- не измеряется реальная величина совместного хода контактов, а только фиксируется, соответствует или не соответствует норме измеряемое значение. В тоже время значение этого параметра оказывает существенное влияние на напряжение срабатывания и отпускания реле, переходное сопротивление контактов, контактное давление и время срабатывания реле и, что наиболее важно, определяет ресурс работы контактной системы;
- высокое зрительное напряжение электромеханика-регулировщика;
- значительные затраты времени на регулировку, так как каждый контакт регулируется отдельно.
В условиях РТУ нет средств, позволяющих измерять значение неодновременности замыкания фронтовых и тыловых контактов. Сейчас в РТУ производится визуальная оценка параметра с помощью устаревшего приспособления [9], принцип работы которого основан на подключении контрольных лампочек в цепь проверяемых контактов. По неодновременности их загорания делается вывод о неодновременности замыкания контактов. Данный способ визуальной оценки неодновременности замыкания фронтовых и тыловых контактов очень субъективный и не позволяет однозначно определить соответствует параметр требованиям ЭТТ или нет.
Измерение контактного давления производится вручную с помощью граммометра часового типа Г-10-60 [10]. Контактное давление измеряют путем оттягивания фронтового (тылового) контакта от общего и отсчета показаний в момент их размыкания. Для повышения точности отсчета добавляют световой или звуковой контроль размыкания контактов [9]. При этом более точно фиксируется момент размыкания контактов и исключается довольно утомительная для регулировщика операция визуального контроля за положением контактов. Статистические наблюдения показывают, что недостатком данного способа измерения контактного давления является достаточно высокая погрешность. Она обусловлена как субъективностью при определении момента отсчета показаний, так как направление усилия и точка приложения усилия при оттягивании контакта устанавливаются электромехаником вручную, так и погрешностью самого граммометра. Граммометр Г-10-60 необходимо удерживать в руке на уровне продольной оси измеряемого контакта, так как любые относительные отклонения от этой оси приводят к увеличению погрешности измерения. Высокая погрешность измерения контактного давления (до 30%) отражается на качестве регулировки реле в РТУ и в сильной степени влияет на их коммутационный ресурс [13].
Из проведенного анализа технологии проверки реле в РТУ можно сделать следующие выводы:
- для проверки электрических и временных параметров реле в настоящее время применяются морально устаревшие стенды, не обеспечивающие необходимую точность;
- результаты измерений характеризуются высокой субъективностью, которая обусловлена ручным управлением исполнительными устройствами, недостатками стрелочных измерительных приборов непосредственной оценки (инерционностью, нелинейностью шкалы, низкой чувствительностью), а также отсутствием соответствия между допусками по отклонению измеряемой величины и классом точности измерительного прибора;
- процесс измерения параметров реле трудоемок, утомителен и требует от электромеханика высокой квалификации, постоянного зрительного напряжения и значительных затрат времени, так как практически все операции технологического процесса проверки параметров реле выполняются вручную;
- производительность труда является низкой из-за не высокой скорости измерений, а также потерь времени на сборку схем измерений и обработку результатов.
Статистические исследования, проведенные на кафедре АТС ДИИТа, показали, что до 10% реле выпускаются из РТУ с браком, т.е. их параметры лежат вне допустимых пределов, а величина межконтактного зазора при перелете якоря может отклоняться от нормы до 35% [14]. Резервы повышения качества проверки реле и производительности труда при использовании существующей технологии и измерительных приборов практически исчерпаны, поэтому для устранения данных недостатков необходимо оснащение РТУ стендами, позволяющими автоматизировать измерения параметров и характеристик электромагнитных реле железнодорожной автоматики.
4. Автоматизированные стенды для измерения и контроля параметров реле
Разработка методов измерений и автоматизированных измерительных стендов (АИС) для проверки параметров реле железнодорожной автоматики началась еще в 70-е годы [15,16,17]. В Уральском отделении ЦШ МПС в 1976-1979 годах проводились работы по созданию полуавтоматического измерительного стенда по проверке параметров реле [13]. В результате данной работы были предложены методы автоматизации измерения параметров реле, а также разработан и изготовлен макетный образец стенда. Стенд предназначался для автоматизации технологического процесса измерения параметров реле в РТУ и при выходном контроле на заводах-изготовителях. Данный стенд должен был измерять следующие параметры электромагнитных реле: напряжения срабатывания и отпускания реле; переходное сопротивление контактов; время срабатывания и отпускания реле с точностью ±1мс; неодновременность замыкания контактов; межконтакный зазор при перелете контактов и в крайних положениях; физический зазор реле; контактное давление для реле типа НР; высоту антимагнитного наклепа (с помощью контрольного щупа при снятом кожухе реле).
Для измерения механических параметров без снятия кожуха в данном стенде предлагалось использовать токовихревой измеритель перемещения якоря [13], который позволял получить на выходе напряжение пропорциональное координате якоря x(t). Промышленный образец стенда не был изготовлен, так как он обладал целым рядом недостатков, основными из которых являются:
- токовихревой датчик для измерения механических параметров реле был ненадежным в работе, требовал тщательной настройки и калибровки для каждого проверяемого реле и не отличался высокой точностью и стабильностью показаний;
- обработка информации проводилась в аналоговой форме, так как в стенде полностью отсутствуют цифровые микросхемы. Например, для хранения аналоговых величин предлагалось использовать интеграторы на базе операционных усилителей (ОУ) и полевых транзисторов, которые имели малое время хранения (30-40 минут), невысокую точность из-за разряда конденсаторов и ошибки вносимой самим ОУ, а также отличались сложностью в изготовлении и настройке. В результате этого стенд обладал невысокой точностью и низким быстродействием;
- в качестве элементной базы стенда использовалась транзисторная техника. Это привело к тому, что стенд получился громоздким, сложным в обслуживании, имел высокое энергопотребление и стоимость, а также отличался невысокой надежностью работы.
В 1983 году на кафедре АТС ДИИТа были начаты работы по созданию полуавтоматического стенда для проверки реле СЦБ на базе комплекса технических средств для локальных информационно-управляющих систем (КТС ЛИУС-2) [14,18,19,20,21]. Элементной базой КТС ЛИУС-2 являются ИМС средней степени интеграции (серия К155) и микропроцессорный комплект К580. В соответствии с техническим заданием на разработку полуавтоматического стенда, он должен был измерять следующие параметры реле: напряжение срабатывания и напряжение отпускания реле; напряжение полного подъема при прямой и обратной полярности; время отпускания реле; сопротивление обмотки реле и переходное сопротивление контактов; совместный ход контактов; межконтактное расстояние; неодновременность замыкания фронтовых контактов; величину хода якоря.
Для измерения механических параметров реле без снятия кожуха предлагалось использовать токовихревой датчик положения якоря, а также дополнительный оптоэлектронный измерительный преобразователь на базе лазерного излучателя (ИЛПН-205) и пироэлектронного приемника излучения (МГ-30).
Разрабатываемый стенд обладал целым рядом недостатков не позволившим довести его до промышленного изготовления:
- низкая надежность работы стенда, обусловленная выбором элементной базы (сам стенд и вычислительный комплекс КТС ЛИУС выполнены на базе микропроцессорного комплекта К580 и цифровые микросхемы средней степени интеграции типа К155);
- применение внешних дополнительных датчиков положения якоря, позволяло создать только полуавтоматический стенд, так как при проверке каждого реле датчики требовали индивидуальной калибровки и настройки;
- невысокая точность измерения временных параметров реле (Dt=1мс), не позволяла измерять такие временные параметры реле как, время срабатывания реле, время перелета контактов и время дребезга контактов;
- стенд не предусматривал возможность измерения таких важных параметров реле как контактное давление, высота антимагнитного наклепа, неодновременность замыкания тыловых контактов, время срабатывания реле;
- высокая стоимость стенда, обусловленная применением дорогостоящей вычислительной системы на базе СМ 1803 и оптоэлектронного лазерного измерительного преобразователя.
В 1991 –1992 гг. по заданию Управления сигнализации, связи и вычислительной техники МПС институт «Гипротранссигналсвязь» разработал автоматизированный комплекс РТУ для проверки характеристик реле (АРМ-РТУ-Р) и для проверки релейных блоков железнодорожной автоматики (АРМ-РТУ-Б) [22,23,24].
Автоматизированный комплекс АРМ-РТУ-Р выполнен в виде модуля, работающего под управлением компьютера типа IBM, и позволяет измерять характеристики железнодорожных реле типа НМШ и РЭЛ. Модуль АРМ-РТУ-Р измеряет следующие электрические и временные параметры реле: напряжение (ток) срабатывания реле; напряжение (ток) возврата реле; переходное сопротивление контактов и сопротивление обмоток реле постоянному току; напряжение (ток) срабатывания при смене полярности; время замедления реле на отпадание.