Алексеев Д.С. СЗИ56ТСС КР Теория безопасности движ поездов. Обеспечение безопасности движения поездов
 Скачать 0.95 Mb.
|
|
Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» Кафедра «Автоматика, телемеханика и связь» ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ Курсовая работа дисциплина «Теория безопасности движения поездов» КР 23.05.05 08.00. СЗИ56ТСС Студент _____ ___________________________________ Д.С. Алексеев (подпись, дата) Руководитель, старший преподаватель _____ ___________________________ А.А. Онищенко (подпись, дата) Хабаровск, 2022 Содержание Введение…....…………………………………………………………………………3 1. Теоретическая часть……………………………………………………………… 4 1.1 Структура и принцип действия устройства контроля перегона методом счета осей…….………….…………………………………..………..……...… 4 1.2 Точечные путевые датчики……………………………...……………………... 4 1.3 Напольный электронный модуль………………………………………………. 5 1.4 Устройства обработки сигнала…………………………………………...……. 6 1.5 Реверсивный счетчик………………………………………...…………………. 7 1.6 Решающий прибор………………………………………………...……………. 8 1.7 Приемная и передающая аппаратура……………………………..….………... 9 2. Факторный анализ состояния безопасности движения ………………..….…..10 2.1 Общие положения ……………………………………………………..…….…10 2.2 Анализ и ранжирование событий, связанных с безопасностью движения поездов за 2016-2022 г. ………………………………………..………….……10 2.3 Анализ причин, вызвавших нарушение безопасности движения …………..18 2.4 Ранжирование причин, вызвавших нарушение безопасности движения …..27 2.4.1 Предназначение метода экспертных оценок …………………………….....27 2.4.2 Порядок проведения метода экспертных оценок ………………………......27 2.5 Оценка рисков возникновения нарушения безопасности движения …….....36 2.6 Разработка корректирующих и предупреждающих мероприятий……..…...43 2.7 Индивидуальное задание, вариант – 08 ………………………………..……..45 2.7.1 Частотный анализ опасных состояний движения поезда …………..……..45 2.7.2 Дерево отказов ………………………………………………………………..48 Заключение …...….……………………………………...………………………….50 Список использованной литературы …………………………………………...…51 Введение Мы живем в тот век, когда представить себе жизнь без пассажирских и грузовых перевозок при помощи железнодорожного транспорта практически невозможно. Следовательно, одной из главных задач железнодорожного транспорта в современных условиях является обеспечение высокого качества обслуживания его пользователей. С решением данной задачи тесно связаны вопросы безопасности движения поездов. Ведь из-за нарушений безопасности движения создается угроза жизни и здоровью людей, государству наносится значительный материальный ущерб, утрачиваются грузы, выводится из строя дорогостоящая техника. Т.к. причинами аварий, крушений, происшествий зачастую является человеческий ресурс, то для обеспечения безопасности движения поездов используются различные технические средства. С их помощью достигается лучший контроль за состоянием путей следования подвижных составов, повышается надежность устройств сигнализации, блокировки, повышается безопасность движения поездов. Следовательно, с применением различных технических средств влияние человеческого фактора на обеспечение безопасности движения снижается. Для выявления причин, вызывающих наибольшую угрозу для обеспечения безопасности движения поездов применяется факторный анализ. С его помощью можно определить, как изменяется состояние безопасности движения при изменении того или иного фактора, количественно оценить влияние каждого из них на возникновение транспортного происшествия и исходя из этого принимать обоснованное управленческое решение. Его я и буду производить в данной курсовой работе. 1 Теоретическая часть 1.1 Структура и принцип действия устройства контроля перегона методом счета осей Система контроля состояния перегона на основе счетчика осей подвижного состава при работе ее совместно с полуавтоматической блокировкой предназначена для автоматического контроля прибытия поезда на станцию в полном составе. Основные элементы системы: комплект точечных путевых датчиков, напольный электронный модуль, устройства обработки сигнала, реверсивный счетчик, тестирующая аппаратура, решающий прибор, приемные и передающие устройства, линия связи. Отличительные особенности системы: структурное резервирование устройств обработки сигнала с использованием мажоритарного принципа «два из трех»; информация со счетных пунктов к решающему прибору передается циклически с использованием помехозащищенного кода; в системе обеспечивается выполнение функций диагностики технического состояния устройств; неправильный контроль работоспособности путевых датчиков и установи их на рельсах. 1.2 Точечные путевые датчики В системе счета осей предусмотрено применение точечных путевых датчиков типа ВФД. Датчик ВФД состоит из четырех катушек, каждая из которых имеет по две обмотки. Первичные обмотки всех катушек соединены последовательно и согласно. Начало обмотки первой катушки и конец обмотки четвертой катушки образуют вход датчика. Вторичные обмотки соединены попарно последовательно и встречно (между собой в паре). Две пары встречно включенных катушек образуют два выхода датчика. При проследовании колеса над датчиком в направлении от первой катушки к четвертой на выходах появляются сигналы синусоидальной формы. Фаза сигнала зависит от того, над какой из катушек в данный момент находится центр колеса. Если колесо находится над катушкой с нечетным номером, фаза сигнала на выходе совпадает с фазой входного сигнала, если над катушкой с нечетным номером – входной и выходной сигналы находятся в противофазе. При движении колеса в вышеуказанном направлении, его воздействие на магнитное поле катушек вызывает появление сигналов в следующей последовательности: на выходе 1 появляется сигнал с фазой 00, затем – с фазой 1800, после что на выходе 2 также появляется сигнал с фазой 00, затем – с фазой 1800. При движении колеса в обратную сторону сигналы появляются в обратной последовательности. 1.3 Напольный электронный модуль Напольный электронный модуль (НЭМ) устанавливается в непосредственной близости от датчиков и соединяется с ними десятижильным кабелем. НЭМ содержит генератор синусоидального сигнала с частотой 35 кГц и амплитудой 20 В для питания датчиков, путевые усилители для усиления выходных сигналов датчик, имитатор проследования колеса для тестирования датчиков и блок питания который подключается к питающей сети 220 В, 50 Гц и к аккумуляторной батарее. С устройствами обработки сигнала, расположенными на посту ЭЦ станции НЭМ соединяется шестижильным кабелем. 1.4 Устройства обработки сигнала Аппаратура для обработки сигнала, полученного от НЭМ, размещается на посту ЭЦ станции и состоит из следующих блоков. Блок первичной обработки сигнала содержит фазовые детекторы, фильтры нижних частот и компараторы. Всего имеется три таких блока (в соответствии с числом датчиков). В этих блоках осуществляется фазовое детектирование сигнала и его сглаживание с помощью ФНЧ, в результате чего выделяется огибающая сигнала. Далее при помощи компараторов мгновенное значение напряжения сигнала сравнивается с опорным. Совпадение этих напряжений сигнализирует о нахождении колеса в зоне чувствительности данной катушки и приводит к появлению на выходе компаратора высокого потенциала, по уровню соответствующего логической единице. Блок первичной обработки сигнала содержит четыре компаратора, каждый из которых выдает логическую «1» при нахождении колеса в зоне чувствительности соответствующей ему катушки. Сигналы от четырех компараторов блока первичной обработки сигнала поступают на четыре входа блока регистрации проследования осей, где в зависимости от последовательности поступления сигналов определяется направление проследования колесной пары. Логическая схема этого блока устроена таким образом, что при изменении направления движения колеса во время его нахождения в зоне чувствительности любой из катушек датчика или вне зоны действия датчика, сбоя в счете осей не происходит, так как информация, несоответствующая направлению движения в регистр не запишется. Сигналы с информацией о направлении движения с выходов трех блоков регистрации проследования осей подаются на вход схемы выбора кодового сигнала, которая в данной системе выполняет роль мажоритарного элемента. В отличие от других известных мажоритарных схем, СВКС осуществляет мажортирование сигналов, не совпадающих во времени. Схема состоит из шифратора, трех трехразрядных регистров сдвига и трех дешифраторов. Шифратор преобразует полученный на входе сигнал, фиксирующий проследование колесом датчика в определенном направлении в параллельный двоичный код, который при поступлении следующего сигнала запишется параллельно в регистр. При поступлении новых сигналов двоичные числа, несущие в себе информацию о номере датчика и направлении проследования оси, сдвигаются в регистре под действием синхроимпульсов, вызванных появлением новых сигналов. Информация с параллельных выходов регистра постоянно считывается дешифратором. При появлении информации о правильной последовательности срабатывания датчиков дешифратор выдает на соответствующий вход счетчика импульс для счета (посредством включения одновибратора). При появлении информации, свидетельствующей том, что один из датчиков не сработал, но позволяющей определить направление, на счетчик также поступит импульс, а на входные поты двух микропроцессорных устройств (МПУ), выполняющих функции решающего прибора, поступит сигнал, несущий информацию о номере датчика, от которого не поступил сигнал, и направление движения колесной пары. При необходимости эту информацию можно регистрировать в оперативной памяти МПУ для последующего анализа. При выходе из строя одного из датчиков или одного из трех каналов в устройстве обработки сигналов система счета осей сохраняет работоспособность. При необходимости можно задать режим работы СВКС, при котором счет осей будет осуществляться по одному датчику. 1.5 Реверсивный счетчик Реверсивный счетчик осей построен на трех интегральных микросхемах К155 ИЕ6 (двоично-десятичный реверсивный четырехразрядный счетчик), каждая из которых ведет счет соответственно единиц, десятков и сотен осей. Счетчик имеет три входа («'+1»', «'-1»', «сброс») и двенадцать выходов для параллельной записи показаний счетчика в решающий прибор. Возможен вариант системы счета осей с тремя счетчиками, который в данном проекте не рассматривается. 1.6 Решающий прибор Решающий прибор состоит из двух работающих независимо друг от друга микропроцессорных устройств, которые посредством динамической схемы управляют состоянием импульсных реле. К каждому МПУ подключены два реле: КСП-контроля свободности перегона и КЗП-контроля занятости перегона. Путевое реле КПН (КПЧ) возбуждается при условии нахождения реле КЗП1 и КЗП2 в обесточенном, а КСП1 и КСП2 ‑ в возбужденном состоянии. решающий прибор принимает решение о свободности (занятости) перегона на основании информации, поступающей на входные порты МПУ от счетчиков осей, тестирующих устройств, а также информации определяемой состоянием контактов реле НИП (ЧИП), НАП (ЧАП), КПН (КПЧ). Так при нулевом состоянии счетчиков (или при совпадающих показаниях) и одновременном занятии участков ИП и АП МПУ примет решение о занятости перегона, так как при такой ситуации подвижная единица должна находиться на границе участков ИП и АП, где установлены датчики, а совпадающие показания счетчиков свидетельствуют о неисправности датчиков или других элементов системы. Информация со счетчика осей и другой аппаратуры, находящейся на другом конце перегона передается к МПУ решающего прибора при помощи системы связи. 1.7 Приемная и передающая аппаратура Для передачи информации о количестве сосчитанных осей, а также о состоянии некоторых управляющих входов системы с одного счетного пункта на другой в данном проекте предназначается использовать приемо-передающую аппаратуру, применяемую для передачи сигнала ТУ в системе диспетчерской сигнализации «Луч». Каждый групповой цикл этой системы связи содержит 30 тактов. Логично предположить, что для передачи 15 бит информации (12 бит - показания счетчика, остальные 3 ‑ код, несущий информацию о состоянии контактов реле НИП, НАП, КПН (ЧИП, ЧАП, КПЧ) и о результатах тестирования) можно использовать код с кодовым расстоянием не менее Выбор помехозащищенного, а также вопросы доработки используемой аппаратуры связи для ее совместной работы с устройствами счета осей в данном проекте не рассматриваются. Характеристики приемо-передающей аппаратуры: - рабочая частота канала – 500 Гц; - способ манипуляции в канале ТУ-ОФМ; - скорость передачи – 62,5 Бод. Очевидно, что с развитием систем ИРДП, использующих для контроля перегона устройства счета осей, возникнет необходимость в создании специальной аппаратуры связи. 2 Факторный анализ состояния безопасности движения 2.1 Общие положения Под факторным анализом понимается методика комплексного и системного изучения и измерения воздействия факторов на величину результативных показателей (на состояние безопасности движения поездов). Факторный анализ основывается на построении модели, описывающей причинно-следственные связи различных сторон деятельности. Это позволяет определить, как изменяется состояние безопасности движения при изменении того или иного фактора, количественно оценить влияние каждого из них на возникновение транспортного происшествия и исходя из этого принимать обоснованное управленческое решение. Целью данного анализа является выявление причин нарушения показателей безопасности движения поездов. Снижение вероятности финансовых и экологических потерь. Задачами факторного анализа является классификация и систематизация факторов, вызывающих нарушения безопасности движения поездов. Произведение отбора показателей, которые оказывают наиболее сильное влияние на безопасность движения. Разработка мероприятий по снижению рисков возникновения опасных ситуаций, связанных с организацией движения поездов. И определение сроков их выполнения. 2.2 Анализ и ранжирование событий, связанных с безопасностью движения поездов за 2016-2022 гг. Отбор показателей безопасности произведем на основании диаграммы Парето. Т.к. диаграмма Парето - используется для выявления малого числа проблем, оказывающих наибольшее влияние. Метод отбора основан на принципе Парето, который предполагает, что 20 % наших усилий способны принести 80 % результата. Отделяя наиболее важные от менее важных можно достичь наибольшего улучшения при наименьших условиях. Диаграмма Парето строится в виде столбчатого графика и показывает в убывающем порядке относительное влияние каждой причины на общую проблему. Кроме того, на диаграмме обычно приводят кумулятивную кривую накопленного процента причин. Общие правила построения диаграммы Парето: - решить, какие проблемы (причины проблем) надлежит исследовать, какие данные собирать и как их классифицировать; - разработать формы для регистрации исходных данных (например, контрольный листок); - собрать данные, заполнив формы, и подсчитать итоги по каждому исследуемому фактору (показателю, признаку); - для построения диаграммы Парето подготовить бланк таблицы, предусмотрев в нем графы для итогов по каждому проверяемому фактору в отдельности, накопленной суммы числа появлений соответствующего фактора, процентов к общему итогу и накопленных процентов; - заполнить таблицу, расположив данные, полученные по проверяемому фактору, в порядке убывания значимости; - подготовить оси (одну горизонтальную и две вертикальные линии) для построения диаграммы. Нанести на левую ось ординат шкалу с интервалами от 0 до общей суммы числа выявленных факторов, а на правую ось ординат - шкалу с интервалами от 0 до 100, отражающую процентную меру фактора. Разделить ось абсцисс на интервалы в соответствии с числом исследуемых факторов или относительной частотой; - построить столбиковую диаграмму. Высота столбца (откладывается по левой шкале) равна числу появлений соответствующего фактора. Столбцы располагают в порядке убывания (уменьшения значимости фактора). Последний столбец характеризует «прочие», т.е. малозначимые факторы, и может быть выше соседних; - начертить кумулятивную кривую (кривую Парето) - ломаную, соединяющую точки накопленных сумм (количественной меры факторов или процентов). Каждую точку ставят над соответствующим столбцом столбиковой диаграммы, ориентируясь на его правую сторону; - нанести на диаграмму все обозначения и надписи; - провести анализ диаграммы Парето. Диаграмма Парето строится на основании таблицы 2.1. Таблица 2.1 – Показатели безопасности
Продолжение таблицы 2.1
По данным таблицы 2.1 построим диаграмму Парето. Она представлена на рисунке 2.1.   Рисунок 2.1 – Диаграмма Парето Расшифровка обозначений показателей безопасности: С1 - Проезд запрещающего сигнала светофора; С2 - Столкновения грузовых поездов с другими поездами или железнодорожным подвижным составом; С3 - Прием поезда на занятный путь; С4 - Отправление поезда на занятный перегон; С5 - Развал груза в пути следования; С6 - Сходы железнодорожного подвижного состава при маневрах; С7 - Столкновения железнодорожного подвижного состава при маневрах; С8 - Прием или отправление поезда по неготовому маршруту; С9 - Перевод стрелки (под поездом, маневровым составом или локомотивом); С10 - Взрез стрелки; С11 - Пропуск пассажирских поездов по неспециализированным путям; С12 - Стоянки поездов у входных сигналов; С13 - Уход вагонов. Применяя правило Парето по данной диаграмме можно сделать вывод, что 80 % нарушений безопасности происходит по вине только пяти факторов таких как: прием или отправление поезда по неготовому маршруту, уход вагонов, пропуск пассажирских поездов по неспециализированным путям, столкновения грузовых поездов с другими поездами или железнодорожным подвижным составом и перевод стрелки (под поездом, маневровым составом или локомотивом), по ним и будет производиться анализ. Рассмотрим влияние каждого фактора на изменение величины результативного показателя в отдельности: а) график о динамике изменения случая «Прием или отправление поезда по неготовому маршруту» за 2016-2022 год представлен на рисунке 2.2.    Рисунок 2.2 – Изменения показателя безопасности «Прием или отправление поезда по неготовому маршруту». По данному графику видно, что действие данного фактора носит случайный характер. Для уточнения его влияния на величину результативного показателя нужно рассмотреть его действие за больший интервал времени. б) график свидетельствующий о динамике изменения случая «Уход вагонов» за 2016-2022 год представлен на рисунке 2.3.    Рисунок 2.3 – Изменения показателя безопасности «Уход вагонов». По данному графику можно сделать вывод, что действие данного фактора с 2016 года по 2018 год увеличивается, с 2018 года по 2020 год уменьшается, затем снова имеет тенденцию к увеличению. в) график, свидетельствующий о динамике изменения случая «Пропуск пассажирских поездов по неспециализированным путям» за 2016-2022 год представлен на рисунке 2.4.  Рисунок 2.4 – Изменения показателя безопасности «Пропуск пассажирских поездов по неспециализированным путям». По рисунку 2.4 видно, что действие фактора сначала до 2020 года уменьшается, затем с 2017 года по 2021 год увеличивается, и после 2021 года снова уменьшается. Для получения более точной информации нужно произвести больше измерений. г) график, свидетельствующий о динамике изменения случая «Столкновения грузовых поездов с другими поездами или железнодорожным подвижным составом» за 2016-2022 год представлен на рисунке 2.5.    Рисунок 2.5 – Изменения показателя безопасности «Столкновения грузовых поездов с другими поездами или железнодорожным подвижным составом». По данному графику видно, что с 2016 года по 2018 год влияние фактора увеличивается, с 2018 года его влияние уменьшается, затем с 2020 года влияние фактора снова увеличивается. д) график, свидетельствующий о динамике изменения случая «Перевод стрелки (под поездом, маневровым составом или локомотивом)» за 2016-2022 год представлен на рисунке 2.6.    Рисунок 2.6 – Изменения показателя безопасности «Перевод стрелки (под поездом, маневровым составом или локомотивом)». По данному графику видно, что до 2019 года фактор имеет тенденцию к увеличению, с 2019 года по 2020 год влияние фактора уменьшается, и с 2020 года влияние фактора снова увеличивается. Но для большей точности следует провести больше измерений. |