Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог

ҚККА Хабаршысы № 1 (50), 2008 
 
 
162
любых видов в любой отрасли предполагает создание замкнутых контуров управления как 
это  принято  в  теории  автоматического  управления.  Любая  система  автоматического 
управления может быть представлена как совокупность замкнутых контуров управления с 
отрицательными  обратными  связями.  Сложные  системы  представляют  собой 
многоконтурные системы, реализующие как подчиненное регулирование одного процесса, 
так и параллельное управление различными функциями системы. Применительно к задаче 
управления  безопасностью  на  железнодорожном  транспорте  можно  говорить,  что 
существует сложноподчиненная система управления каждым из хозяйств: локомотивным, 
вагонным, путевым, СЦБ и др. 
Таким образом, многоуровневую систему управления и обеспечения безопасности 
движения  поездов  можно  определить  как  совокупность  технических  и  организационных 
мероприятий  по  управлению  и  осуществлению  перевозок,  позволяющих  обеспечить 
безопасность движения поездов, как в каждом элементе каждого контура управления, так 
и  в  системе  управления  в  целом.  Необходимость  дублирования,  резервирования  и  др.  в 
каждом  отдельном  случае  определяется  индивидуально,  исходя  из  анализа  опасности 
последствий  отказа  элемента,  контура  и  системы  в  целом.  Информация  от  АСУ 
хозяйствами  концентрируется  и  обрабатывается  в  разрабатываемом  центральном 
обрабатывающем  комплексе  (ЦОК)  и  поступает  в  МС-СЦБ  и  на  региональный  уровень, 
включающий  в  себя  различные  автоматизированные  системы  управления  перевозками, 
контроля  дислокации  подвижного  состава  и  локомотивных  бригад.  Современные 
технические средства и информационные технологии позволяют реализовать эту задачу с 
минимальными  затратами.  Следует  проанализировать  существующие  и  создающиеся 
информационные,  информационно-управляющие  и  автоматизированные  системы  управ-
ления  в  следующих  хозяйствах:  локомотивном,  вагонном,  путевом  и  электроснабжения. 
Кроме  того,  следует  выполнить  анализ  систем,  непосредственно  связанных  с 
организацией  движения  поездов.  Таким  образом,  АСУ  МС,  взаимодействуя  с 
информационными  и  информационно-управляющими  системами  АСУЖТ,  обеспечивает 
МС необходимой информацией. 
Информация об отказах формируется при проведении планово-предупредительных 
работ, по замечаниям машинистов, диспетчеров, дежурных по станции и др. На основании 
анализа  информации  о  наличии  отказов,  а  также  информации  о  своевременном 
проведении профилактических работ (ТО локомотивов  и вагонов, дефектоскопия пути  и 
т.д.)  принимается  решение  о  допустимости  отправления  (проследования)  поезда.  Также 
определяются  возможные  ограничения  на  ведение  поезда.  В  последующих  разделах 
задача  контроля  проведения  планово-предупредительных  мероприятий  по  ТО  и  ТР 
технических средств отдельно не оговаривается. Следует исключить случаи эксплуатации 
железной  дороги  с  неисправными  или  не  прошедшими  техническое  обслуживание 
техническими средствами. 
Тяговый  подвижной  состав  (ТПС)  и  локомотивные  бригады,  им  управляющие, 
являются одним из ключевых элементов системы безопасности. Собственно создание МС, 
в  целом,  и  ЕКС,  в  частности,  направлено  на  автоматизацию  соблюдения  скоростного 
режима ведения поезда, следования показаниям напольных светофоров и др. Кроме того, 
ЕКС  должна  исключать  опасную  продольную  динамику  поезда,  которая  может  вызвать 
обрыв состава, выдавливание, сход подвижного состава и др /2/. Надежность ТПС - один 
из  ключевых  факторов  безопасности  движения.  Отметим,  что  надежная  работа  ТПС  во 
многом  определяется  соблюдением  времени  постановки  локомотивов  на  ремонт  и 
техническое  обслуживание  (ТО  и  ТР),  а  также  выполнение  регламентных  работ, 
предусмотренных  каждым  видом  ремонта  или  технического  обслуживания.  Управление 
постановкой локомотивов на ТО и ТР осуществляет локомотивный диспетчер, на рабочее 
место которого устанавливается специальный АРМ ТНЦ. 

ҚККА Хабаршысы № 1 (50), 2008 
 
 
163
 
Соблюдение режима труда и отдыха локомотивных бригад в значительной степени 
влияет  на  безопасность  движения  поездов  и  на  стабильное  функционирование  железной 
дороги в целом. 
Цель  создания  автоматизированной  системы  управления  локомотивным 
хозяйством (АСУТ) - повышение эффективности управления локомотивным хозяйством, 
снижение  затрат  на  содержание  и  обслуживание  ТПС,  повышение  производительности 
труда  в  хозяйстве,  повышение  безопасности  движения,  улучшение  условий  труда 
работников  депо.  Цель  достигается  за  счет  внедрения  на  предприятиях  локомотивного 
хозяйства  всех  уровней  единой  компьютерной  информационно-управляющей  системы  с 
переходом на безбумажную технологию работы, автоматическое формирование отчетных 
форм,  автоматизированный  анализ,  поддержка  и  контроль  принимаемых  решений. 
Главными  принципами  построения  АСУТ  являются  универсальность  (унифицированное 
программное  и  технологическое  обеспечения),  адаптивность  (возможность  настройки 
АСУТ  на  особенности  работы  отдельных  депо  и  служб),  этапность  (возможность 
функционирования АСУТ при внедрении отдельных АРМ поэтапно). АСУТ строится как 
единая  корпоративная  информационно-управляющая  система,  состоящая  из  локальных 
информационных  сетей  предприятий  хозяйства,  функционирующая  в  рамках  единой 
коммуникационной информационно-вычислительной сети и использующая систему пере-
дачи  данных  (СПД).  Имеются  четыре  уровня  управления:  уровень  локомотивных  депо 
(АСУТ-ТЧ), уровень службы локомотивного хозяйства дорог (АСУТ-Т), уровень региона 
управления  (АСУТ-Р)  и  уровень  Департамента  локомотивного  хозяйства  (АСУТ-ЦТ). 
Возможен  дополнительный  уровень  отделения  дороги  (АСУТ-НОДТ)  за  счет 
делегирования части функций уровня АСУТ-Т. АСУТ является управляющей, а не просто 
информационной  системой.  Управляющие  функции  АСУТ  реализуются  через  систему 
контроля действий операторов, форматный и логический контроль вводимой информации, 
систему интерактивных подсказок оперативному персоналу, систему поддержки принятия 
решений  (СПГТР).  Функции  АСУТ  соответствуют  всем  четырем  подсистемам 
комплексной информационной технологии МПС: депо функционирует как элемент систе-
мы управления перевозками (КИТ-1), имеет финансовые и экономические подразделения 
(КИТ-2) и работает с кадрами (КИТ-4). Однако в основном функции АСУТ соответствуют 
КИТ-3 (управление инфраструктурой железнодорожного транспорта). 
Для  обеспечения  непосредственного  управления  перевозками  и  обеспечения 
безопасности  движения  поездов,  на  локомотивах  создается  единая  комплексная  система 
управления  (ЕКС),  которая  взаимодействует  с  многоуровневой  системой  управления  на 
базе  средств  СЦБ  (МС-СЦБ).  Все  взаимодействие  ЕКС  с  МС-СЦБ  происходит  через 
управляющий вычислительный комплекс (УВК), устанавливаемый на каждой станции, где 
предусмотрен  автоматизированный  радио-диалог  с  локомотивом.  ЕКС  строится  как 
трехуровневая  система,  состоящая  из  систем  автоведения  УСАВП,  автоматического 
управления  тормозами  САУТ-ЦМ  и  комплексной  системы  безопасности  КЛУБ-У. 
Информация в УВК попадает как непосредственно с устройств СЦБ напольных приборов 
и  систем  безопасности  (автоблокировка  АБ,  полуавтоблокировка  ПАБ,  централизация 
управления стрелками ЭЦ, РПЦ, МГЩ и др.), так и с автоматизированных рабочих мест 
(АРМ)  дежурного  по  станции,  электромеханика  и  поездного  диспетчера  (ДНЦ).  Задача 
МС-СЦБ - обеспечить  достоверность  этой  информации,  исключить  опасные  отказы. 
Ключевым  элементом  в  МС-СЦБ  является  АРМ  ДНЦ,  замыкающим  «пирамиду» 
многоуровневой системы управлениям и обеспечения безопасности. Поэтому информация 
из АСУ МС в МС-СЦБ и далее в ЕКС поступает именно через этот АРМ. 
МС-СЦБ  в  целом  и  АРМ  ДНЦ  в  частности,  являются  управляющими  системами, 
непосредственно влияющими на безопасность движения. Взаимодействие подсистем МС-
СЦБ осуществляется по специальным каналам оперативно-технического назначения (СПД 

ҚККА Хабаршысы № 1 (50), 2008 
 
 
164
ОТН).  Связь  с  внешними  информационными  системами  (в  том  числе  и  с  АСУ  МС) 
должна происходить через специальный программно-информационный «шлюз». 
Основным  источником  информации  для  ЦОК  являются  АСУ  хозяйств: 
локомотивного  (АСУТ),  вагонного  (АСУВ  и  АСУЛ),  путевого  (АСУП),  СЦБ  (АСУШ)  и 
электроснабжения  (АСУЭ).  В  дальнейшем  следует  осуществить  взаимодействие  и  с 
другими хозяйствами и, прежде всего, с хозяйством грузовой и коммерческой работы. 
Кроме  информационных  систем  хозяйств,  ЦОК  взаимодействует  с  ин-
формационными  подсистемами  управления  перевозками  (АСУД):  АСОУП,  ДИСПАРК, 
ДИСТПС,  АРМ  ТНЦ,  АРМ  ДНЦ,  ГИД  «Урал»,  СИРИУС»,  АСТРА  и  др.  Также 
необходимо взаимодействие с информационными системами уровня ИВЦ и ГВЦ. Прежде 
всего,  это  ИОММ,  АСУ  БСК,  АСУ  ЗМ.  В  результате  работы  ЦОК  формируется 
соответствующая  база  данных - АБД  МС,  которая  является  основой  как  для 
взаимодействияге  МС,  так  и  для  формирования  центральной  базы  данных  АСУ  МС - 
АБД-Ц МС. АБД-Ц МС обеспечивает функционирование центрального сервера АСУ МС - 
сетевого  центрального  обрабатывающего  комплекса  СЦОК,  на  базе  которого  функ-
ционирует сайт МС и формируются сообщения в смежные информационные системы и из 
них, прежде всего - это АСУ БД. 
 
Выводы 
Для  обеспечения  безопасности  движения  поездов  в  многоуровневой  системе 
управления с использованием информационных систем АСУЖТ необходимо построение 
цепочки  АСУЖТ - ЦОК - «шлюз» - модуль  стыковки - АРМ  ДНЦ - УВК  станции - 
радиоканал - КЛУБ-У  -ЕКС.  Каждый  элемент  этой  цепочки  должен  быть  отработан  в 
соответствующей пилотной зоне с дальнейшей отработкой системы в целом. 
Следует  отметить,  что  функционирование  цепочки  возможно  даже  при  неполной 
готовности  подсистем,  в  состав  которых  входят  элементы  цепи.  Например, 
взаимодействие  с  КЛУБ-У  может  быть  отработано  даже  при  отсутствии  ЕКС  в  целом. 
Протокол  взаимодействия  ЕКС  с  УВК - при  частичной  готовности  программного 
обеспечения  АСУ  станции.  Аналогично  можно  поступить  с  АРМ  ДНЦ  и  другими 
элементами  цепочки:  отрабатывать  и  сдавать  в  эксплуатацию  программно-аппаратные 
модули, не дожидаясь готовности системы в целом. 
 
ЛИТЕРАТУРА 
 
1.  Автоматизированная  система  управления  локомотивным  хозяйством.  АСУТ/ 
Под ред. И.К.Лакина. М., ОЦВ, 2002, 516 с. 
2.  Находкин  В.М.,  В.М.Черепашенец,  Технология  ремонта  тягового  подвижного 
состава. М., Транспорт, 1998, 461 с. 
3.  Горленко  А.В.,  Донской  А.Л.,  Лакин  И.К.,  Шабалин  Н.Г.,  Семченко  В.В. 
Будущее - за  автоматизированной  диагностикой // Электрическая  и  тепловозная  тяга. 
1986, № 9, с. 10-25. 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ 
 

ҚККА Хабаршысы № 1 (50), 2008 
 
 
165
УДК 669.017.3 
 
Аубакирова Бакыт Майнышевна - ассистент (Алматы, КазАТК) 
Аубакиров Ержан Габдувич - к.т.н. (Алматы, НПЦ «Спецматериаловедение») 
Ходарева Татьяна Анатольевна - к.х.н. (Алматы, НПЦ«Спецматериаловедение») 
Оразбаков Галым  Избасарович - к.т.н. (Алматы, НПЦ«Спецматериаловедение») 
 
ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ИСХОДНОГО КРЕМНИЯ НА СТРУКТУРУ И 
СВОЙСТВА ЗАЭВТЕКТИЧЕСКИХ СИЛУМИНОВ 
 
        Силумины  эвтектического  и  заэвтектического  составов  являются  весьма 
перспективными  материалами  для  создания  деталей,  работающих  в  условиях  жесткой 
эксплуатации.  Благодаря 
высоким 
литейным 
свойствам, 
жаропрочности, 
износостойкости  и  механическим  свойствам  они  широко  применяются  для 
изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания.  
        Физико-механические  свойства  силуминов,  а,  следовательно,  функциональные 
характеристики изделий определяются, главным образом, величиной и равномерностью 
распределения кристаллов кремния в сплаве. 
        Одним  из  методов  улучшения  структуры  и  свойств  сплавов  благодаря  низкой 
энергоемкости является модифицирование различными присадками. 
         Характерно,  что  большинство  работ  по  модифицированию  эвтектических  и 
заэвтектических  силуминов /1-8/ направлены,  как  правило,  на  измельчение 
кристаллических включений кремния. В этой связи представляет интерес исследование 
влияния  дисперсности  исходного  кремния  на  структуру  и  свойства    заэвтектических 
силуминов.  
   В  качестве  объекта  исследования  были  выбраны  сплавы  эвтектического  и 
заэвтектического составов, включающие  18, 21 и 29 мас.% кремния.  
Исследование  микроструктуры  отливок  количественных  и  качественных  её 
характеристик 
проводили 
методом 
световой 
микроскопии 
с 
помощью 
металлографических  микроскопов  МИМ-8М  и Neophot-21(ГДР).  Для  получения 
необходимого  контраста  и  выявления  фаз  на  микрошлифах  применяли  травление 0,5%-
ным  раствором  плавиковой  кислоты,  травителями,  составленными  из  азотной,  серной, 
соляной и др. кислот. Идентификацию фаз, распределение концентраций элементов в них 
проводили с помощью микроанализатора MS-46 «Камека» (Франция). При исследовании 
образцов  производили  запись  кривых  интенсивности  характеристического  К
α-излучения 
компонентов при зондировании в точке и по линейному маршруту.  
      На  рисунке 1 представлена  микроструктура  силуминов,  полученных  с 
использованием порошка  кремния дисперсностью 2-5 мм.  
       Результаты анализа силуминов показали, что по мере увеличения содержания кремния 
меняется  их  структура  и  фазовый  состав.  Для  сплава,  содержащих 18 мас.%  кремния 
(рисунок1-а)  характерно  образование  достаточно  крупных  полиэдрических  кристаллов 
кремния  (до 80 μм),  и  структурной  составляющей  близэвтектического  состава  Аl8Si. 
Методом  рентгеноспектрального  анализа  выявлены  структурные  составляющие,  состав 
которых  отвечает  бинарным  соединениям  с  высоким  содержанием  кремния  (Аl28Si5  и 
Аl5Si). 
Кристаллы 
кремния 
сопряжены 
с 
высококремниевой 
фазой 
АlSi.  
Преимущественная локализация   кислорода не была выявлена, суммарное его количество 
в образце составило 2,5 мас.%.   

ҚККА Хабаршысы № 1 (50), 2008 
 
 
166
 
  
 
 
а) 
                                                                 б) 
 
 
 
 
 
    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                        
                                                                                    
 
 
 
                    
 
 
                     
 
 
 
 
 
                                                                              в) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
а) Al-18 мас.% Si (х100); б) Al-21 мас.% Si(х100); в) Al-29 мас.% Si(х200); 
дисперсность исходного кремния 2÷5 мм 
 
Рисунок 1 - Микроструктура заэвтектических силуминов 
 
        Увеличение  содержания  кремния  в  силумине  до 21мас.% (рисунок  1б)  приводит  к 
укрупнению  кремниевых  кристаллов  (до 100 μм),  появлению  с  высококремниевой 
структурной составляющей стехиометрического состава  Аl3Si2. Суммарное  количество 
кислорода как и в предыдущем образце не превышает 2,5 мас.% 
         Дальнейшее  повышение  содержания  кремния  (до 29%) в  силуминовых  сплавах 
приводит  к  еще  большему  укрупнению  кристаллов  кремния  и  появлению  структурных 
составляющих,  отвечающих  стехиометрическим  составам      Аl4Si,  Аl9Si5  и  Аl5Si4 
(рисунок1-в). Причем содержание интерметаллических фаз в сплаве увеличивается в ряду 
Аl5Si4>  Аl9Si5>  Аl4Si.  Степень  окисления  образца,  как  и  в  других  сплавах 
заэвтектического состава, невелика. 
           На  рисунке 2 представлена  микроструктура  силуминов,  полученных  с 
использованием порошка  кремния дисперсностью 0,01-0,05 мм.  
Измельчение  исходного  кремния  у  всех  образцов  приводит  измельчению 
кремниевых  кристаллов  в  отливках  и  к  увеличению  суммарного  количества  кислорода. 
Кристаллы  кремния  локализованы  по  объему  сплавов  в  виде  небольших  скоплений, 
сравнимых по размеру с первичными кристаллами кремния в сплавах, приготовленных с 
использованием  грубодисперсного  кремния.  Дендриты  алюминия  приобрели  более 
тонкую структуру.   

ҚККА Хабаршысы № 1 (50), 2008 
 
 
167
 
 
 
 
 
 
 
      а                                                                          б 
                                                                                        
 
 
 
                                                            
 
 
 
 
 
 
                                         в 
 
 
 
 
 
 
а) Al-18 мас.% Si(х100);  б) Al-21 мас.% Si(х100); в) Al-29 мас.% Si(х100); 
дисперсность исходного кремния 0,01÷0,05 мм 
 
Рисунок 2 - Микроструктура заэвтектических силуминов 
 
        В  сплаве Al-18%Si (рисунок 2-б)  кислород  сосредоточен  в  мелкокристаллической 
светлой  фазе,  декорирующей  кристаллические  образования  кремния,  как  крупные 
полиэдрические  кристаллы,  так  и  мелкокристаллические  скопления.  Микроанализ 
показал,  что  состав  фазы  соответствует  стехиометрии Al3Si2, а  количество  кислорода  
составляет 57,5 ат.%.  Суммарное  количество  кислорода  в  образце  увеличилось  с 
измельчением  исходного  кремния  до 5,8 мас.%.  Фаза,  соответствующая  составу Al9Si2 
практически  не  содержит  кислорода  и  локализуется,  главным  образом  на  границе  зерен 
алюминиевой матрицы. 
           Мелкокристаллическая кремниевая фаза также служит обрамлением алюминиевых 
колоний,  способствуя  их  еще  большему  измельчению.  Еще  одна  структурная 
составляющая заэвтектического состава Аl5Si2 содержит следовые количества кислорода 
и  кристаллизуется  по  границам  алюминиевых  зерен.  Аналогичную  локализацию  имеет 
структурная 
составляющая, 
состав 
которой 
отвечает 
стехиометрии 
Аl7Si 
(близэвтектический). 
       Измельчение  исходного  кремния  приводит  к  частичному  измельчению  крупных 
кристаллов  кремния  и  в  сплаве Al-21%Si (рисунок1-б).  Наряду  с  пластинчатыми 
кристаллами вытянутой формы появляются более мелкие образования различной формы. 
Мелкокристаллический кремний, доля которого увеличивается по сравнению со сплавом, 
приготовленным  с  использованием  крупнодисперсного  кремния,  локализован  главным 
образом  по  границам  скоплений  алюминиевых  колоний.  Непосредственно  к  кремниевой  

ҚККА Хабаршысы № 1 (50), 2008 
 
 
168
фазе  примыкают  мелкие  скопления  структурной  составляющей,  состав  по  кремнию  и 
алюминию  которой  отвечает  стехиометрическому  соединению Al5Si. Помимо  этого  она 
включает 18,5 ат.%  кислорода.  Отдельные  колонии  алюминия  огранены  мелкими 
образованиями  неопределенной  формы,  которые  содержат  около 44 ат.%  алюминия, 35 
ат.%  кремния  и  остальное – кислород.  Суммарное  содержание  кислорода  составляет 7,1 
мас.% 
       В  сплаве Al-29%Si появляется  фаза,  обогащенная  кислородом (14 ат.%),  состав  
который  отвечает  стехиометрическому  соотношению Al4Si3. Небольшое  количество 
кислорода  включают  образования,  близкие  по  соотношению  кремния  и  алюминия  к 
бинарному соединению Al4Si. Кроме того, обнаружены включения такого же состава, но 
не  содержащие  кислорода.  Обе  структурные  составляющие  декорируют  границы 
алюминиевых  зерен.  Крупные  кристаллы  кремния  измельчаются  незначительно,  однако 
доля мелкокристаллического кремния заметно возрастает. 
       Из  приведенных  выше  результатов    следует,  что  увеличение  содержания  кремния  в 
силуминах  сопровождается  не  только  укрупнением  кристаллического  кремния,  но  и 
образованием  биметаллических  структурных  составляющих.  Состав  этих  образований 
меняется  в  сторону  увеличения  содержания  кремния  от  сплава  эвтектического  состава  к 
высококремнистым силуминам. 
        Измельчение  исходного  кремния  приводит  к  образованию    мелкодисперсных 
высококремнистых  фаз  в  сплаве  эвтектического  состава  и  увеличению  их  содержания  в 
остальных  сплавах.  Примечательно,  что  именно  эти  структурные  составляющие 
характеризуются высокой степенью окисления.   
         Последний  факт  свидетельствует,  скорее  всего,  о  протекании  в  расплаве  сложных 
физико-химических  превращений  с  образованием  интерметаллических  и  оксидных 
соединений  переменного  состава,  которые  препятствуют  росту  алюминиевого  зерна    и 
кристаллов кремния в процессе кристаллизации сплавов. 
         Изменения в структуре силуминов при измельчении исходного кремния приводят к 
увеличению  микротвердости  (рисунок 3). Согласно    литературным  данным /9/ 
микротвердость матрицы силуминовых сплавов   вблизи крупных кремниевых кристаллов 
повышается.  Авторы  объясняют  этот  феномен  влиянием  «хрупких  твердых  пластин 
кремния на микродеформацию алюминиевой матрицы». Однако это не объясняет наличия 
нескольких  модальных  значений  микротвердости,  полученных  из  анализа  гистограмм 
микротвердости. 
 
 
 
Рисунок 3 -  Влияние дисперсности исходного кремния на микротвердость 
заэвтектических силуминов 

жүктеу/скачать 5,12 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: