Введение 14
1 Техническое задание 17
1.1 Буксовый узел как объект контроля 17
1.1.1 Конструкция буксового узла 17
1.1.2 Тепловой режим буксового узла 18
1.1.3 Физические основы контроля буксовых узлов методами инфракрасной
техники 20
1.2 Общие сведения по аппаратурному контролю буксовых узлов 22
1.3 Анализ существующих устройств контроля и обоснование предложенного
варианта модернизации 25
1.4 Обобщенная структурная схема устройства контроля 28
1.5 Требования к блоку управления 32
2 Системно-алгоритмическое проектирование микроконтроллерного блока ... 36
2.1 Разработка структурной схемы блока управления 36
2.2 Выбор и описание особенностей микроконтроллера 38
2.3 Разработка функциональной схемы блока управления 41
3 Разработка программного обеспечения 48
3.1 Разработка общей блок-схемы алгоритма работы микроконтроллера 48
3.2 Разработка блок-схем алгоритмов работы подпрограмм 52
3.3 Формирование листинга прикладной программы 58
4 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности 61
4.1 Организация и планирование работ по разработке темы проекта 61
4.1.1 Продолжительность этапов работ 62
4.1.2 Техническая готовность темы 64
4.1.3 Календарный план-график 65
4.2 Расчет сметы затрат на создание АСУ ТП 67
4.2.1 Расчет затрат на материалы 67
4.2.2 Расчет заработной платы 67
4.2.3 Расчет отчислений от заработной платы 68
4.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 69
4.2.5 Расчет амортизационных расходов 70
4.2.6 Расчет прочих расходов 71
4.2.7 Расчет общей себестоимости разработки 71
4.3 Оценка научно-технического уровня 72
4.4 Расчёт показателей экономической эффективности проекта 75
5 Социальная ответственность 82
5.1 Производственная безопасность 83
5.1.1 Техника безопасности 83
5.1.2 Электробезопасность 85
6.1.3 Производственная санитария 87
5.1.4 Шум 88
5.1.5 Отклонение показателей микроклимата 89
5.1.6 Освещенность 91
5.2 Экологическая безопасность 92
5.2.1 Охрана литосферы 92
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 94
5.3.1 Оценка пожарной безопасности и мероприятий по устранению и
предупреждению пожаров 94
5.4 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 96
Заключение 98
Список используемых источников 99
Приложение А 103
Приложение Б 119
На протяжении последних тридцати лет на железнодорожном транспорте интенсивно развивается перспективное направление вагонной автоматики - контроль и диагностика технического состояния подвижного состава при движении поезда. Обеспечение высокого уровня эксплуатационной надежности подвижного состава и безопасности движения поездов - важнейшие условия повышения эффективности и качества работы железнодорожного транспорта . Особенно сегодня, в период реформирования отрасли, идет непрерывная интенсификация перевозочного процесса, которая выражается в удлинении участков безостановочного следования поездов, увеличения скорости движения и нагрузки на ось, а также значительный износ парка вагонов, все это влечет за собой увеличение числа отказов ходовых частей подвижного состава и, в первую очередь, вагонных букс.
Автоматизированные системы контроля технического состояния подвижного состава позволяют:
• своевременно выявить и устранить появляющиеся в процессе эксплуатации неисправности ходовых частей подвижного состава и тем самым предупредить возникновение необратимых отказов, способных привести к авариям и крушениям;
• увеличить скорости движения поездов;
• сократить затраты времени на техническое обслуживание составов;
• увеличить расстояния безостановочного пробега поездов без технического обслуживания вагонов.
За прошедший период на сети дорог Российской Федерации эксплуатировалось несколько отечественных систем обнаружения перегретых букс, из которых наиболее широкое распространение получили аппаратура ПОНАБ-3 (реализованная на транзисторной элементной базе) и ДИСК-БТ (реализованная на интегральных микросхемах малой и средней степени интеграции). Уже в середине 2000-х годов было ясно, что данная аппаратура во многом не отвечает современным требованиям, и устарела как морально, так и физически.
С 2010 года начата поэтапная модернизация указанной выше аппаратуры, путем внедрения микропроцессорного комплекса технических средств модернизации КТСМ-01 и КТСМ-01Д разработанного ЗАО НПЦ «ИНФОТЭКС» г. Екатеринбург, который полностью заменил всю аппаратную часть ПОНАБ-3 и ДИСК-БТ соответственно, но силовое и напольное оборудование (датчики) осталось прежним. Причем первоначально планировалось, что в последствии будет проведена последующая замена старого напольного оборудования. Но на этом модернизация устройств КТСМ- 01(01Д) остановилась, так как дальнейшие усилия ЗАО НПЦ «ИНФОТЭКС» были направлены на проектирование принципиально нового устройства, напольное оборудование которого уже не поддерживается аппаратной частью устройств КТСМ-01(01Д).
В итоге, начиная со второй половины 2012 года, был начат опытный (пробный) выпуск нового поколения устройств контроля буксовых узлов КТСМ-02, которое уже не является средством модернизации, а представляет собой самостоятельное устройство, причем одно из главных достоинств которого - наличие принципиально нового напольного оборудования. Но промышленное производство данного устройства рассматривается только в ближайшей перспективе. При этом железным дорогам придется приобретать полностью весь комплект устройство КТСМ-02, а аппаратная часть устройств КТСМ-01 отработавшая 2-3 года и вполне соответствующая сегодняшним требованиям останется не используемой, это вновь потребует значительных финансовых вложений и экономически не выгодно железным дорогам.
В результате, на сегодняшний день только на участке обслуживания Анжерской дистанции сигнализации и связи в эксплуатации находятся 26 устройств контроля буксовых узлов, из которых 10 устройства КТСМ-01. Напольное оборудование, которых физически изношено, так как проработало в среднем по участку 18 лет, что составляет 2,2 нормативного срока эксплуатации. При этом напольные камеры и предварительные усилители к ним сняты с производства с 1996 года, в связи, с чем отсутствует резерв и возможность обеспечить требуемую работоспособность данных устройств.
Аналогичная ситуация сложилась как на Западно-Сибирской железной дороге - 118 устройств КТСМ-01, так и в целом по сети дорог РФ - 1115 устройств КТСМ-01, данные 2014 год [ 31 ].
На сегодняшний день реальных выходов из сложившегося положения два:
• приобретение и установка устройства КТСМ-01Д совместно с напольными камерами устройства ДИСК-Б, которые промышленно выпускаются ПО «ОКТЯБРЬ» (г. Каменск-Уральский) и Санкт-Петербургским Электротехническим Заводом;
• модернизация устройства КТСМ-01, путем разработки схемотехнических решений позволяющих обеспечить совместную работу аппаратных средств устройства КТСМ-01, силового щита устройства ПОНАБ-3 и напольных камер ДИСК-Б.
В данном дипломном проекте сделана попытка связать воедино теоретические знания, полученные в процессе обучения в Томском политехническом университете со знаниями и опытом приобретенными в результате профессиональной деятельности, связанной с эксплуатацией электронных устройств контроля состояния буксовых узлов железнодорожного подвижного состава.
В результате выполнения дипломного проекта был разработан микроконтроллерный блок управления напольными камерами, позволяющий обеспечить совместную работу аппаратных средств устройства КТСМ-01, силового щита устройства ПОНАБ-3 и напольных камер ДИСК-Б. При этом расширены функциональные возможности устройства в целом за счет обеспечения более высокой точности поддержания температуры внутри напольных камер и возможности ее контроля без использования дополнительных приборов.
В ходе выполнения дипломного проекта были разработаны схемы блока управления: электрическая структурная, функциональная, а также рассмотрены основные принципы конструктивного исполнения. Базируется спроектированное устройство на микроконтроллере AT90S8535-4PC семейства AVR фирмы «Atmel», для которого было разработано программное обеспечение. Выполнено технико-экономическое обоснование разработки и проработаны вопросы безопасности жизнедеятельности.
Использование разработанного блока управления напольными камерами позволило решить острую проблему замены физически изношенного напольного оборудования и обеспечило дальнейшую работоспособность устройств КТСМ-01 без привлечения серьезных материальных затрат.
Модернизация рекомендована для внедрения на Западно-Сибирской железной дороге.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
