Введение к работе
Актуальность работы. В "Основных направлениях развития и социально-экономической политики железнодорожного транспорта на период до 2005 года" отмечается, что важнейшими направлениями работы железнодорожного транспорта являются переход на наиболее экономичные и прогрессивные технологии, соответствующие требованиям рынка, значительное повышение эффективности производства и приведение технического потенциала отрасли в соответствие с потребностями экономики в перевозках. Реализация названных направлений возможна за счет снижения затрат на технологические процессы и внедрения ресурсосберегающих технологий, что обеспечит значительный рост производительности труда. При этом, особое внимание следует сосредоточить на тех направлениях фундаментальных научных исследований, которые позволят получить существенные практические результаты.
Вышеотмеченное в полной мере относится к хозяйству связи железных дорог, где в настоящее время эксплуатируются более 71% :танций координатного типа, а остальные являются декадно-шаговыми і только единицы представляют станции третьего и четвертого поко-пения. Несмотря на то, что 27% станций общетехнологической связи (ОТО находятся в эксплуатации более 20 лет. 42% имеют срок эксплуатации от 11 до 20 лет. в связи с практическим прекращением іюджетного финансирования отраслевой технической базы станции дан-юго типа будут еще длительное время находиться в эксплуатации.
Поэтому совершенствование технической эксплуатации является іажной задачей, решение которой обеспечит качественное управление іроцессом перевозок при сокращении эксплуатационных затрат и повы-іении эффективности функционирования объектов ОТС.
Вопросы качества работы устройств связи тесно связаны с на-
дежностью оборудования системы и способами ее обеспечения, контролем технического состояния и способами технического обслуживания оборудования, большое влияние на качество обслуживания потребителей оказывает полнота контроля технического состояния оборудования системой контроля, а также ее конечная надежность. Неполнота контроля, как показывают проведенные исследования, приводит к ситуациям, когда отказавшее оборудование некоторое время находится в состоянии с необнаруженным отказом или неисправностью.
Степень разработанности проблемы. В настоящее время контроль технического состояния устройств железнодорожной общетехнологической связи осуществляется при регламентном техническом обслуживании (РТО). При РТО информацию о техническом состоянии оборудования получают либо с помощью большого набора ручных испытательных приборов, ., либо автоматизированным способом по информации о непрохождениях, сигнала по техническим причинам, определяемой временем задержки маркера или регистра при установлении соединения. Доля отказов, выявляемых существующим автоматизированным методом, составляет менее 30%. Эти отказы характеризуются тем, что среднее время занятия неработоспособного устройства t~H больше среднего времени исправного t~„. Отказы же, для которых t~H < t~„ и t"„ = t~„, а также, приводящие к невозможности занятия устройства (Va -* ~), выявлять с помощью автоматизированного метода контроля принципиально невозможно. Такие отказы в настоящее время выявляются частично с помощью трудоемких профилактических проверок, частично с помощью автоматизированных контрольных вызовов, также требующих больших трудозатрат на их выявление. Существенным недостатком последнего метода контроля является также то, что обслуживающий персонал получает информацию не об отказах контролируемого устройства, а о непрохождениях соединений, причиной которых в большинстве
случаев являются отказы в устройствах, взаимодействующих с контролируемым, что усложняет поиск отказа. Необходимо также отметить, что устройство автоматического контроля (УАК), фиксирующее непрохождение соединения по техническим причинам, не предусмотрено на станциях типа КРЖ, АТСК-50/200, а на АТСК-100/2000 зачастую отсутствует.
Следовательно, существующие в настоящее время методы контроля и диагностики автоматических систем коммутации существующего парка не удовлетворяют современным требованиям и не позволяют:
существенно снижать трудоемкость диагностирования:
обеспечивать высокую достоверность информации о техническом состоянии оборудования объекта контроля;
использовать алгоритмы технического диагностирования, исключающие возможность вмешательства субъективных факторов;
накапливать информацию о техническом состоянии оборудования і его влияния на качество обслуживания потребителей;
формировать информационное поле для прогнозирования техни-іеского состояния оборудования связи;
внедрять прогрессивные стратегии технического обслуживания ібьекта контроля (ОК);
- повышать оперативность управления технологическими процес
ами, что в свою очередь не обеспечивает требуемых показателей на-
,ежности контролируемого объекта;
- повышать производительность, культуру и условия труда.
Таким образом разработка автоматизированной системы контроля
диагностики технического состояния . систем общетехнологической вязи железной дороги является важной научно-технической задачей, аправленной на повышение надежности объектов контроля, качества Эслуживания потребителей, а* также повышения эффективности в орга-
низации процесса управления движением поездов.
В автоматических телефонных станциях координатного типа (АТСК) большой емкости контроль технического состояния оборудования осуществляется поискусственной и реальной нагрузке.
Метод контроля функционирования по искусственной нагрузке предусматривает проверку разговорных трактов АТСК, как при внутренних соединениях, так и при установлении соединения между различными объектами на сети связи и применен в аппаратуре контроля качества связи, предназначенной для оценки качества обслуживания абонентов на сети связи и коммутационных центрах.
В соответствии с методом контроля функционирования по реальной нагрузке в России вводятся в эксплуатацию: система автоматизированного контроля состояния технологического оборудования (АКСТО) для АРМ-20; система автоматизированного контроля технологического оборудования (АКТО) для АМТС-2 и АМТС-3. В системе АКСТО контроль осуществляется встроенными средствами в управляющее оборудование и в устройства регистрации нагрузки. При этом контролируются маркеры, ступени регистрового искания и анализаторы направлений. В системе АКТО состояние каждого прибора отслеживается непрерывно в течении некоторого сеанса одновременно с двух контрольных точек. Обработка информации осуществляется на ЭВМ с распечаткой таблиц для оператора.
К основным недостаткам систем технической диагностики с использованием приведенного метода можно отнести: получение информации только о постоянно занятых и свободных приборах, отсутствие диагностического контроля приборов разговорного тракта, необходимость использования специализированной ЭВМ, а также применение двух датчиков на каждый контролируемый элемент и отсутствие достаточно разработанного математического аппарата для определения от-
казавшего прибора.
Целью диссертационного работы является повышение эффективности функционирования устройств передачи общетехнологической информации на основе разработки высокоэффективных методик и внедрения автоматизированной системы контроля и диагностирования.
Задачи диссертационных исследований. Для достижения цели исследований в диссертационной работе использованы методы технического диагностирования и на основе анализа функционирования объектов контроля, оценки возможных дефектов, времени занятия неработоспособных приборов, поступающей нагрузки, решены научные задачи, связанные с повышением надежности аппаратуры и определением критерия обслуживания объекта по состоянию.
В соответствии с выше изложенным основными задачами диссертационной работы являются:
повышение полноты контроля функционирования и диагностирования оборудования;
автоматизация процесса выявления отказов при любых соотношениях времени занятия исправных и неработоспособных приборов;
исследование времени и функций распределения времени занятия неработоспособных устройств объекта контроля в зависимости от типа отказа и влияния поведения абонента на время занятия неработоспособного устройства;
выбор параметров диагностирования в зависимости от функций, зыполняемых обслуживающим прибором;
разработка математических моделей функционирования объекта сонтроля с целью оценки его работоспособности, в зависимости от зыбранного параметра диагностирования;
разработка статистических моделей функционирования объекта сонтроля с целью определения- наилучшей методики диагностирования;
определение параметров контрольно-диагностических средств;
проведение расчета показателей надежности объекта контроля по предлагаемой методике диагностирования;
разработка структурной и принципиальной схем построения автоматизированного устройства контроля и диагностики;
разработка программного обеспечения функционирования системы контроля и диагностирования.
Объектом исследований являются устройства передачи общетехнологической информации на железнодорожном транспорте.
Предметом исследования является статистика соединений, т. е. информация о среднем времени и о числе занятий устройств при наличии отказов, приводящих к изменению среднего времени занятия обслуживающих приборов по сравнению с исправным состоянием.
Методы исследования. При проведении теоретических исследований были использованы основные положения теорий вероятности, телетрафика, надежности и системного анализа. Для разработки технических средств диагностики (ТСД) использовались методы математического моделирования с проверкой полученных результатов методом статистического моделирования и опытной эксплуатацией ТСД на реальных объектах.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработаны методики диагностирования устройств передачи общетехнологической информации железнодорожного транспорта;
определены время и функции распределения времени занятия неработоспособных приборов в зависимости от реакции абонента на неисправность;
разработаны математические и имитационные модели обслуживания потребителей с учетом повторных вызовов с целью- выявления неработоспособных приборов статистическим методом диагностирования
по минимальной нагрузке;
разработана методика определения технического состояния ОК при априорно невыявленном неработоспособном приборе;
разработана функциональная структура автоматизированной системы контроля и диагностирования ОК.
Практическая ценность диссертации заключается во всестороннем обосновании и внедрении эффективных средств технического диагностирования обьектов ОТС; в разработке их рациональной структуры, алгоритмов работы и программного обеспечения; в повышении эффективности функционирования обьектов контроля; разработке и расчете оптимальных сроков проведения технического обслуживания.
Реализация работы. Полученные теоретические результаты контроля и диагностики средств связи, разработка алгоритмов и программного обеспечения, обеспечили создание системы автоматизированного контроля устройств общетехнологической связи.
На защиту выносятся следующие результаты исследования:
методика оценки состояния обслуживающего прибора в группе однотипных приборов по числу занятий;
методика оценки состояния индивидуального обслуживающего прибора по времени его занятая;
методика расчета показателей надежности оборудования объекта контроля;
методика определения-технического обслуживания ОК по состоянию при априорно невыявленных неработоспособных приборах;
рекомендации по повышению эффективности функционирования устройств передачи общетехнологической информации железнодорожного транспорта.
Апробация результатов исследования. Основные положения работы и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались на Всерос-
сийской научной конференции "Проблемы создания и развития информационно-телекоммуникационных систем специального назначения" (Орел, 1997 г.). первой межвузовской научно-методической конференции "Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта" (Москва, РГОТУПС, 1996г.), VIII научно-технической конференции (Москва, АКРФ, 1996г.), научно-технической конференции "Актуальные вопросы развития защищенных телекоммуникационных сетей связи" (Орел, ВИПС, 1995 г.). Орловской областной конференция молодых ученых "Проблемы современной науки" (Орел, 1996 г.), на заседаниях кафедры "Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте" РГОТУПС в 1995-1997 годах. Положения диссертационной работы были использованы в выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах, проведенных на Орловско-Курском отделении Московской железной дороги и в ВИПС ("Кольцо-ПС" 1995 г., "Кольцо-2" 1996 г., "Монолит" 1997 г.). По результатам исследования опубликовано 7 научных работ и одно учебно-методическое издание, которые внедрены в учебный процесс. Разработанные ТСД, методики, алгоритмы, программы и предложения были использованы в деятельности практических подразделений МПС, МС и ФАПСИ.
Структура и объем работы определялись целями и задачами исследования. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения.