9.2. Функции безопасности систем управления движением поездов

Опасные и неопасные дестабилизирующие факторы (ДФ) являются событиями случайными, а время их возникновения τ — случайной величиной. Это значит, что нельзя точно предсказать, возникнет или не возникнет ДФ во время движения поезда. Вместе с тем можно установить статистические закономерности возникновения ДФ при определенных значениях т. При этом т может быть непрерывной или дискретной величиной, например, временем или числом циклов работы системы, отсчитываемых от начала ее функционирования. Ниже полагаем, что т — это время, отсчитываемое от начала функционирования систем.

9.3. Методы снижения интенсивности одф

9.3.1. Методы снижения интенсивности опасных отказов

Эти методы получили также название ресурсных или прочностных, т.е. способствующих созданию безопасных ресурсов путем обеспечения механической или электрической прочности отдельных элементов технических средств.

Применение ресурсных методов позволяет увеличивать одновременно как безопасность, так и надежность аппаратных средств, так как надежность зависит от интенсивности отказов всех видов, а именно опасных и неопасных. Вместе с тем методы решения задач обеспечения безопасности и надежности технического средства существенно отличаются. Дело в том, что при решении задачи обеспечения безопасности запас прочности создается в тех местах элементов, где может быть опасный отказ, т.е. создание запаса прочности преследует цель снижения, прежде всего, вероятности опасных отказов. Такие элементы получили название элементов с асимметричными отказами, так как вероятность возникновения опасных отказов существенно меньше вероятности неопасных отказов. Что касается решения задачи повышения надежности, то степень опасности отдельных отказов не принимается во внимание.

Ресурсные методы начали применять раньше других методов обеспечения безопасности функционирования аппаратных средств систем. Так, в рельсовых цепях систем АБ-ЧК ресурсный метод использован для обеспечения безопасности функционирования трансмиттеров КПТ-5 и КПТ-7. Это моторные трансмиттеры, которых формируют кодовые комбинации с помощью кулачковых шайб, закрепленных на оси ротора мотора Безопасность функционирования КПТ обеспечивается за счет создания необходимого запаса механической прочности кулачковых шайб. Трудно представить возможность опасных отказов этих шайб, которые привели бы к преобразованию шайбы КЖ в шайбу 3 и передачу в рельсовую линию вместо кодовой комбинации КЖ кодовой комбинации 3.

Но недостаточно создать датчик кодовых комбинаций, который исключал бы формирование вместо одной кодовой комбинации другую. Необходимо, кроме того, выбрать из правильно сформированных кодовых комбинаций ту, которая соответствует состоянию рельсовой линии. Для этого в системе АБ-ЧК применяют схему на электромагнитных реле специальной конструкции. С помощью контактов КПТ - З,Ж и КЖ осуществляется выбор необходимой кодовой комбинации. Если произойдет ошибочное замыкание контактов реле ЖР, ЗР или обоих реле, то в рельсовую линию будет передаваться ошибочная кодовая комбинация.

Возможными причинами замыкания фронтовых контактов электромагнитного реле при отсутствии тока в его обмотке являются сваривание контактов, магнитное залипание якоря, заклинивание оси вращения якоря. Исключение этих явлений у реле ЖР, ЗР достигается реализацией следующих мероприятий.

Исключение свариваемости фронтового контакта с подвижным (общим) обеспечивают использованием в качестве материала фронтовых контактов углей, отличающихся достаточной электропроводностью при повышенной твердости. Для повышения электропроводности контактов применяют угли с серебряным наполнителем в виде мельчайшей серебряной пыли.

Для исключения залипания якоря реле его сердечник выполняют из стали с малой коэрцетивной силой и малой остаточной индукцией. Кроме того, для предупреждения залипания якоря под действием остаточного магнетизма на нем устанавливают упорные штифты из твердых марок бронзы, гарантирующие магнитный зазор не менее 0,38 мм. У некоторых типов реле таких штифтов устанавливают два — один рабочий и один контрольный.

Для исключения заклинивания якорь реле вращается на цапфах двух бронзовых осевых винтов и имеет продольный и поперечный люфты определенных величин.

При обесточивании обмотки такого реле якорь опускается под действием собственного веса, а не в результате действия пружины, которая может сломаться.

Примерами таких реле служат нейтральные реле типа НР, НМШ, РЭЛ. Используют несколько их конструктивных разновидностей, отличающихся главным образом числом контактов, устройством якоря и электрическими параметрами.

Разработка схем на безопасных реле с асимметричными отказами должна подчиняться следующему правилу: цепи выбора кодовых комбинаций, разрешающих движение с максимальной скоростью, необходимо формировать фронтовыми контактами реле, безопасными относительно замыкания этих контактов; число фронтовых контактов в цепях выбора кодовых комбинаций, разрешающих движение с меньшими скоростями, надо снижать по мере уменьшения допустимой скорости движения.

В рельсовых цепях постоянного и переменного тока используют резисторы и дроссели с асимметричными отказами в качестве элементов, ограничивающих ток в рельсовой линии. Короткие замыкания этих элементов приводят к существенным увеличениям тока рельсовой цепи и тем самым увеличивают вероятность обнаружения ложной свободности или ложной целостности нитей рельсовой линии. Поэтому их исполняют таким образом, что вероятности коротких замыканий значительно меньше вероятностей увеличения до бесконечности из-за обрывов цепей их подключения. . К безопасным в этом смысле относятся металлооксидные резисторы на стеклянной основе, проволочные эмалированные трубчатые резисторы типа ПЭ-15, регулируемые и нерегулируемые проволочные резисторы типа 7156 и 7157, наматываемые оксидированной проволокой на фарфоровые изоляторы. Изоляция всех токоведущих частей относительно корпуса выдерживает в течение 1 мин напряжение 1500 В переменного тока частотой 50 Гц. Сопротивление изоляции электрической цепи относительно корпуса не менее 25 МОм при температуре окружающей среды от плюс 15 до плюс 25 °С. Безопасным является и дроссель типа РОБС-ЗА благодаря специальной конструкции его обмотки и достаточно высокой электрической прочности применяемого изоляционного материала, исключающих межвитковые короткие замыкания обмотки.

Прочностные методы используют также при создании безопасных частотных фильтров. Эти методы основаны на том, что вместо дискретных элементов, а именно, конденсаторов, индуктивностей, резисторов используют электромеханические резонансные системы (резонаторы). Это позволяет создавать аналоги электрических резонансных систем, но с меньшими интенсивностями опасных отказов за счет их большей механической прочности.