон оси опоры относительно вертикали в сторону, противоположную действию основных нагрузок, превышает 2 %, наклон опор в сторону пути, наклон анкерных опор после
передачи на них нагрузки в сторону, противоположную действию
нагрузок от анкеровки, превышает 0,5 %, или 50 мм на всю высоту опоры, наклон опоры в сторону действия основных нагрузок не
допускается, в процессе эксплуатации наклон опор в сторону поля
превышает 200 мм, в сторону пути – 30 мм на всю высоту опоры,
наклон анкерных опор в сторону, противоположную действию нагрузок от анкеровки, превышает 100 мм, а в сторону действия нагрузок – 50 мм на всю высоту опор.
На основании установленных граничных условий выполнено соотнесение полученных данных (таблица 2.10).
31
Таблица 2.10
Результаты соотнесения измеренных показателей с техническим
состоянием
Замер Угол отклонения, % Состояние
1 1,5 Исправное
2 1,8 Исправное
3 1,7 Исправное
4 2,5 Неисправное
5 2,4 Неисправное
6 1,6 Исправное
7 1,8 Исправное
8 0,8 (наклон опор в сторону пути) Неисправное
9 1,7 Исправное
10 1,6 Исправное
Прибор акустического контроля состояния подземной части
опор контактной сети «Интроскоп-98.1»
Предназначен для диагностики подземной части центрифугированных железобетонных опор контактной сети электрифицированных железных дорог; используется акустический метод контроля опорных конструкций, результаты измерений обрабатываются
с помощью специального ПО.
Работа диагностического комплекса основана на измерении
и сравнении параметров затухания высокочастотной и низкочастотной составляющих свободных затухающих колебаний опоры.
Основной контролируемый параметр – логарифмический декремент затухания определенных мод колебаний, выделенных из общего спектра.
Контролируемые участки железобетона опоры выделяются из
определенных контрольных мод колебаний. Оценка качества состояния бездефектных опор контактной сети находится в интервале
высокой частоты (600–750 Гц).
Железобетон подземной части опоры долго сохраняет свои прочностные свойства без активного воздействия агрессивных факторов
внешней среды (электрохимическая и почвенная коррозия). Оценка
состояния опоры основана на сравнении характеристик затухающих
колебаний железобетона надземной части (ВЧ-составляющей) и подземной части (НЧ-составляющей) с учетом того, что исходное качество
32
железобетона всех участков опоры примерно одинаково. В таком случае качество железобетона опоры в подземной части (при отсутствии
повреждений) должно быть выше, чем в надземной. Для более эффективной оценки состояния подземной части опоры кроме логарифмического декремента затухания используются уточняющие параметры.
Эта методика вибродиагностических исследований позволяет
провести экспресс-анализ и выдать заключение либо об отсутствии
повреждений подземной части опоры (в откопке нет смысла), либо,
наоборот, о значительном повреждении. В сомнительных случаях
выдается сообщение о необходимости проведения повторной акустической диагностики или дополнительных ультразвуковых (УЗ)
обследований с откопкой подземной части.
Для повышения достоверности результатов диагностики необходимо учесть и свести к минимуму воздействие помех, снижающих
качество акустических сигналов, анализируемых комплексом «Интроскоп-98.1». Критические величины мешающих воздействий,
при которых результаты вибродиагностических исследований нельзя считать достоверными, – отрицательная температура окружающей среды, повышенная влажность (более 80 %), порывы ветра
более 10 м/с, посторонние вибрации (шум приближающегося поезда, работа и перемещение машин и механизмов во время записи
НЧ-сигналов вблизи места диагностики), значительное снижение
качества бетона в надземной части опоры.
Результаты измерений сведены в таблицу 2.11.
Таблица 2.11
Отчет по результатам измерений опоры №1 прибором
«Интроскоп-98.1»
Замер Основная высокая частота, Гц
1 620
2 687
3 745
4 800
5 736
6 740
7 690
8 695
9 720
10 727
33
Результаты соотнесения измеренных показателей с техническим
состоянием сведены в таблицу 2.12 и определен соответствующий
признак.
Таблица 2.12
Результаты соотнесения измеренных показателей
с техническим состоянием
Замер Основная высокая частота, Гц Состояние
1 620 Исправное
2 687 Исправное
3 745 Исправное
4 800 Неисправное
5 736 Исправное
6 740 Исправное
7 690 Исправное
8 695 Исправное
9 720 Исправное
10 727 Исправное
Тяжелые условия и повышенный срок эксплуатации привели
к тому, что большая часть парка железобетонных опор контактной
сети имеет дефекты различной степени.
Примем допущение, что показания приборов (V, R, α, ν) соответствуют количественному показателю результатов диагностических измерений D «исправна/неисправна». С учетом визуальных
показателей (трещины, величина их раскрытия, коррозия металла
в наружном слое бетона при сверхнормативном сроке эксплуатации) делаем второе допущение: приборами диагностики оценивается состояние опор, которые имеют признаки KНН «не норма» для
постановки финального диагноза Di «исправна» или «неисправна».
Тогда заключение о техническом состоянии железобетонной опоры контактной сети (финальный диагноз) устанавливается зависимостью признака KНН «не норма» и полученных значений и количества исследуемых параметров.
Тогда постановка финального диагноза выглядит следующим
образом:
34
D
( /)
( / ) () ,
()
= KНН(α, V, Rкр, ν), (2.1)
ф
где α – угол наклона опоры, град; V – замерянная скорость распространения ультразвуковой волны в бетоне, мкс; R
– сопротивле-
кр
ние «консоль-рельс», Ом; ν – замерянная частота колебаний, Гц.
Результаты, объединяющие принятые допущения с результата-
ми диагностирования первой опоры, сведены в таблицу 2.13.
Таблица 2.13
Результаты проведения комплексной диагностики по выявлению
дефектов для первой опоры
Состояние
Исправное 7 8 8 7 9
Неисправное 3 2 2 3 1
УК-1401 ПК-2 ИСО-1М УГК «Интроскоп»
НН НН НН НН НН
Для составления комплексной модели диагностики опор воспользуемся методом, основанным на теореме Байеса, и методом последовательного анализа.
Пусть состояние опоры контактной сети характеризуется некоторым признаком K
(опора неисправна). Этот признак может
НН
проявляться как при диагнозе D1 (опора неисправна и наклонена
из-за коррозии арматуры), так и при диагнозе D2 (опора исправна,
но наклонена из-за податливости грунта) [17, 21, 24]. Важно лишь
то, что появление признака KНН случайное, но статистически зависимое от диагноза Di. Вероятность совместного появления событий
(наличие у опоры состояния Di и признака KНН) рассчитывается по
следующей формуле:
P(D
) = P(Di) · P(KНН /Di) = P(KНН) · P(Di /KНН). (2.2)
i KНН
Вероятность совместного появления диагноза «неисправен»
и признака «не норма»:
PD K PD
PK D
НН
=
ii
НН
PK
НН
i
(2.3)
35
где P(D
) – априорная вероятность диагноза, определенная по ста-
i
тистическим данным; P(Kj /Di) – вероятность появления признака
у объектов с состоянием Di; P(Kj) – вероятность появления при-
K
j
знака Kj во всех объектах независимо от состояния.
а) б) в)
Рис. 2.3. Пример графического представления проявления признака K
(наклон опоры контактной сети из-за коррозии арматуры)
а – в сторону пути; б – в сторону поля; в – вдоль пути
а) б) в)
Рис. 2.4. Пример графического представления проявления признака K
(наклон опоры контактной сети из-за податливости грунта)
а – в сторону пути; б – в сторону поля; в – вдоль пути
36
НН
НН
Предметом последовательного анализа может быть объект, со-
( /)
( /)
<<
( /)
PD
<⋅<
22
11
( /)( /)
PDPD
BA
стояние которого характеризуется несколькими (в общем случае
n) признаками. На каждом шаге диагностирования проверяется
условие возможности постановки диагноза. Если информации достаточно, то ставится диагноз и диагностирование прекращается.
В противном случае проверяется следующий признак и т. д. (условный алгоритм).
Допуская, что у опоры N
*
имеется признак KНН (не норма), причем признак KНН при диагнозе D2 (исправное состояние опоры)
встречается чаще, чем при диагнозе D1 (неисправное состояние опоры). При этом, если
P
K D
( /)
НН
НН
2
>
,
A
DKP
то N * ∈ D2, (2.4)
1
где А – верхняя граница принятия решения, что опора исправна.
Если признак K
при диагнозе D1 встречается значительно
НН
чаще, то принимается решение:
P
K D
( /)
НН
НН
2
<
,
B
DKP
N * ∈ D1, (2.5)
1
где В – нижняя граница принятия решения, что опора неисправна.
Отношение вероятностей:
B
( /)
K
KAP
НН
НН
2
(2.6)
D
.
1
Если в результате первой проверки условие (2.6) выполняется, то
необходима следующая проверка; тогда отношение правдоподобия:
KK
НН НН
( /)( /)
P DP
KKD
НН НН
(2.7)
.
Расчеты повторяются до тех пор, пока значение отношения не
выйдет за одну из границ (А или В).
Границы А и В рассчитываются исходя из вероятностей ошибок
первого α и второго β рода, которые считаются заданными:
37
1
1
−β
α
(2.8)
,A
≥
В практических расчетах можно принимать α = β = 0,05–0,10.
Значения α и β можно выбрать из экономических соотношений.
Коэффициенты α и β выбраны равными 0,05 для более точной постановки диагноза [21].
Так как ставится задача комплексной оценки состояния опор
контактной сети, то для точного определения разные параметры
технического состояния контролируются разными приборами. По
каждой опоре контактной сети пятью приборами проводилось десять замеров. Если показатели не выходят за пределы значений постановки диагноза «исправна/неисправна», то замеры проводят до
тех пор, пока одно из значений не выйдет за одну из границ. Такое
допущение выполняется для получения конкретных значений вероятности – если один из признаков любого из приборов будет равен
нулю, то все вероятности постановки диагноза выстроятся в прямую линию между границ, и общая вероятность будет равна нулю.
Способ оценки состояния не сработает, и в таком случае придется
дискретно оценивать показатели каждого из приборов, что может
повысить вероятность ошибки и увеличить проводимые расчеты.
Комплексная диагностика основана на контроле нескольких параметров и постановке диагноза за счет объединения при расчетах
теоремы Байеса и метода последовательного анализа. На рассматриваемом участке (рис. 2.5) выявлены 18 неисправных опор (заменены
после откопки и более полной оценки технического состояния для
подтверждения диагноза).
Оценка состояния всего участка за 2013 г. представлена на
рис. 2.6, за 2018 г. – на рис. 2.7.
Из графиков видно заметное снижение показателя надежности
опор контактной сети по участку за пять лет; вероятность задержки
поездов из-за отказа опор контактной сети повышается. Классическая кривая изменения интенсивности отказов (рис. 2.8) показывает рост количества неисправных опор на участке. Интенсивность
перехода опор в состояние неисправности (интенсивность отказов)
в нашем случае будет соответствовать третьему этапу – деградации
(рис. 2.8) [23].
β
≥
B
(2.9)
.
−α
38
а) б)
–5,88
L, о.е
–5,88
2345
L, о.е
L, о.е.
345
L, о.е.
L, о.е
5,88
2,94
Опора исправна
5,88
2,94
Опора исправна
0,00
–2,94
12 345
Опора неисправна
Приборы
2013 г.
2018 г.
0,00
–2,94
1
Приборы
Опора неисправна
в) г)
5,88
Опора исправна
2,94
0,00
12345
–2,94
Опора неисправна
–5,88
Приборы
2013 г.
2018 г.
Рис. 2.5. Результаты расчета постановки диагноза для опоры 1 (а),
опоры 2 (б), опоры 6 (в) и опоры 226 (г)
5,88
Опора исправна
2,94
5,88
Опора исправна
2,94
0,00
12
–2,94
Опора неисправна
–5,88
Приборы
2013 г.
2018 г.
2013 г.
2018 г.
0,00
12345
–2,94
Опора неисправна
–5,88
Приборы
Рис. 2.6. Результаты расчета постановки диагноза участка контактной сети,
2013 г.
39
1,00
L, о.е
0,00
12345
Приборы
–1,00
Рис. 2.7. Результаты расчета постановки диагноза участка контактной сети,
2018 г.
Рис. 2.8. Интенсивность отказов в различные периоды наработки
I – этап приработки; II – нормальной работы; III – деградации
Оценка показателя надежности опор будет продолжать снижаться. Вероятность нахождения опоры в рассматриваемом состоянии
еще не вышла за границу неисправного состояния, значит, нужны
мероприятия, требующие продления срока жизненного цикла (не
более пяти лет) с обязательным контролем состояния.
Безопасность функционирования объекта железнодорожного
транспорта базируется на управлении рисками [56]. С помощью
УРРАН можно отказаться от существующего подхода к управлению
безопасностью функционирования контактной сети, при котором
основным положительным результатом служит сокращение числа
опасных отказов за рассматриваемый период по сравнению с предыдущим без учета возникающих рисков [56].
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]