Спутниковая навигация на железнодорожном транспорте

Используемые спутниковые навигационные системы. Надёжность, объёмы оборудования локомотивов и сети референцных станций. Принцип работы терминала. Правила и нормы по оборудованию локомотивов средствами радиосвязи и помехоподавляющими устройствами.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 25.02.2016
Размер файла 451,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Выбор мест расположения референцных станций.

Станции могут быть расположены на возвышенностях, на крышах зданий или специально создаваемых пилонах, обеспечивающих возможность закрепления оборудования (антенн и приемников), подведения линий связи и электропитания, с учетом обеспечения сохранности и неподвижности спутниковых антенн.

Выбор мест установки базовых станций ГНСС сети осуществляется так же как для одиночной базовой станции, но вдобавок с учетом геометрии создаваемой сети. При выборе мест для размещения постоянно действующих базовых станций ГНСС должны быть учтены следующие требования:

- антенна ГНСС приемника базовой станций должна быть жестко закреплена на стабильном основании, что бы исключить любые ее смещения в пределах задаваемой точности;

- необходимо обеспечить открытое небо над ГНСС антенной для беспрепятственного приема спутниковых сигналов;

- в непосредственной близости от антенны не должно быть объектов, которые могут быть источниками переотраженных спутниковых сигналов;

- вблизи не должно быть передатчиков, которые могли бы быть источником радиопомех;

- необходимо обеспечить защиту оборудования базовой станции от воздействий внешней среды;

- необходимо обеспечить сохранность оборудования и антивандальные меры;

- для непрерывной работы базовой станции необходимо обеспечить надежное бесперебойное питание и коммуникации.

Препятствия могут привести к потере спутниковых сигналов и могут быть причиной многолучевости (приема отраженных сигналов). Многолучевость оказывает негативное влияние на качество данных и, следовательно, на точность. Исходя из этих соображений, место расположения антенны должно быть выбрано таким, чтобы не было препятствий под углом 10° над горизонтом от антенны. Это особенно важно для базовых станций, которые формируют высокоточную геодезическую сеть. Наилучшее решение, если препятствий не будет вовсе.

Вычислительный центр, определяющий точное местоположение подвижных объектов, так же будет находится в Государственной автоматизированной информационной системе "ЭРА-ГЛОНАСС».

Окупаемость СТП будет зависеть от ее коммерциализации и бизнес модели работы с потребителями, их количества и объема потребления услуг СТП. Для предприятий, осуществляющих топографо-геодезические работы и инвентаризацию, как уже упоминалось, наличие постоянно действующей СТП позволит сократить расходы на создание опорного обоснования (опорной межевой сети) и поддержании в рабочем состоянии, что может окупить затраты на ее создание достаточно скоро.

Для функционирования системы и ее окупаемости необходимо наличие заинтересованности потенциальных пользователей, их возможности использовать предлагаемые средства в их повседневной деятельности. Создаваемая система будет работать и приносить пользу, если предлагаемые технические решения будут отвечать требованиям потребителей к оперативности, точности и надежности позиционирования, но при условии, если будут отработаны процедуры взаимодействия с муниципальными потребителями, коммерческая политика и мероприятия по привлечению сторонних пользователей.

4. Надёжность, объёмы оборудования локомотивов, сети референцных станций

4.1 Расчёт надёжности терминала мобильного ТМ 4-3

Надёжность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Для технических объектов СЖАТ, которые осуществляют ответственные технологические процессы, характерно возникновение в результате отказов аварийных или опасных ситуаций. В СЖАТ опасные отказы могут приводить при определённой поездной ситуации к нарушению безопасности движения. По этой причине понятие надёжности СЖАТ конкретизируется следующим образом.

Надёжность устройств СЖАТ есть свойство обеспечивать во времени бесперебойное и безопасное управление движением поездов в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания и ремонта.

Таким образом, надёжность СЖАТ как сложное свойство состоит из безотказности, безопасности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени.

Опасный отказ СЖАТ может привести к возникновению аварии или крушения поезда, но в подавляющем большинстве случаев этого не происходит, поскольку возникновение аварии связано также с существующей в данный момент поездной ситуацией и с действиями человека-оператора (машинист, дежурный по станции, поездной диспетчер, электромеханик СЦБ и др.). Иными словами, отказ СЖАТ считается опасным, если нарушен критерий опасного отказа, но сама авария(то есть нарушение безопасности движения поездов) не произошла. Это позволяет рассматривать безопасность системы или отдельного её элемента как свойство объекта вне связи с ошибками человека и движением поездов.

Безопасность СЖАТ - это свойство системы непрерывно сохранять исправное, работоспособное или защитное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния в результате проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в процессе хранения и после него и (или) в процессе транспортирования.

Время tот начала эксплуатации до возникновения первого отказа называется наработкой до отказа. Функцию распределения наработки до отказа Q(t) называют вероятностью отказа.

Основным показателем безотказности является вероятность безотказной работы P(t) - вероятность того, что в пределах заданной наработки t отказ объекта не возникнет. Так как исправная работа и отказ в течение времени t являются несовместными событиями, поэтому:

P(t) + Q(t) = 1. (4.1)

Величина P(t) определяется в результате испытаний по формуле:

где - статистическая оценка;

- число объектов, поставленных на испытание;

- число объектов, отказавших за время t.

Из формулы (4.1):

Q(t) = 1 - P(t).

Терминал мобильный ТМ 4-3 имеет следующие паpаметpы надежности:

- сpедняянаpаботка до отказа Тср не менее 27000 ч ;

- полный средний срок службы до списания (Тсл.ср.сп.) должен быть не менее 15 лет.

Вероятность безотказной работы Ро не менее 0,999999999 и определяется согласно ГОСТ 28195 по формуле :

Ро(t) = 1 - Q/N

где Q - число зарегистрированных отказов;

N - число экспериментов.

Полным отказом ТМ 4-3 является отсутствие передачи информации о местоположении, состоянии датчиков на объекте (локомотиве) и телеметрической информации от аппаратуры КЛУБ в диспетчерский центр СКМО (ДЦ СКМО) по сети сотовой связи стандарта GSM, так же и в случае невозможности восстановления работоспособного состояния путем выключения и последующего включения электропитания системы тумблером “ПИТ” на блоке БКР-У.

Вероятность опасного отказа ТМ4-3Роп не более 0,000000001 и определяется согласно ОСТ 32.18 по формуле :

Pоп(t) = 1 - Pо(t)

где Ро(t) - вероятность безопасной работы за время 27000 ч.

4.2 Выбор источника питания для ТМ 4-3

Терминал мобильный ТМ 4-3на электровозе ЭП-1получает питание напряжением 50 В+5от импульсного источника питания ИП-ЛЭ (рисунок 4.1). ИП-ЛЭ предназначены для обеспечения бесперебойной работы локомотивной электронной аппаратуры САУТ, КЛУБ, АЛСН, радиостанции и предотвращения выхода их из строя за счет стабилизации напряжения питания, фильтрации импульсных помех, гальванической развязки потребителей от цепей первичного питания.

Рисунок 4.1 - Источник питания ИП-ЛЭ-50/800

Источник питания имеет два входа, подключается к двум точкам бортовой сети -- к аккумуляторной батарее и к блоку заряда аккумуляторной батареи. Изделие сохраняет работоспособность, как при наличии напряжения по обоим входам, так и при пропадании напряжения по одному из них.

Источники питания размещаются в кабине машиниста локомотива.

Основным преимуществом ИП-ЛЭ является применение многофазной технологии преобразования, обеспечивающей резервирование. Данная технология базируется на использовании нескольких управляемых ИП малой мощности, работающих в параллель на общую нагрузку (обычно от 3-х и выше). При выходе любого из маломощных ИП из строя работоспособность системы в целом не нарушается, что резко повышает надежность системы и позволяет установить среднее время наработки на отказ не менее 40 тыс. часов.

Таблица 4.1- Технические характеристики ИП-ЛЭ

Количество независимых каналов

2

Входное напряжение (среднее значение) для ИП-ЛЭ, В

50/110/220 (50 Гц)

Номинальное выходное напряжение каждого канала, В

50

Допустимое отклонение выходного напряжения каждого канала в рабочих условиях, В

10 %

Амплитуда пульсаций выходного напряжения в полосе частот до 1 МГц, не более, В

1,5

Мощность потребления (двух каналов), не более, Вт

940

Выходная мощность первого канала, Вт

400

Выходная мощность второго канала, Вт

400

Возможность параллельного включения двух каналов

Есть

Возможность объединения нескольких ИП-ЛЭ-110/800 (50/800) на общую нагрузку с целью наращивания мощности

Есть

КПД, не менее, %

85

Защита от перегрузок по току и от короткого замыкания

Есть

Выходной ток каждого канала в режиме К.З., не более, А

12

Габаритные размеры, мм

100х276х210

ИП-ЛЭ получает питание от шкафа питания А25, от трансформатора Т1.Шкаф питания (ШП) представляет собой статический преобразователь напряжения переменного тока в напряжение пульсирующего тока и служит для питания цепей управления и подзарядки аккумуляторных батарей при поднятом токоприёмнике и включенном главном выключателе. Первичная обмотка трансформатора Т1 подключена к выводам С1 и С85 обмотки собственных нужд (ОСН) а3-Х3 тягового трансформатора электровоза.

При отсутствии напряжения 380 В на первичной обмотке трансформатора Т1 шкафа питания А25 цепи управления получают питание от аккумуляторных батарей GB1 иGB2. От провода Н01 обеспечивается питание цепей радиосвязи, КЛУБ-У, САУТ, ТСКБМ, ТМ 4-3 посредством ИП-ЛЭ.

4.3 Расчёт объёмов оборудования

Локомотивы серий ЭП-1 и ТЭП-70-БС, составляющие парк локомотивного эксплуатационного депо, являются односекционными пассажирскими локомотивами. Поэтому на каждый локомотив устанавливается по одному комплекту навигационного оборудования ТМ 4-3. Количество электровозов серии ЭП-1 Кэп = 118 единиц, количество тепловозов серии ТЭП-70-БС Ктэп = 3 единицы. Итого:

Клок = Кэп + Ктэп = 118 + 3 = 121 (единиц).

Таким образом, известно, что для оборудования парка локомотивов из 121 единиц потребуется: 121 комплект ТМ 4-3.

Необходимое количество референцных станций вычислим по формуле:

(4.2)

где Lуч - длина участка обращения локомотивов;

lрс - расстояние между референцными станциями.

Из главы 3 известно, что длина участка обращения локомотивов Lуч = 1800 км; расстояние между референцными станциями lрс = 70 км (рис. 3.4). Одна референцная станция добавляется для завершения покрытия участка обслуживания сети ГНСС.

Подставив числа в формулу (4.2), получаем необходимое количество референцных станций:

(единицы).

5. Экономическая часть

5.1 Экономические характеристики и преимущества оборудования локомотивов СРНС

Потенциал развития системы мониторинга на основе глобальных навигационных систем ГЛОНАСС/GPS для решения различных задач железнодорожного транспорта по истине огромен. Информация, получаемая с помощью системы, может быть использована:

- для построения систем автоматического оповещения о приближении поездов к переездам;

- для построения систем автоматической привязки мест обнаружения дефектов в элементах верхнего строения пути, земляного полотна и контактной сети с использованием средств неразрушающего контроля;

- для построения систем автоматизации путевых работ с использованием путевых машин и комплексов.

- для построения автоматизированных систем учёта и контроля выполнения графиков плановых ремонтов и технического обслуживания локомотивов;

- для обеспечения, в режиме реального времени, координатно-временной информацией ГИС и АСУ железнодорожного транспорта (АСО УП, АСУ СС, ГИС РЖД, ИОММ и др.)

В качестве примера приведём результаты испытаний, проведённых на Красноярской железной дороге в 2007 году, где электровозы оборудовали СРНС ГЛОНАСС. Внедрение системы мониторинга на основе глобальных навигационных систем, по данным ОАО Московского конструкторского бюро «Компас», позволило получить следующие показатели:

- до 60% сократить ручной труд по вводу и обработке информации;

- повысить оперативность и качество управления движением локомотивов;

- до 30% сократить расходы на эксплуатацию локомотивного парка;

- до 20% повысить эффективность использования локомотивного и вагонного парков;

- значительно сократить количество ошибок, обусловленных человеческим фактором, возникающих в процессе управления движением;

-повысить безопасность движения за счёт более точной, по сравнению с используемыми в настоящее время на железнодорожном транспорте, системами СЦБ.

5.2 Обоснование затрат, связанных с разработкой и реализацией проекта

Для обоснования затрат (З), связанных с разработкой и последующим освоением нововведения на практике, требуется:

- составить смету затрат, необходимых для приобретения материально-производственных запасов (комплектующих, материалов и др.), сделав ссылку на источник ценовой информации, и рассчитать итоговую величину материальных затрат (Зм);

- составить смету затрат на оплату труда разработчиков проекта, включающую все виды работ по наладке, испытанию и др., востребованных для доведения проекта до практического использования. Фонд заработной платы (Ззп) зависит от численности разработчиков проекта, времени на его разработку при повременной системе оплаты труда, часовой тарифной ставки (или оклада) или размера установленного вознаграждения в случае выбора формы оплаты труда «за проект»;

- рассчитать отчисления с фонда заработной платы во внебюджетные социальные фонды с учётом ставок, установленных на момент разработки проекта (Зсс);

- спрогнозировать изменение «Накладных расходов», вызванное разработкой проекта (Зпр).

В результате затраты, связанные с разработкой и реализацией проекта З, исчисляются как сумма названных элементов:

З = Зм + Ззп + Зсс + Зн. (5.1)

Затраты на приобретение материально-производственных запасовЗм для локомотивного эксплуатационного депо при оборудовании парка локомотивов СРНС приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Затраты на приобретение материально-технических запасов

Наименование материалов

Количество (единиц), процентное соотношение (%)

Цена единицы, руб.

Общая стоимость, руб.

Комплект ТМ 4-3

121

26800

3242800

Стоимость доставки

1% от цены

268

32428

Итого

3243068,00

Батист ГОСТ 8474-72 20х20 см2

0,3

60,47

18,14

Лак АК-113 ГОСТ 23832-79

0,006

47081,67

282,49

Канифоль сосновая ГОСТ19113-84

0,004

8362,50

33,45

Припой ПОС61 ГОСТ 21931-76

0,008

26012,50

208,10

Эмаль ЭП-51 ГОСТ 9640-85

0,006

9975,00

59,85

Мастика битумная N1 ГОСТ18680-73

0,002

4340,00

8,68

Клей-мастика У-9М или клей ВК-9 ОСТ4.ГО.029.204 (момент)

0,002

332205,00

664,41

Спирт этиловый 1 сорт ГОСТ 18300-87

0,036

1353,06

48,71

Салфетка техническая

2

3,82

7,63

Итого

1331,46

Всего

3244399,46

В свою очередь, фонд заработной платы складывается из тарифного заработка Зтар, дополнительной заработной платы и прочих платежей Здоп, в соответствии с условиями оплаты труда в ОАО «РЖД»:

Ззп = Зтар + Здоп. (5.2)

Начисление тарифного заработка Ззп, включающую все виды работ по наладке, испытанию, востребованных для доведения проекта до практического использования, приведено в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Начисление тарифного заработка

Категория работ

Единиц оборудования

Разряд работ

Тарифная ставка техника-электромеханика

Норма времени на единицу

Расценка на единицу

Сдельный заработок на весь объём работ

Монтаж блоков ТМ 4-3

121

7

102,48

0,092

9,43

1 140,81

Монтаж спутниковой антенны А-СНС

121

7

102,48

0,051

5,23

632,40

Изготовление прокладка кабелей, подключение к схеме локомотива.

121

7

102,48

0,031

3,18

384,40

Пусконаладочные работы, приемосдаточные испытания.

121

8

110,26

5

551,30

66 707,30

Итого оплата по тарифу

68 864,91

Начисление дополнительной заработной платы и прочих платежей, в соответствии с условиями оплаты труда в ОАО «РЖД», приведено в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Дополнительная заработная плата

Показатель

Сумма, руб.

Оплата по тарифу

68 864,91

Премия (35% от Зтар)

24102,72

Праздничные (3,84% от Зтар)

2644,41

Выплата за преданность компании (8,3% от Зтар)

5715,79

Районный коэффициент (30% от Зтар)

20659,47

Надбавка за работу в районах Дальнего Востока (30% от Зтар)

20659,47

Итого Ззп

74094,00

Отчисления с фонда заработной платы во внебюджетные социальные фонды с учётом ставок, установленных на момент разработки проекта Зсс, составляют 34,1% от фонда оплаты труда (Ззп), а также в НПФ «Благосостояние» - 1,11% от фонда оплаты труда:

Зсс = Ззп 0,341 + Ззп 0,0111 = 74094 0,341 + 74094 0,0111 = 26088,50 (руб).

В соответствии с калькуляцией расходов на аналогичные виды работ по данным отдела ТЧР накладные расходы (Зн) составляют 154,2% от тарифного заработка:

Зн = Зтар 154,2% = 68 864,91 1,542 = 106189,69 (руб).

Таким образом, для оборудования парка локомотивов в количестве 121 единиц мобильными терминалами ТМ 4-3 необходимо произвести расчёт по формуле (5.1):

З =3244399,46 + 74094,00 + 26088,50 + 106189,69= 3450771,65 (руб.).

Окупаемость СТП будет зависеть от ее коммерциализации и бизнес модели работы с потребителями, их количества и объема потребления услуг СТП. Для функционирования системы и ее окупаемости необходимо наличие заинтересованности потенциальных пользователей, их возможности использовать предлагаемые средства в их повседневной деятельности. Создаваемая система будет работать и приносить пользу, если предлагаемые технические решения будут отвечать требованиям потребителей к оперативности, точности и надежности позиционирования, но при условии, если будут отработаны процедуры взаимодействия с муниципальными потребителями, коммерческая политика и мероприятия по привлечению сторонних пользователей.

Использовать данные, получаемые с мобильных терминалов ГЛОНАСС/GPS, возможно, например, в коммерческих целях таких, как информирование грузоотправителя/грузополучателя о передвижениях состава с грузом (услуга отслеживания траектории передвижения груза), а также для повышения качества транспортной логистики и сокращения транспортных расходов инфраструктуры. Однако, в настоящее время отсутствуют статистические данные, позволяющие оценить корреляционную зависимость между внедрением СРСН на локомотивах и названными экономическими показателями.

6. Охрана труда и меры безопасности при техническом обслуживании и эксплуатации ТМ 4-3

6.1 Виды технического обслуживания ТМ 4-3

Для устройств ТМ 4-3 устанавливаются следующие виды технического обслуживания:

- предрейсовый осмотр, производимый машинистом;

- техническое обслуживание на контрольном пункте или пункте технического обслуживания локомотивов;

- техническое обслуживание устройств ТМ 4-3 при проведении текущих и капитальных ремонтов локомотивов;


Подобные документы

  • Изучение функционирования систем связи, которые можно разделить на: радиорелейные, тропосферные, спутниковые, волоконно-оптические. Изучение истории возникновения, сфер применения систем связи. Спутниковые ретрансляторы, магистральная спутниковая связь.

    реферат [54,6 K], добавлен 09.06.2010

  • Спутниковая система навигации как комплексная электронно-техническая система, ее структура и содержание, назначение и функциональные особенности. Состав аппаратуры пользователя и правила ее применения. Принцип действия GPS и степень точности сигнала.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 16.11.2010

  • Региональные спутниковые навигационные системы: Бэйдау, Галилео, индийская и квазизенитная. Принцип работы и основные элементы: орбитальная группировка, наземный сегмент и аппаратура потребителя. Создание карт для навигационных спутниковых систем.

    курсовая работа [225,5 K], добавлен 09.03.2015

  • Состояние и перспективы развития средств беспроводной связи на железнодорожном транспорте. Оборудование сети мониторинга поездной радиосвязи в ОАО "РЖД" (ЕСМА). Структурная схема мониторинга, технические параметры радиостанций поездной радиосвязи.

    дипломная работа [3,7 M], добавлен 15.05.2014

  • Изучение системы оперативной и документальной связи на железнодорожном транспорте. Архитектура построения транспортной сети. Описание линейного кода для выбранной аппаратуры; определение скорости передачи сигналов. Расчёт надёжности линейного тракта.

    курсовая работа [453,6 K], добавлен 10.11.2014

  • Навигационные измерения в многоканальной НАП. Структура навигационных радиосигналов в системе ГЛОНАСС и GPS. Точность глобальной навигации наземных подвижных объектов. Алгоритмы приема и измерения параметров спутниковых радионавигационных сигналов.

    курсовая работа [359,2 K], добавлен 13.12.2010

  • Радиосвязь в системе управления. Служебные переговоры поездного, локомотивного и энерго-диспетчеров. Оперативное управление технологическими процессами на станции. Ремонтно-оперативная радиосвязь. Диспетчерская линейная временная сеть радиосвязи.

    курсовая работа [22,0 K], добавлен 09.01.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.