авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Развитие информационной системы, теории и методов дистанционной диагностики контактной сети по параметрам электромагнитных радио- и оптических излучений дуговог

-- [ Страница 4 ] --

(*) – числитель – постоянный ток; знаменатель – переменный ток.

В четвертой главе приводятся методологические и алгоритмические основы обнаружения, токоприемников и гололедных режимов стационарными радиосистемами и устойчивых дефектов КС мобильными системами оптической регистрации по появлению дуговых нарушений токосъема в месте дефектов. Способность системы обнаруживать тот или иной опасный режим дуговых нарушений токосъема должна оцениваться вероятностью обнаружения, которая зависит от регистрирующей способности и методологии обнаружения.

Система радиорегистрации. Для обнаружения гололедных режимов и неисправных токоприемников по дуговым нарушениям токосъема может использоваться стационарная система контроля, основанная на принципе радиоприема. Система должна производить распознавание следующих режимов дуговых нарушений: гололедного режима; дуговые нарушения от неисправных токоприемников; одиночные дуговые нарушения от режимов, не связанных с указанными режимами дугового токосъема (подъем или опускание токоприемников, проход секционных изоляторов, воздушных промежутков с разным уровнем напряжения на секциях и др.). Распознавание режимов должно производиться микроконтроллером системы по определенному алгоритму. Радиосистема регистрирует радиосигналы, возникающие от дуговых нарушений токосъема при проходе токоприемником контрольного участка контактной сети, содержащего несколько пролетов в виде контрольных отрезков (два смежных пролета). Способность системы обнаруживать тот или иной опасный режим дуговых нарушений токосъема должна оцениваться вероятностью обнаружения, которая зависит от регистрирующей способности и методологии обнаружения.

Неисправный токоприемник. Поскольку любые методы регистрации, работающие со случайными сигналами, обладают вероятностью пропуска сигналов, то по регистрации одиночного дугового нарушения в каком-либо одном пролете контрольного участка нельзя судить о неисправности токоприемника. В этом случае требуется подтверждение процесса дугового нарушения за счет увеличения числа сравниваемых независимых результатов (испытаний). Такие результаты можно получить путем увеличением количества пролетов контактной сети участка, контролируемого стационарной радиосистемой. Решение сводится к задаче Бернулли о количестве независимых испытаний, т.е. о количестве пролетов, достаточных для принятия системой решения с заданной вероятностью. В разделе показано, что вероятность обнаружения дефектного токоприемника, проходящего по контрольному участку КС без определения типа дефекта, сводится к решению уравнения

, (21)

где - число сочетаний из N элементов по k; N – пролетов контрольного участка КС; k – число зарегистрированных дуговых нарушений системой; P(A) – вероятность появления дугового процесса от дефекта токоприемника (для устойчивых дефектов P(A) = 1; P(B/A) – условная вероятность регистрации дуговых нарушений системой.

Расчеты по (21) показывают, что, например, если не определять тип дефекта токоприемников, то для вероятности обнаружения неисправных токоприемников с устойчивым дефектом, принятой на уровне 0,95 и при количестве зарегистрированных дуговых нарушений k 2, контрольный участок должен содержать не менее шести пролетов. Таким образом, методологические основы регистрации устойчивых дефектов токоприемников по дуговым нарушениям токосъема состоят в регистрации повторяющихся событий дуговых нарушений в пролетах КС при проходе токоприемником контрольного участка.

Гололедный режим. Особенностью сигналов от дугового токосъема при гололеде является наличие в каждом полупериоде тока импульсных сигналов, среди которых обязательно присутствуют их плотные пакеты (см. главу 5). В условиях недостатка априорной информации о распределении количества импульсов и их пакетов в регистрируемых последовательностях при гололедном режиме следует считать, что за один полупериод тока появится не менее одного импульса. За некоторое время единичной реализации (времени записи) Tрi состав должен содержать при частоте питающей сети f не менее y = 2fTрi импульсов (минимум набора импульсов – событие D1) и число плотных пакетов x 1 (событие D2). При этом вероятность появления совместного события H = D1D2 можно принять P(H = D1D2) = 1. Как показывают записи сигналов, полученных при испытаниях макетного образца системы, это положение соответствует действительности (см. главу 5). Система зарегистрирует событие Hk в одной определенной временнй реализации Tрi с вероятностью Pрг(Hk) = Р(Нk)РппРид. Методика определения вероятностей Рпп и Рид описана в главе 3. Здесь Рпп – вероятность превышения импульсными сигналами оптимального порога срабатывания, принята равной 0,99; Рид – вероятность идентификации пакета сигналов, принята равной 0,84. Для указанных выше значений вероятностей можно определить Pрг(Нk) = 10,990,84 = 0,93. Вероятность обнаружения системой дугового токосъема при гололеде при условии, что в зарегистрированных N подряд реализациях при выбранном пороге h принятия решений гипотеза H появится k h раз, равна:

. (22)

Расчеты по формуле (22) показывают, что, например, для N = 10 реализациям, при пороге h = 3 и Pрг(Hk) = 0,93, значение вероятности обнаружения гололеда Pог = 0,999999977, т.е. практически равно единице. Длительность каждой отдельной реализации можно принять, например, равной единицам секунд. Длительность каждой реализации должна превышать длительность некоторых помех, имеющих сходный состав импульсных сигналов, например, при подъеме и опускании токоприемников (см. главу 5).

Рис.13. Начальный уровень распознавания сигналов и обнаружение гололедного режима

На рисунке 13 в виде временных диаграмм показан начальный уровень процесса реализации алгоритма распознавания, предназначенного для обнаружения дугового токосъема в режиме гололедных образований. Он основан на разделении принимаемой последовательности импульсных на сигналы, содержащие плотные пакеты импульсов (x), и на прочие одиночные и сдвоенные импульсы (y). Гипотеза о наличии гололеда принимается тогда, когда в анализируемой реализации общее число пакетов и остальных импульсов превысит некоторый установленный порог g, и при условии, что в реализации присутствовали плотные пакеты импульсов (x > 0). Если количество таких реализаций зарегистрировано больше установленного порога h, и при условии температуры окружающей среды, соответствующей оседанию гололеда, то гипотеза о наличии дугового токосъема при гололеде принимается. Если или температура окружающей среды не соответствует температуре гололедообразования, или указанная гипотеза не подтверждается в h и более реализациях, т.е. условие в этих реализациях не соблюдается либо присутствует условие x = 0 (отсутствуют дуговые отрывы), то гипотеза о дуговом токосъеме по причине гололеда отвергается. Следовательно, существуют иные причины появления импульсов в реализациях.

В главе описаны также второй и третий этапы алгоритма распознавания режимов дугового токосъема. Второй этап алгоритма предназначен для идентификации неисправного токоприемника. Здесь производится анализ только фактов дуговых отрывов (x > 0), выделенных на начальном уровне. Общий принцип идентификации неисправного токоприемника состоит в установлении фактов повторяемости и периодичности дуговых нарушений токосъема, выделенных системой, в пролетах контрольного участка контактной сети в условиях потерь информации. В указанных условиях повторяемость зарегистрированных дуговых нарушений может иметь периодический или непериодический характер. Непериодическая повторяемость соответствует такому расположению зарегистрированных фактов дуговых нарушений, когда периодичность повторения в пролетах с одинаковым зигзагом контрольного участка отсутствует. В этом случае алгоритмом предусмотрено принятие решения о наличии неисправного токоприемника без возможности определения места дефекта на его токосъемном элементе, что может являться «образом» дефекта.

Под периодической повторяемостью следует понимать такую расстановку фактов дуговых нарушений, когда существует периодичность появления однотипных дуговых нарушений в одних и тех же точках пролетов контрольного участка контактной сети с одинаковым зигзагом, т.е. расположенных через пролет. Здесь алгоритмом предусмотрено определение «образа» дефекта путем анализа периодичности появления дуговых нарушений, восстановления пропущенных системой фактов с использования свойства «зеркальности» появления фактов дуговых нарушений относительно точек фиксации контактной подвески.

Система оптической регистрации. В главе показано, что применение простой методологии обнаружения устойчивых дефектов КС, основанной на совпадении мест с дуговыми нарушениями токосъема, неэффективно, т.к. для принятия решения требуется анализ результатов глубиной в 3…4 объезда участка. Предлагается новая методология обнаружения опасных дефектов КС, основанная на обнаруженной корреляционной связи наличия устойчивого дефекта и зарегистрированной длительности дугового нарушения. Связь установлена следующим образом. При совершении опытных однократных объездов ВИКС нескольких участков контактной сети фиксировались места с дуговыми нарушениями и соответствующие им длительности с помощью оптической электронной аппаратуры ДКИ-2. Затем места, зарегистрированные по координате пути, подвергались визуальному осмотру с целью определения наличия устойчивого дефекта в месте дугового нарушения. Определялись вероятности попадания дуговых нарушений в интервалы времени 10мс и представленные в виде гистограмм на рис. 14а и 14б.

а) б)

Рис.14. Распределение по интервалам: а) длительностей дуговых нарушений;

б) обнаруженных устойчивых дефектов

Анализ показывает, что основная часть длительностей дуговых нарушений (рис.14а) лежит в области до 20 мс, в то время как основная часть устойчивых дефектов (рис. 14б) приходится на длительности более 20 мс. Важно, что рассмотрение отношения количества найденных дефектов niд* к числу дуговых нарушений ni* в каждом интервале дает следующий ряд, представленный в таблице 4. Ряд показывает, что существует вероятностная связь между длительностью дугового нарушения и вероятностью наличия устойчивого дефекта в месте дугового нарушения. Причем корреляционная связь растет с увеличением длительности дугового нарушения. Поэтому величина отношения (niд*/ni*) определяет условную вероятность наличия дефекта в каждом отдельном i-м интервале длительности, при условии, что в нем зарегистрировано ni* длительностей дуговых нарушений.

Таблица 4

Зависимость относительного числа обнаруженных дефектов niд*/ni* от диапазона длительности дугового нарушения

Диапазон длительности, мс 0…10 10…20 20…30 30…40 40…50
niд*/ni* 0 0,075 0,615 0,727 1

Оценка вероятности наличия устойчивого дефекта в отрезках времени длительностью от интервала с номером k до номера k+j при условии, что дуговые нарушения зарегистрированы системой регистрации, определится:

, (23)

где k = 1, 2, …, s; j = 0, 1, 2, …, (s – k); s – общее количество интервалов.

Так, например, расчеты по (23) показывают, что в отрезке времени от 20 до 50 мс (k = 3; j = s – k = 2) вероятность наличия устойчивого дефекта Pд*(3, 5) = 0,843. Таким образом, регистрация длительностей дуговых нарушений свыше 20 мс позволит обнаружить не менее 84% устойчивых дефектов, при условии проверки всех мест с зарегистрированными дуговыми нарушениями длительностями свыше 20 мс. Следовательно, длительности отдельных дуговых нарушений связаны вероятностно с устойчивостью и степенью опасности дефекта.

Предлагается совмещенная методология обнаружения устойчивого дефекта КС по результатам текущего объезда участка. Пусть событие C заключается в предположении об обнаружении устойчивого дефекта по результатам сравнения опытных объездов. Пусть событие D заключается в предположении об обнаружении устойчивого дефекта по принадлежности длительности дугового нарушения ti к определенному i-у интервалу длительностей. принятия решения заключается в том, что под решением E понимается следующая логическая связь событий C и D:

(24)

где i – номер интервала длительностей дуговых нарушений (i = 1, 2…k…s); k – пороговое значение номера интервала, с которого начинается принятие решения по событию Di; s – номер последнего интервала.

Выражение (24) определяет совмещенную методику обнаружения устойчивых дефектов КС по дуговым нарушениям токосъема и трактуется следующим образом. Решение об устойчивом дефекте E = 1 принимается в двух случаях:

  • при совпадении места дугового нарушения по результатам нескольких объездов участка (событие Ci) при попадании длительности дугового нарушения в любой интервал (i = 1…k…s);
  • при попадании длительности дугового нарушения (событие Di) в интервалы от k-го до s-го (i = k…s), в которых вероятность наличия дефекта в месте нарушения максимальна, и вне зависимости от появления или отсутствия события Ci. Решение об устойчивом дефекте отвергается (E = 0), если одновременно отсутствуют события Ci и Di.

Таким образом, при реализации данного алгоритма уменьшается вероятность пропуска дефекта при его появлении в период перед последним объездом. Кроме того, при малых длительностях дуговых нарушений, когда наблюдается проход токоприемником дефекта на пониженных скоростях, решение о наличии дефекта может быть принято только по совпадению. Расстановку зарегистрированных дефектов по степени опасности следует проводить по длительности зарегистрированных дуговых отрывов в месте зарегистрированного дефекта. Можно считать, что использование предлагаемой совмещенной методологии при условии использования в ВИКС оптико-электронной аппаратуры непрерывной регистрации позволит вести обнаружение устойчивых дефектов КС с дуговыми нарушениями токосъема по результатам текущего объезда участка и расставить их по степени опасности.

Пятая глава посвящена сравнительному анализу и возможностям технической реализации исследованных методов для бесконтактной регистрации дуговых нарушений токосъема, их конструктивному выполнению разработанных систем регистрации, их развернутым структурам.

Результаты исследований позволяют определить возможности использования бесконтактных методов для технической реализации систем регистрации дуговых нарушений токосъема. Сравнительный анализ методов для систем регистрации дуговых нарушений токосъема представлен таблицей 5.

Установлено, что для создания стационарных локальных систем для обнаружения опасных гололедных режимов и неисправных токоприемников наиболее рациональным техническим решением является регистрация радиоизлучений от дугового токосъема. Для мобильных систем обнаружения устойчивых дефектов КС из ВИКС наиболее простым и технически реализуемым является метод регистрации оптического излучения.

Таблица 5

Применяемость методов регистрации дуговых нарушений токосъема

Показатели Методы регистрации
Радио Оптический
Участки переменного тока Да Да
Участки постоянного тока Нет
Вероятность обнаружения передвижными системами (число сравнений результатов объездов) 0,904 (9) 0,993 (4)* 0,943 (4)
Тип нарушения Дуговое Искровое и дуговое
Регистрация длительности нарушения Нет Да
Возможность технической реализации для ВИКС Да Да
Возможность технической реализации для стационарных систем Да Затруднено
Вероятность обнаружения дефектных токоприемников стационарными системами (число контрольных пролетов) 0,954 (6)
Вероятность обнаружения дуговых нарушений при гололеде стационарными системами (число контрольных пролетов) 1 (1)


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.