таблица отказов датчиков. Статья.doc таблица отказов.датчиков.doc редактированная.doc анти. Статистика отказов датчиков дм12 (ДМ99), шмп12, (шмп 93) в системе комплекса технических средств мониторинга нагрева букс вагонов (ктсм)
 Скачать 0.98 Mb.
|
УДК 629.4.027.115+06Статистика отказов датчиков ДМ12 (ДМ99), ШМП12, (ШМП 93) в системе комплекса технических средств мониторинга нагрева букс вагонов (КТСМ)В.В. Штанке1, В.А. Штанке2 1,2ФГБОУ ВО «Ростовский государственный университет путей сообщения» г. Ростов -на -Дону, Россия Аннотация. Статья посвящена актуальной теме безопасности движения поездов. Проведен анализ работы датчиков ДМ12 (ДМ99), ШМП12, (ШМП 93) в системах комплекса технических средств мониторинга нагрева букс вагонов (КТСМ), на различных дорогах за 10-летний период. Дана оценка надежности работы датчиков, на основе статистики работы всей системы КТСМ. Ключевые слова: Безопасность движения поездов, отказы технических средств, анализ, надежность системы, магнитоиндукционные датчики, модернизация, управление, контроль, помехи Актуальность рассматриваемой темы обусловлена широким применением датчиков магнитоиндукционного типа ДМ-12(99), ШМП-12(93) в системах контроля подвижного состава на перегонах и сортировочных горках [1]. Сбои в графике движения поездов, а тем более аварийные ситуации приводят к экономическим потерям и пострадавшим, что отрицательно сказывается на работе всей сети железных дорог страны. Поэтому сегодня к производителям напольной аппаратуры, включая самую ответственную часть, путевые датчики, предъявляются повышенные требования к их надежности и долговечности. Это заставляет производителей проводить постоянный мониторинг надежности, выявлять слабые места и своевременно модернизировать изделия по требованиям эксплуатационных подразделений. Основываясь на мониторинге отказов, были выявлены несколько факторов, влияющих на работу датчиков, это: внешние факторы воздействия среды эксплуатации; коррозия, возникающая из-за воздействия токов и влажности; механические удары и т.д. Такие обстоятельства приводят к преждевременной замене изделий, до конца гарантированного срока службы, однако при «идеальных» условиях, датчики работают десятилетиями. Кроме внешних причин отказов, нельзя не отметить и человеческий фактор, квалификацию персонала, дисциплину обслуживания, порядок хранения датчиков. Все это также влияет на долговечность работы изделия. Объективные причины, по которым происходит сбой работы датчиков, понятны, теперь проведем анализ ключевых показателей статистики отказов датчиков ДМ12 (ДМ99), ШМП12, (ШМП93) в системе КТСМ, за 10-летний период эксплуатации, на основании статистических данных. В качестве примера, на основании данных [2], можно проследить статистику отказов автоматики и телемеханики в Иркутск-Сортировочной дистанции СЦБ за 12 месяцев (Табл. 1), эксплуатационная длина 104,736 км. Датчики ДМ и ШМП используются на этой дистанции. Таблица 1 - Ключевые показатели мониторинга и контроля по сектору автоматики и телемеханики [1,3]
Анализируя таблицу, можно сделать вывод, что за 2019 год по сравнению с аналогичным периодом 2018 года событий не допущено, событие, это нарушение работоспособного состояния объекта ЖАТ [3]. В зависимости от длительности задержек, отказы технических средств классифицируются по категориям: отказы 1-й категории - отказы, приведшие к задержке пассажирского, пригородного или грузового поезда на перегоне (станции) на 1 час и более либо приведшие к транспортным происшествиям или событиям, связанным с нарушением правил безопасности движения и эксплуатации железнодорожного транспорта; отказы 2-й категории - отказы, приведшие к задержке пассажирского, пригородного или грузового поезда на перегоне (станции) продолжительностью от 6 минут до 1 часа либо к ухудшению эксплуатационных показателей. Для оценки эффективности эксплуатационной деятельности хозяйства автоматики и телемеханики, которая влияет на работу ОАО «РЖД», в анализе использованы данные об отказах всех категорий комплексной автоматизированной системы учета контроля и устранения отказов технических средств КАС АНТ [4]. Проведен анализ причин сбоев. Отказы всех категорий, от задержек поездов, до неисправностей и сбоев в работе возросли в 2019 г. на 41 % из них, 1 - 2 категории - (+8,3%), 3 категории –без остановки состава (+57%). Число отказов СЦБ за 12 месяцев 2019 года по сравнению с аналогичным периодом 2018 года составило 97 против 68 (+43%), отказы по системе контроля волочащихся предметов УКСПС - 1/1 (0%) не возросли. Отказы КТСМ по причине выхода из строя болометров напольной камеры – 2/2 (0%) остались на прежнем уровне. Достигнуто снижение по продолжительности времени устранения отказов, снижение отказов по технологическим нарушениям, снижение сбоев автоматической локомотивной сигнализации и в системе автоматического управления торможением (АЛСН, САУТ). К сожалению, тенденции снижения отказов 1-2 категории по итогам работы Иркутск-Сортировочной дистанции СЦБ за 12 месяцев 2019 года нет, и составляет 26 отказов, когда целевой показатель согласно распоряжению ВСИБДИ-68/р от 22.02.2019 года на 12 месяцев должен составлять не более 22 отказов.  Рис. 1 - Количество отказов устройств ЖАТ Иркутск-Сортировочной дистанции СЦБ по годам Исследование отказов направлено на выявление причин и представляет собой метод систематизации и идентификации видов отказов для предотвращения их последствий в дальнейшем. Метод может включать в себя аварийные карты по порядку действий в нестандартных ситуациях. Виды отказов могут быть распределены по категориям, для принятия решений об их устранении и предотвращении на локальном и глобальном уровне. Поэтому, создаются и внедряются более совершенные разработки для исключения аварийности и профилактике нарушений безопасности, например САУТ-ЦМ, КЛУБ, АСУ МС и прочие [5]. В анализах [2,4] не приведена статистика отказов по датчикам ДМ12 (ДМ99), ШМП12, (ШМП93), но дана разбивка по годам для сравнения, по конкретному участку комплекса технических средств многофункциональной диагностики ходовых частей железнодорожного подвижного состава системы КТСМ. Для получения более ранней статистики по отказам датчиков ДМ12 (ДМ99), ШМП12, (ШМП 93) в системе КТСМ был рассмотрен «Анализ состояния безопасности движения поездов, надежности работы систем и устройств ЖАТ в хозяйстве автоматики и телемеханики» [4]. Было проведено исследование отказов работы счетных пунктов ЖАТ по состоянию на 01.01.2013 года. На железных дорогах нашей страны эксплуатируется 4 677 пунктов контроля, на которых размещено 5 634 прибора КТСМ. Среднее расстояние, между пунктами контроля 29 км, на главных направлениях расстояние 25 км, на второстепенных направлениях 41 км [5]. 2 242 счетных пункта, оборудованы системами счета осей ЭССО и УКП СО: электронными системами счета осей оборудовано 2 115 счетных пункта; устройством свободности перегона, методом счета осей подвижного состава оборудовано 189 счетных пунктов, другими счетчиками осей – 43 счетных пункта. Данные по анализу отказов работы счетных пунктов приведены в табл.2: Таблица 2 – Оценка работы счетных пунктов в 2012 году по сети железных дорог страны
Основными причинами отказов аппаратуры и оборудования явились: А. питающие устройства 4/8 (неустойчивое электроснабжение – 2/2, другие причины – 2/6), Б. постовые устройства 5/10 (схемно-конструктивные недостатки 3/2 отказа, другие причины – 2/8 отказа); С. напольные устройства 4/169 (механические повреждения датчиков 2/104, неисправность рельсовых датчиков 1/22, неисправность др. оборудования СП 2/41, другие причины 1/2). По данным дорог за 2012 году допущено 17 отказов в работе счетных пунктов, что на 662 отказа меньше, чем 2011 году (679 отказа) [4]. Причинами нарушения работы устройств счёта осей являются: 1.Многократные отказы аппаратуры и оборудования счёта осей (постовых и напольных устройств) из-за качества исполнения. 2. Высокая подверженность влиянию атмосферных и коммутационных перенапряжений. 3. Низкая механопрочность счётчиков осей (большое количество повреждений датчиков после прохода колесных пар с ползунами, работы путейской и снегоуборочной техники). 4. Нарушения технологии обслуживания. В [4] не указана статистика отказов по датчикам ДМ12 (ДМ99), ШМП12, (ШМП 93), но выполнено разделение по основными причинами отказов аппаратуры и оборудования на сети железных дорог в период 2011-2012 гг. Из этой работы можно сделать вывод, что основной причиной отказов в работе датчиков, является механическая деформация, сминание изделия колесом из-за ползуна, срыв техникой при снегоуборке. В работе [6] «Анализ надежности оборудования КТСМ на разных железных дорогах ОАО «РЖД» ШЧ-2» приведена наглядная статистика причин остановок поездов по показаниям аппаратуры ЖАТ, однако нет полной информации по отказам именно датчиков ДМ12 (ДМ99), ШМП12, (ШМП93) в системе КТСМ. Ориентировочно, на 1 установку аппаратуры КТСМ количество остановленных поездов составляет 10,5 поездов в 2009 г., в 2008 г было остановлено 13,6 поездов. Многократно количество остановленных поездов на 1 установку аппаратуры КТСМ приходилось на Забайкальскую железную дорогу – 28,5 поездов (Рис.2). Одной из причин остановки поездов, и как следствие значительной задержки в движении, называют ненадлежащее состояние пути.  Рис. 2 - Количество остановленных поездов на одну установку КТСМ В 20% случаев причиной тревожных показателей приборов КТСМ, тревога 1-2 остановка состава, является следование в поезде вагонов с заторможенными, заклиненными колесными парами, что приводит к возникновению юза и образованию ползунов на поверхности катания бандажа. Основные причины заклинивания колесных пар, это нарушение правил управления тормозами, при остановке и трогании с места, особенно в зимнее время [7]. Опасность ползуна в том, что на колесе создается несимметричная поверхность катания и колесо, словно молот, бьёт по рельсу, по аппаратуре, установленной под рельс, повреждая их. Одна из причин сбоев работы датчиков ДМ12, ШМП 12, это механическое разрушение датчиков, так же после прохода заторможенной колесной пары, может произойти сбой счета осей, при движении юзом происходит затягивании металлической пленкой изолированных стыков рельсовых соединений, что приводит к ложным сигналам рельсовой цепи. Процент остановленных поездов по выявленной неисправности, от общего количества остановленных поездов представлен на (Рис.3). Более 30% остановленных поездов с неисправным тормозным оборудованием, заклиниванием колесных пар, приходится на Дальневосточную железную дорогу, одной из проблем этой дороги является износ подвижного состава.[8].  Рис. 3 - Доля остановок с заклиненными колесными парами в общем количестве остановленных поездов в 2008 году по 17 железным дорогам Количество необоснованных остановок по показателям средств контроля КТСМ возрастает, когда несколько расположенных на участке приборов определяют повышенный уровень нагрева буксового узла в одном и том же поезде, одной и той же подвижной единице. Срочных мер по отцепке не исправного вагона не применяют, т.к. обычно вагоны «груженые», поэтому поезд доводят до ПТО или до границы с соседней дорогой, где и производят отцепку. В целом, по дорогам количество ложных срабатываний в 2009 году по сравнению с 2008 годом уменьшилось на 1,0% и составило 835 случаев против 843 в 2008 году. Распределение количества ложных срабатываний средств контроля по железным дорогам [6] представлено на (Рис.4).  Рис. 4 - Распределение количества ложных срабатываний средств контроля по железным дорогам Лидерами по ложным срабатываниям можно назвать Октябрьскую железную дорогу, Забайкальскую железную дорогу, Дальневосточную железную дорогу. Прежде всего, это произошло за счет увеличения неисправностей КТСМ, как следствие неудовлетворительного положения с техническим обслуживанием. Увеличение числа неисправностей КТСМ вызвано отсутствием технологической оснастки: ремонтно-проверочных стендов, запасных частей, минимальным оборотным фондом для замены напольного оборудования. Причина низких эксплуатационных показателей в сложности настройки и обслуживании аппаратуры [9]. Анализируя показатели эксплуатационной работы хозяйства автоматики и телемеханики по сети железных дорог с 2018 по 2020 г., можно сделать вывод о тенденции сокращения количества отказов и ложных срабатываний в устройствах ЖАТ, по причине модернизации системы с применением современной элементной базы, и внедрением СТДМ, которые позволяют обнаруживать предотказные состояния аппаратуры и вовремя их устранять [10].  Рис. 5 - Распределение количества неисправностей устройств КТСМ по дорогам По вопросу работы железнодорожной автоматики и телемеханики, влияния на перевозочный процесс, показательным является анализ отказов технических средств и задержки в движении поездов, по данным за 2015 г. Среди 10691 отказов, 6363 задержки в движении поездов классифицированы отказами 1 - 2 категории, что составляет около 50% от общего количества зарегистрированных отказов. Количество отказов по вине хозяйства пути за этот же период составило 157110. Можно сделать вывод, что функционирование систем железнодорожной автоматики и телемеханики влияет на перевозки как технологический процесс, но и существенно снижает издержки транспортных компаний [11]. Отказы датчиков составляют 7% всех неисправностей КТСМ. На диаграмме (Рис.7) показано распределение количества отказов датчиков по железным дорогам России в процентах, в расчете на 1 установку.  КЛГ ГРК ВСБ САХ ЗСБ СЕВ ЮУР МСК ПРВ СВР КБШ ОКТ ЮВС СКВ КРС ДВС ЗАБ Рис.7 Распределение количества отказов датчиков в процентах в расчете на 1 установку за 2009 год Опираясь на рассмотренный материал, отметим надежность и стабильность работы датчиков ДМ 12 и ШМП 12, сбои при работе возникают из-за эксплуатационных факторов, выход из строя датчиков возможен по причинам разрушительных внешних воздействий. Рассматривая данные отказов ЖАТ в 2017 г. [11], можно сделать вывод, что общая продолжительность законченных отказов по службе Ш сокращается за счет модернизации систем железнодорожной автоматики и телемеханики, введения современных систем технической диагностики и мониторинга, качественной организации процесса обслуживания устройств. Вводимая в эксплуатацию система КТСМ-02 имеет непрерывный режим автоматической диагностики и дистанционного контроля работоспособности узлов перегонных комплексов аппаратуры любого пункта. На нижнем уровне в качестве датчиков приближения поездов и нахождения их в зоне контроля могут использоваться зарекомендовавшие себя датчики ДМ12 и ШМП 12. Это гарантирует безопасность движения поездов и повысит эффективность перевозочного процесса. Предложенные мероприятия В целях обеспечения бесперебойной работы приборов КТСМ и повышения безопасности движения на железнодорожном транспорте, для предотвращения «внезапного» выхода датчиков из строя была проведена модернизация датчиков серии ДМ99и ШМП 93, на датчики серии ДМ12и ШМП12. При проведении модернизации в процесс изготовления датчиков были внесены инновационные корректировки, направленные на повышение надежности изделий, увеличение сроков их службы и повышение чистоты сигнала. Например, для герметизации изделий, начали применять экологически чистый компаунд нового поколения, благодаря эластичной консистенции он устойчив к вибрациям, перепадам температур и влажности. Для профилактики растрескивания и выкрашивания компаунда, устранения пустот в головке, применяется особая технология наполняемости головки датчиков по принципу многослойной заливки, на специально оборудованном вибростенде, эти меры на 15% повысили надежность датчиков к внешним воздействиям.  Рис.8 Отцепки вагонов приписки России в ТР-2 по неисправностям (2011 – 2020гг.,ед.) Проведенная модернизация повысила качество диагностики приборов КТСМ и снизила за период с 2011 г. по 2020 г. количество отцепов вагонов из за неисправных буксовых узлов на 35 % [12,13]. Выводы Магнитные путевые датчики ДМ12 (99), ШМП12(93), регистрирующие проезд колеса, не требуют электропитания и просты в эксплуатации [1]. Надежность этой системы счета осей высока,поэтому датчики длительно и практически повсеместно используются в системах КТСМ и в метрополитенах в условиях мощных электромагнитных помех от двигателей локомотивов и токов в рельсах, в режиме разгон – торможение. Среди их достоинств стоит отметить: высокую степень надёжности, простоту конструкции; удобство установки из-за отсутствия требующих тонкой настройки компонентов; возможность использования в электрических сетях с промышленной частотой благодаря высокой чувствительности, несмотря на помехи от больших токов. Из немногих недостатков датчиков, как и в случае с любым другим электрооборудованием, работающем в зонах высокого напряжения контактный провод-рельс, стоит отметить разрушающие механические вибропомехи, и помехи от взаимной индуктивности рельсовых нитей в рельсовой линии, которая увеличивает величину асимметрии тягового тока в несколько раз. Степень этого увеличения зависит от температуры рельсов и величины тока в них. Величина асимметрии тягового тока искажает синусоидальные сигналы датчиков. Применяемые в рельсовых цепях электрические фильтры не всегда обеспечивают требуемую эффективность фильтрации помех. Поэтому дальнейшая модернизация наших изделий будет направлена на снижение индуктивных помех, для увеличения чистоты сигнала, например, замена ферритового магнита, на магнит на основе неодима, по нашим расчетам увеличит чистоту сигнала на 50%. Признательность Авторы выражают благодарность научному руководителю, доктору технических наук, профессору Соломину Владимиру Александровичу, за советы и ценные замечания при работе над данной статьей. Авторы выражают благодарность и глубокую признательность к.т.н, директору научно-исследовательской части РГУПС Носкову Владимиру Николаевичу, за советы и ценные замечания при работе над данной статьей. Список использованных источников 1. Штанке, В. В. Особенности влияния окружающей среды на работу путевых датчиков типа ДМ12, ШМП12 и методы их устранения / В. В. Штанке, В. А. Штанке. – Текст : непосредственный // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2021. – № 3(56). – С. 65-69. 2 .Александрова Е.Ю., Крамынина, Г.Н , Громышова С.С Анализ отказов технических средств в сложностроктурированной транспортной системе .// Иркутский государственный университет путей сообщения Тип: статья в журнале - научная статья Язык: русский. Номер: 2 (8) Год: 2020 Страницы: 94-100 УДК: 656.2 3 . Шалягин Д.В., Шубинский И.Б. Надежность и безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики // Автоматика, связь и информатика. 2005 №2. С. 23…26. 4. Анализ состояния безопасности движения поездов, надежности работы систем и устройств ЖАТ в хозяйстве автоматики и телемеханики в 2012 году// М. – «РЖД»: Управление автоматики и телемеханики Центральной дирекции инфраструктуры – 2013. – 156 с. 5. Черепов, О. В. Информационные технологии и системы комплексного контроля технического состояния вагонов : учеб. пособие в 2 ч. Ч. 2 Cистемы комплексного контроля технического состояния вагонов / О. В. Черепов, М. А. Козарезова. – Екатеринбург : УрГУПС, 2017 – 108 с. 6. АНАЛИЗ работы средств автоматического контроля технического состояния подвижного состава на ходу поезда (КТСМ) за 2009 год// http://static.scbist.com›scb…analizktsmiuksps2009.pdf Конфликт железа и ПО // http://scbist.com/scb/uploaded/info-web.svrw.mps/showthread.php@t=243616&page=3.htm 7. Максимов В.И. Без тормозов на те же грабли. Ошибки движенцев и вагонников РЖД ценою в жизни локомотивных бригад 25 декабря 2018 г. источник: http//vgudok.com›…na…oshibki-dvizhencev…vagonnikov-rzhd… 8. Максимич, Д. А. Анализ факторов, влияющих на коэффициент надежности Дальневосточной железной дороги / Д. А. Максимич, В. В. Широкова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 27 (131). — С. 107-113. — URL: https://moluch.ru/archive/131/36268/ (дата обращения: 03.01.2022). 9. Войтюкевич И.И. Анализ надежности оборудования КТСМ-02 на разных железных дорогах ОАО «РЖД» ШЧ-2, г. Уяр. 2017 - с. 74-79. 10. Шерстюков О.С. АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ХОЗЯЙСТВА АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ Технологии, образование, наука: стратегия прорыва : сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции, 6 марта 2020 г. / Под общ. ред. Е. П. Ткачевой. – Белгород : ООО Агентство перспективных научных исследований (АПНИ), 2020. – 53 с 11. Солдатов, Дмитрий Владимирович. Нормирование и анализ показателей надежности систем железнодорожной автоматики и телемеханики : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.22.08 / Солдатов Дмитрий Владимирович; [Место защиты: Рос. ун-т транспорта]. - Москва, 2018. - 24 с. 12. ОАО «Российские железные дороги»: офиц. портал. URL: http://www.rzd.ru 13. Доклад заместителя директора Проектно-конструкторского бюро вагонного хозяйства – филиала ОАО "РЖД" Александра Казакова на заседании Комитета НП "ОПЖТ" по грузовому подвижному составу10 августа 2021г. Источник: https://www.advis.ru/php/view_news.php?id=A076DB6D-6CC0-084A-BDAA-7C81E9B34DDD | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
