Принципы построения систем полуавтоматической блокировки с адаптивными рельсовыми цепями для железных дорог Вьетнама

Важным вопросом ускорения научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте Вьетнама является задача качественного совершенствования систем интервального регулирования движения поездов на основе широкого внедрения последних достижений науки и техники, поскольку это непосредственно связано с обеспечением безопасности, бесперебойности и экономичности перевозок.

Большое внимание, которое уделяется развитию систем интервального регулирования движения поездов на железных дорогах Вьетнама не случайно. Тяжелое экономическое положение страны, обусловленное многолетней войной, привело к снижению объёмов грузовых и пассажирских перевозок и значительному осложнению финансового положения железнодорожного транспорта. Ухудшение экономического и финансового состояния отрасли не позволяет поддерживать материально-техническую базу железнодорожного транспорта, в частности, систем интервального регулирования движения поездов на должном уровне. Увеличение парка аппаратуры с просроченными датами профилактического обслуживания, дефицит комплектующих изделий и ремонтных материалов, отсутствие достаточного контингента высококвалифицированных специалистов неизбежно вызывает рост числа потенциально опасных для движения поездов ситуаций.

Положение с обеспечением безопасности движения поездов, надёжностью функционирования систем интервального регулирования на железных дорогах Вьетнама остаётся острым. Добиться высокого уровня безопасности движения и надёжности работы технических средств, используя традиционные методы построения и устаревшую элементную базу, не представляется возможным. Выход из создавшегося положения состоит в быстрейшем освоении последних достижений науки и технологий, в разработке и внедрении современных технических средств, принципиально новых систем управления, обладающих широкими функциональными возможностями.

Важнейшей функцией систем интервального регулирования движения поездов является контроль состояний рельсовых линий (КРЛ). Аппаратура систем КРЛ предназначена для фиксации занятого или свободного, исправного или неисправного состояний участка пути. Основными требованиями, предъявляемыми к системам КРЛ, являются высокая степень надёжности и безопасности функционирования, а также обеспечение устойчивой работы в условиях действия различного рода дестабилизирующих факторов.

Характерной особенностью дестабилизирующих факторов является априорная неопределённость и непрерывная изменяемость во времени статистических свойств. Усложнение условий работы систем КРЛ требует наиболее полного учёта различий в структурах полезных сигналов и помех. Успешное решение задачи обнаружения в условиях априорной неопределённости о статистических характеристиках сигналов контроля и дестабилизирующих воздействий становится возможным благодаря использованию методов адаптивной обработки. Автоматическое изменение порога принятия решения приёмника позволяет существенно повысить устойчивость функционирования систем КРЛ.

В настоящее время протяжённость участков с пониженным сопротивлением балласта, обусловленным высокой влажностью окружающей среды, на сети железных дорог Вьетнама превышает 500 км. По сетевым данным от 11 до 20% всех неисправностей в работе железнодорожной автоматики происходит из-за колебаний сопротивления изоляции рельсовых линий. На отдельных участках количество отказов по этой причине достигает 65−68%. Расходы, вызванные отказами и неустойчивой работой систем КРЛ в условиях пониженного сопротивления балласта, в 5−8 раз превышают суммарные затраты от повреждений остальных устройств железнодорожной автоматики.

Успешному решению проблемы повышения устойчивости работы систем КРЛ служит разработка принципиально новых методов обнаружения сигналов контроля состояний рельсовых линий, основанных на фиксировании относительного изменения информационных параметров. Применение методов обнаружения скачкообразного изменения информационных параметров в комплексе с адаптивной обработкой сигналов контроля, позволяют проектировать рельсовые цепи, устойчиво функционирующие при колебаниях сопротивления изоляции от десятков Ом-км до сотых долей Ом-км.

В настоящее время свыше 60% протяженности железных дорог Вьетнама оборудованы системами полуавтоматической блокировки. На этих участках отсутствует контроль состояния рельсовых линий перегонов, что за последние годы явилось одной из причин повышения аварийности работы железнодорожного транспорта. Для устранения этих недостатков в программе развития железных дорог Вьетнама предусмотрено приоритетное выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, направленных на создание систем, обеспечивающих контроль состояний перегонов и кодирование участков приближения. Применение новых принципов обработки контрольных сигналов, основанных на фиксировании относительного изменения информационных параметров существенно увеличивает длину рельсовой цепи, что даёт возможность контролировать состояние межстанционных перегонов.

Использование микропроцессорной элементной базы позволяет реализовать в реальном масштабе времени помехоустойчивые методы обработки сигналов, любые сложные алгоритмы функционирования систем интервального регулирования и одновременно расширить их функциональные возможности. Внедрение микропроцессорной элементной базы позволяет повысить надёжность, уменьшить инерционность, сократить стоимость, снизить энерго и материалоёмкость.

Отличительными чертами приёмников сигналов КРЛ на базе микропроцессорной техники являются: высокий уровень унификации элементов, возможность перепрограммирования на реализацию тех или иных функций без изменения состава технических средств, возможность расширения функций путем добавления новых программ в систему математического обеспечения, сокращение расходов и упрощение этапов разработки и проектирования, автоматизация процессов диагностики и настройки аппаратуры при производстве и др.

Диссертационная работа посвящена анализу результатов экспериментальных исследований статистической структуры дестабилизирующих факторов, оказывающих мешающее влияние на работу систем КРЛразработке их математических моделейразработке методов построения нового класса приёмников сигналов контроля состояний рельсовых линий, основанных на фиксировании скачкообразных изменений информационных параметров, обеспечивающих существенный выигрыш в достоверности результатов обработки и устойчивости функционирования в сложной сигнально-помеховой обстановке.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе проведены экспериментальные исследования дестабилизирующих факторов рельсовых цепей, выработаны практические рекомендации по оценке помехоустойчивости систем КРЛ, применяемых на железных дорогах Вьетнама. Основные результаты и выводы по диссертационной работе состоят в следующем.

1. Проведен сравнительный анализ методов повышения помехоустойчивости приемников КРЛ. Показано, что контроль состояний рельсовых линий наиболее целесообразно осуществлять методом обнаружения разладки случайного процесса.

2. Сформулирована концепция решения проблемы повышения устойчивости функционирования систем КРЛ в условиях воздействия дестабилизирующих факторов. Наиболее перспективными направлениями решения рассматриваемой проблемы являются: использование принципов обнаружения скачкообразного изменения информационных параметровприменение методов адаптивной обработки сигналов на фоне помехперевод аппаратуры на микропроцессорную и микроэлектронную элементную базу.

3. Исследованы свойства дестабилизирующих факторов, оказывающих вредное воздействие на работу систем контроля состояний рельсовых линий. На основе статистического подхода разработаны математические модели процессов, описывающих флуктуации коэффициента передачи рельсовых линий, эксплуатируемых на сети железных дорог Вьетнама.

4. Исследования, проведенные методом статистического моделирования, позволили установить, что использование адаптивных алгоритмов и процедур обработки сигналов, реализованных по методу обнаружения разладки и совместного обнаружения-оценивания, дает существенное повышение устойчивости работы рельсовых цепей.

5. Предложенные в диссертации статистические модели дестабилизирующих факторов, методы повышения устойчивости работы рельсовых цепей, алгоритмы и структурные схемы адаптивных приемников KPJI использованы при создании микропроцессорной системы контроля состояний перегона для участков с полуавтоматической блокировкой для железных дорог Вьетнама.