2009/2. Felsõvezeték-hálózat túlterhelés elleni védelme. Gondolatok az ETCS L2-rõl. Jelfogós áramkörök számítógépes szimulációja

Átírás

1 Ungarische Bahntechnik Zeitschrift Signalwesen Telekommunikation Elektrifizierung Hungarian Rail Technology Journal Signalling Telekommunication Electrification 2009/2 Felsõvezeték-hálózat túlterhelés elleni védelme Gondolatok az ETCS L2-rõl Jelfogós áramkörök számítógépes szimulációja

2

3 VEZETÉKEK VILÁGA Magyar Vasúttechnikai Szemle Weboldal: (a 2004/1. lapszámtól kezdve pdf formátumban) Címlapkép: A június 21-én, Pápa és Csorna között közlekedett különvonat (GYSEV 5147) motorvonat Pápa állomáson Fotó: Chikán Gábor Megjelenés évente négyszer Kiadja: Magyar Közlekedési Kiadó Kft. Felelôs kiadó: Kiss Pál ügyvezetõ igazgató Szerkesztõbizottság: Aranyosi Zoltán, Dr. Erdõs Kornél, Dr. Héray Tibor, Dr. Hrivnák István, Dr. Parádi Ferenc, Dr. Rácz Gábor, Dr. Sághi Balázs, Dr. Tarnai Géza, Galló János, Koós András, Lõrincz Ágoston, Machovitsch László, Marcsinák László, Molnár Károly, Németh Gábor, Romhányi László Fõszerkesztõ: Sullay János Tel.: Felelõs szerkesztõ: Tóth Péter Tel.: Fax: Alapító fõszerkesztõ: Gál István Szerkesztõk: Kirilly Kálmán, Tanczer György, Kovács Tibor Zoltán Felvilágosítás, elôfizetés, hirdetésfeladás: Magyar Közlekedési Kiadó Kft. H 1134 Budapest, Klapka u. 6. Tel.: (1) , Fax: (1) mk@magyarkozlekedes.hu Ára: 1000 Ft Nyomás: Oláh Nyomdaipari Kft. Felelõs vezetõ: Oláh Miklós vezérigazgató Elôfizetési díj 1 évre: 4000 Ft Kéziratokat nem ôrzünk meg, és nem küldünk vissza. ISSN megjelenés XIV. ÉVFOLYAM 2. SZÁM JÚNIUS Tartalom / Inhalt / Contents 2009/2 Golarits Zsigmond Jelfogós áramkörök számítógépes szimulációja Computersimulation des Relaisstromkreises Computer simulation of relay electric circuits 3 Kökényesi Miklós A felsõvezeték-karbantartási rendszer fejlesztése Entwicklung der Wartung der Oberleitung Development of catenary maintenance system 7 Kovácsné Marczis Ilona, Pálmai Ödön Új utasításrendszer a felsõvezetéki szakma életében Neue Vorschriften für Oberleitungen Regulations concerning overheadline systems 12 Kövér Gábor, Rónai András A vontatási felsõvezeték-hálózat túlterhelés elleni védelme a növekvõ teljesítményigények figyelembevételével Überlastschutz des Oberleitungsnetzwerks unter Berücksichtigung des steigenden Leistungsbedarfs Overload protection of the overhead line network considering growing throughput demand 15 Rétlaki Gyõzõ Váltók akadályérzékenysége (2. rész) Endlagenprüfung der Weichen End-position detection for switches 19 Székely Béla Néhány gondolat a MÁV ETCS L2 rendszerre vonatkozó követelményeirõl Einige Ideen von speziellen MÁV-Anforderungen in ETCS Level 2 Systemen Some ideas concerning special MÁV requirements of ETCS L2 in Hungary 22 FOLYÓIRATUNK SZERZÕI 28

4 Csak egy szóra Tóth Péter biztosítóberendezési szakértõ, MÁV Zrt., TEBF 2 Júniusban két, egymástól mindössze két napra levõ ünnepségre kaptam meghívót. Az egyik pénteken volt a szegedi KÖFE-KÖFI-FET rendszer miniszteri és MÁV vezérigazgatói szintû avatása, vasárnap pedig a szüneteltetett Pápa Csorna vasútvonalon egyetlen, a GYSEV által igen barátságos áron közlekedtetett különvonat közlekedésének ünnepe. Mindkettõn szívesen vettem részt: az elõbbi (három) szakmánk számára jelentett elegáns és jeles alkalmat, az utóbbi a rábaköziek (és a vasútbarátok) számára volt nagy nap. Vasárnap azonban, hazafelé Pápáról, eszembe jutott: a pénteki ünnepség résztvevõi közül vajon hányan tudják, hogy létezik egy bezárt, de a helyiek számára fontos, élni akaró mellékvonal Pápa és Csorna között? Ezt a vasútvonalat a 90-es évek elejére sikerült olyan állapotba hozni, ami magyar mellékvonali összehasonlításban követendõ példa, sõt elérendõ cél: felújított pálya 60 km/órás sebességgel, élõmunkaigény nélküli, azaz személyzetmentes, rugós váltóval felszerelt állomások, önmûködõ, a vonatszemélyzet által ellenõrzött sorompók. Az infrastruktúra kialakítása tehát mellékvonali viszonyokat figyelembe véve nagy anyagi ráfordítással megtörtént, a vasút fejlesztésébe (ismét csak mellékvonali mértékkel mérve) rengeteg pénzt fektettek, mégsem ismerte fel senki talán nem is volt ennek felismerésére akarat?, hogy jó, az utasok igényeihez igazodó menetrenddel, csatlakozásokkal értelmes és célszerû személyvonati közlekedéssel a vonal továbbra is megbízható és környezetbarát közlekedési módot jelenthet a helyiek számára, illetve nem utolsósorban egy értékes infrastruktúra sem megy veszendõbe. Mindenki tisztában van vele, hogy ma Magyarországon egy mellékvonalon a személyszállítás megszüntetése egyet jelent a vasútvonal halálával, lassú egyes vidékeken gyors fizikai megszûnésével. Az infrastruktúra elemei gyorsan a megélhetési bûnözõk szabad prédájává válnak (hogy ennek megakadályozására miért nincs politikai akarat, az is érdekes kérdés ); sajnos számos vasútvonalon bizonyosodott be az elmúlt csaknem két évtizedben amióta a síneket öntevékenyen felszedni VEZETÉKEK VILÁGA 2009/2 megtûrt cselekedet, talán nem is bûn..., hogy a magára hagyott, vonatok által nem járt pálya egyszerûen eltûnik. Elõször a rézerû kábelek, majd a sínek is az illegális és legális hulladékkereskedõk telepein kötnek ki. (Csak zárójelben jegyzem meg, hogy ezen infrastruktúra, de leginkább a TEB eszközeinek õrzése az üzemeltetõ számára majdnem annyiba kerül, mint a közlekedés fenntartása ) A 2007 márciusától szüneteltetett mellékvonalak által érintett települési önkormányzatok közül nem sok mutatott hajlandóságot arra, hogy valóban, érdemben feltérképezze, milyen lehetõségei vannak egy-egy vonal térségi formában való üzemeltetésére. Ebbõl a szempontból azonban üdítõ kivételnek számít a Rábaköz, ahol a pápai, szanyi, csornai polgármester a megfelelõ civil és szakmai háttérrel komolyan kinyilvánította szándékát a térségi vasút létrehozására. Sajnos mindeddig nem találtak partnerre egyik, éppen regnáló közlekedési kormányzatban sem, ami jó néhány kérdést vet fel. Vajon miért késik a térségi vasutakról szóló jogszabályok megalkotása? Vajon miért nem segíti elõ a hivatalos politika az utasok, fenntartók, leendõ üzemeltetõk számára is ígéretes térségi vasutak megalapítását? Vajon volt-e, van-e, lesz-e felelõse annak, hogy egy több milliárd forintot érõ, a helyiek számára értékes infrastruktúra egyszerre csak megszûnik létezni? Vajon miért hagyjuk veszni mindazt az energiát, pénzt, amelyet egykor ezt a vasútvonalat tekintve nem is olyan régen beleöltünk? Vagy hogy éppen a pápa-csornai példával éljek miért éppen az egyetlen olyan vasútvonal fölé nem építenek közúti felüljárót, ahol akarat és szándék van a térségi vasúti üzemeltetésre? Bízom benne, hogy az egykor szebb napokat látott magyar vasútnak lesznek még ünnepei nemcsak szakmai szempontból jelesek és nagyszabásúak, hanem olyanok, amelyek ugyan kevésbé elegánsak, de egy-egy térség számára sokkal többet jelentenek. Van egy vasútvonal a Rábaközben, amelyen 2007 márciusában elment az utolsó menetrendszerinti személyvonat. Rajtunk is múlik, hogy tényleg elment-e.

5 Jelfogós áramkörök számítógépes szimulációja BEMUTATÁS Golarits Zsigmond Mai világunkba már annyira beépültek a számítástechnikai elemek, alkalmazások, eszközök, hogy sokszor már szinte nem is tudjuk elképzelni, hogyan tudtunk egykor ezek nélkül élni. Egyik ilyen modernkori lehetõség a szimuláció. Magának az elvnek a népszerûsége olyan mértékû, hogy a filmekben is nap mint nap elõbukkan a gondolat: tudományos kérdésekben kézenfekvõ megoldás, hogy csak lefuttatunk egy szimulációt, és máris tudjuk a választ. Persze több mint egy évtizede, amikor a cikkünkben bemutatásra kerülõ saját fejlesztésû programnak az elsõ verziója született, mindez még nem hatotta át ennyire a légkört. A program használatával a Mûszer Automatika Kft. úttörõként vezetett be egy korszerûbb, hatékonyabb technológiát. Ez a program amelynek neve RLS kifejezetten a jelfogós berendezések, biztosítóberendezések kapcsolástechnikájának szimulálására lett kifejlesztve, és az ezzel kapcsolatos tevékenységi körök támogatását célozza meg, úgymint: új áramköri tervek vizsgálata, áramköri változtatások hatásának vizsgálata, mûködési folyamatok elemzése, dokumentálása, hibák, meghibásodások hatásának, lefolyásának vizsgálata, tervezett vagy létezõ berendezések mûködésének bemutatása, prezentálása, oktatások, tréningek támogatása a kezelõ, üzemeltetõ, fenntartó személyzet számára. A tervezési munka támogatása A program gyors, rugalmas és gazdaságos segédeszköze a tervezésnek. Már az áramkörök elvi kapcsolási tervei elegendõek ahhoz, hogy azok bevitele után a mûködõképességet, megfelelõséget vizsgálni tudjuk. A szimuláció révén tetszõlegesen sok változatot készíthetünk, így egy esetlegesen rosszul sikerült módosítás esetén könnyûszerrel visszatérhetünk az elõzõ változathoz; nem úgy, mint egy próbaberendezésnél, amelynél a módosított huzalozást vissza kell alakítani. Aki foglalkozott tervezéssel, bizonyára tapasztalta, hogy az építés vagy tervezés közben felmerült változtatásoknál gyakran azért mondunk le a legjobb megoldásokról, mert a kivitelezésbe vagy tervezésbe befektetett munkát sajnáljuk elveszteni. Ha a szimulátor segítségével az ellenõrzést idõben elvégezzük, akkor a módosítások sokkal kevesebb munkával járnak, mindemellett gazdaságossá válhatnak azok a nagyobb mértékû áttervezések, amelyek egy jobb megoldáshoz vezetnek. A mûködés feltárása A szimulátor késõbb részletezett szolgáltatásai révén lehetõvé teszi, hogy a berendezés vizsgált folyamatát akár a mûködési lépésekre, összefüggésekre vonatkozó teljes részletességgel feltárjuk, feljegyezzük. Egy megépített modell esetében ehhez általában olyan eszköztárra lenne szükség, amilyenre nem lehet berendezkedni. Nézzünk rá egy példát! Mondjuk egy berendezésben egy jelzõ szabadra állásának folyamatát vizsgáljuk, amelyben tudni szeretnénk, hogy a jelfogók milyen sorrendben, milyen idõeltolódásokkal húznak meg. Egy igazi vagy egy modellberendezésben néhány másodperc alatt lezajlik a folyamat, és sokszor észre sem vesszük, hogy bizonyos jelfogók versenyfutásban vannak egymással, némelyek többször mûködnek, esetleg a mûködési idõeltolódásokból adódóan az áramkör nem is azon az ágon épül fel, mint amire számítunk. Egy megépített, összetett áramkört lelassítani a gyakorlatban szinte képtelenség, a megfigyeléséhez nagyon sok nagysebességû csatorna például tároló oszcilloszkóp rögzítésére lenne szükség. A szimuláció amellett, hogy a valóságos berendezés sebességével vagy annak többszörösével is képes mûködni természetesen le is lassítható, megállítható vagy gombnyomásra léptethetõ anélkül, hogy maga a folyamat emiatt megváltozna; így a szituáció teljes áttekintésére lehetõség nyílik. Az eseményrögzítõ funkció révén a teljes folyamat eltárolható, így az utólagosan is visszakövethetõ, dokumentálható. Hibaelemzés A program beépített lehetõségeket kínál bizonyos hibák vizsgálatára: a jelfogó ejtett állapotban maradása vagy kényszerített elejtése, XIV. évfolyam, 2. szám a jelfogó húzott állapotban ragadása vagy kényszerített meghúzása, a jelfogó félállapotban maradása vagy félállapotba állítása, adott érintkezõ szakadása, adott érintkezõ zárlata, kiemelt érintkezõhálózatok szakadása vagy zárlata, kiemelt pontokon feszültség megjelenése vagy annak tiltása. Azt, hogy melyek a kiemelt jelentõségû pontok, valamint hogy ezen szolgáltatások valóban kihasználhatók-e, a kapcsolás megadásától függnek. (Például csak akkor lehet egy-egy érintkezõ szakadását szimulálni, ha legalább annak az egy érintkezõnek a száma a bevitelkor megadásra került, ez ugyanis nem kötelezõ.) A program lehetõvé teszi, hogy a vizsgálat közben bármikor bármely kezelhetõ meghibásodást beállítsunk vagy töröljünk. Mûködésbiztonsági vizsgálat A szimuláció tehát egyrészt lehetõvé teszi az üzemszerû mûködések, másrészt ismert vagy feltételezett meghibásodások vizsgálatát, de ennél többre is képes. A szimulációs tapasztalatok is messze alátámasztják azt az egyébként nem meglepõ jellemzõt, hogy az összetett logikai áramkörök kényesek az alkatrészek idõtényezõinek kellõ pontosságú megadására. Ha a mûködési idõk jelentõs mértékben megváltoznak, akkor az áramkör a bemeneti változásokra nem a kívánt válaszreakciót fogja adni. Ez nyilván nemkívánatos jelenség, ezért felvetõdik a kérdés: hogyan tudjuk vizsgálni az áramkör tûrõképességét? Hagyományos módon ennek meghatározásához az áramkörök mûködésének teljes körû feltérképezése szükséges. Az összefüggések ismeretében minden kritikus relációban minden engedélyezett eltérés hatásával számolni kell, így ellenõrizhetjük le az áramkör stabilitását. A nehézkes vizsgálat kiegészítésére vagy kiváltására kínál egy új eszközt a szimulátor: a kapcsolóelemek (jelfogók) idõparaméterei a felhasználó által kalibrálható mértékû véletlen szórással befolyásolhatók. Ez azt jelenti, hogy ha bekapcsoljuk ezt a szolgáltatást, akkor a szimulált jelfogók minden mûködése alkalmával a mûködési idõ eltérõ lesz úgy, hogy az a megadott tartomány egy-egy értékét veszi fel. Ha ilyen körülmények között nagyszámú mûködési próbát tartunk, akkor esélyt adunk a lehetséges mûködési hibák elõállására. A vizsgált áramkör rendellenes mûködése a már említett eseményrögzítõ- 3

6 ben tárolt adatok alapján kiértékelhetõ, így feltárható a hibás mûködéshez szükséges pontatlanság, illetve az ennek elkerüléséhez szükséges pontosság mértéke. Prezentáció Akár elvi tervrõl, akár egy megépített berendezésrõl van szó, hordozhatósága révén nagyon megnöveli a berendezés bemutathatóságát egy szimuláció. A szimulátorral be tudjuk mutatni a berendezés mûködését, kipróbálhatjuk és szemléltethetjük a legkülönbözõbb szituációkban annak viselkedését, reakcióit. Mindnyájan tapasztaltuk már, hogy egy diaképes elõadás könnyen monotonná, fárasztóvá válhat. A szimulátor rendszerint még azokat is felvillanyozza, akik más szakma képviselõjeként kerülnek vele kapcsolatba. A szimuláció bemutatóváltozatát átadhatjuk vagy kiadhatjuk az érdeklõdõ partnereknek, így azok lehetõséget kapnak arra, hogy saját kezûleg is kipróbálják, teszteljék, megismerjék a berendezést, és arról személyes tapasztalatot szerezzenek. A szimuláció révén mindenki a maga logikája szerint, a saját érdeklõdésének mélységében ismerkedhet meg a berendezéssel, ugyanakkor az így megszerzett ismeret sokkal maradandóbb, emlékezetesebb is. Oktatás A jelfogós technika mellett megjelenõ egyre több alternatíva miatt egyre nagyobb a jelentõsége mindannak, ami a berendezésekkel kapcsolatos információk megszerzését, átadását támogatja. Akár új berendezések, új munkaerõ képzésérõl van szó, akár a meglévõ tudás mélyítésérõl vagy szinten tartásáról, ez az eszköz sokat segíthet. A prezentációs élményen túl gyakoroltathatjuk, tesztelhetjük mind a kezelõszemélyzetet, mind a karbantartó személyzetet. A kezelõszemélyzet tudása a kezelõfelületi reakciók, a rendszer mûködésének bemutatásával gazdagítható, a karbantartó személyzet ezen felül a szimulált hibák, okok és jelenségek feltárásával tréningezhetõ. A PROGRAM A program mûködése A fõprogram maga a szimulátor, amely tulajdonképpen a programnyelvi fordítókhoz hasonlítható. A szimuláció alapja az áramköri kapcsolás, amelyet speciális módon, mintegy boole-algebrai formában kell megadni egy szövegszerkesztõben. Ez a technika könnyen elsajátítható, már néhány órai gyakorlat után rendkívül gyors adatbevitelt tesz lehetõvé. Ugyanakkor nemcsak azért elõnyös, mert mint beviteli forma egyszerûbb, mint az áramkörök grafikus rajzban történõ megadása, hanem azért is, mert a szimulátor számára is gyorsan, egzaktul feldolgozható a forrásadat. Az áramköri kapcsolatok és a szimulált elemek nevének és tulajdonságainak megadásán túl meg kell szerkeszteni azokat a képernyõképeket, amelyeken majd megjelenik a szimulált berendezés. A megadott képernyõképeken feltüntethetjük a berendezés külsõ kapcsolatait, a kapcsolatokat imitáló kezelõszerveket, a berendezés saját kezelõfelületét és a belsõ kapcsolóelemek pillanatnyi állapotát. A szimulátor tehát egy program, amellyel megnyithatjuk, életre kelthetjük a bevitt berendezést leíró fájlokat, amelyeket akár a felhasználó saját maga adott meg, akár mástól kapta azokat. Az 1. ábrán egy sorompóvezérlõ berendezés szimulációjának kezelõfelületét láthatjuk. A kép felsõ sorában épp a program fõmenüje tûnik fel, alatta a berendezés rackjének képe látszik a szimuláció pillanatnyi állapotában. A rack alatt a berendezés bemenetét imitáló kapcsolók és kimenetét jelzõ fények; valamint a kiegészítõ készülékek jelzései kerültek elhelyezésre. A 2. ábrán egy ilyen sorompó fényképét láthatjuk. A rack kártyáinak elõlapján a jelfogónevek felirata mellett egy-egy LED jelzi a jelfogó húzott állapotát. Ennek bal oldalán kicsi felfestett nyíl mutatja, hogy a jelfogó húzott vagy ejtett alapállapotú. A lefényképezett berendezés nem teljes kiépítésû, ezért két modulja helyén az átkötéseket biztosító, úgynevezett vakmodul van. A szimulátornak kétféle változata van: vételi joghoz kötött az a változat, amelylyel új kapcsolástechnika szerkeszthetõ avagy a meglévõ módosítható; viszont szabadon terjeszthetõ az a változat, amellyel egy megszerkesztett berendezés mûködtethetõ, meghibásodási esetei vizsgálhatók. Kiegészítõ program A rendszerhez tartozik egy másik program is, amely a bevitt kapcsolást képes megjeleníti. Az adatbevitel ellenõrzése minden esetben elõnyös, különösen bonyolult áramkörök esetén. Ez a program a boolealgebrai alakot a magyar biztosítóberendezéseknél használatos áramköri jelekhez hasonlóra alakítja: a jelfogó alapállapotát a név mellett nyíl jelzi, az érintkezõ zárását vagy szakítását az áramutat megszakító vagy érintõ vonal jelzi. A jelfogók jele persze csak alfanumerikus (betûkbõl és számokból álló) jel lehet. Ez a program egyrészt visszarajzolja az alapálláshoz tartozó kapcsolástechnikát, másrészt képes kiegészíteni a szimulátor megjelenítõ állományát olyan oldalakkal, amelyeken az áramkör a szimuláció közben látszik, annak a pillanatnyi állapotában. Így tehát egy bonyolult érintkezõhálózatot mûködés közben is áttekinthetünk, és láthatjuk, hogy az áramutak mikor, hogyan épülnek fel. Reprodukció A szimulátor mint eszköz lehetõséget nyújt idõben vagy térben elhatárolt kapcsolástechnika felderítésére: megismerkedhetünk régen vagy valahol távol alkalmazott technikákkal is ábra: A MAS-01/5 típusú tengelyszámlálós sorompó szimulációs ablaka VEZETÉKEK VILÁGA 2009/2

7 sok vagy a megjelenítõ képek megadásánál. Változatok 2. ábra: Egy MAS01-5 típusú berendezés fényképe Makrók Nagyobb berendezések, rendszerek kezelése A szimulátor támogatja az alkatrészek akár többszörös hierarchikus csoportosítását. Ez felhasználható egy berendezés modulrendszerû felépítésének követésére és/vagy egy rendszerbe tartozó több berendezés együttes szimulációban történõ elhatárolására is. Többszörösen összetett makrók alkalmazásával a gyakorlatban is bevált a rugalmas topológiakezelés, ami a topografikus áramkörök rendszerszintû megadását teszi lehetõvé. A bonyolult, összetett áramköröknél úgynevezett iterációs kapuk felhasználásával tehetjük egyszerûbbé és átláthatóbbá a deklarációkat. Ezeket az elemeket a számítás során feltételezett értékkel veszi figyelembe a program, majd ha a feltételezés helytelennek bizonyul, a számítást a helyes értékkel újra elvégzi. Az eltelt tíz év alatt a program több lépcsõben továbbfejlesztésre került, funkciói bõvültek. Egyedi igény kapcsán készült egy olyan változat is, amely grafikus kezelõfelületen mutatja a berendezéshez tartozó külsõtéri eszközöket fedezõjelzõs sorompóról lévén szó, a vasúti és közúti jelzõket, a csapórudakat mûködtetõ sorompóhajtómûveket, a visszajelentést, az úgynevezett pontszerû vonatérzékelõ elemeket és a vonatot. Az jelenleg használt változat mintegy 1500 db jelfogóból álló berendezés szimulációjára képes tehát már ebben is meglehetõsen nagy berendezések is kezelhetõk, de a fejlesztés alatt álló legújabb változat korlátai még távolabbra tolódnak ki. A berendezések gyakran tartalmaznak olyan áramköri részeket, alkatrészcsoportokat vagy komplett áramköröket, amelyekbõl több egyforma vagy hasonló is van a berendezésben. A paraméterezhetõ makrók segítségével lehetõség van arra, hogy ezeket csak egyszer adjuk meg, és a kívánt számban és változatban alkalmazzuk. Makrókat egyaránt használhatunk az áramkörök, az alkatrész-meghatározá- TAPASZTALATOK A szimulátor ez idáig csak a Mûszer Automatika Kft. érdekeltségi körében került használatra. Felhasználása során többszörösen igazolta hasznosságát. Éppen folyamatban volt egy új berendezés fejlesztése, amikor a szimulátor elsõ változata elkészült, de ebben a munkában még nem használtuk. A fejlesztés menete viszonylag lassú és költséges TOVÁBBI SZOLGÁLTATÁSOK Röviden tekintsük át azoknak a szolgáltatásoknak a körét, amelyek a már említetteken túl segítenek bemutatni a programot. Állapotválasztás A vizsgálatok meggyorsítása érdekében lehetõség van kiemelt jelentõségû állapotok (mint pl. alapállapot, feszültségmentes állapot, ejtett állapot) azonnali kiválasztására, valamint korábban elmentett állapotok betöltésére. 3. ábra: Grafikus kezelõfelületû szimulátor képernyõképe XIV. évfolyam, 2. szám 5

8 berendezésben a hibát nem tapasztaltuk, az esetet felületesen kezelve a szimuláció hibájának véltük, egy késõbbi gyártás során azonban a hiba váratlanul felbukkant. Mint kiderült, két jelfogó mûködési idõarányán múlt a dolog: amíg az egyik volt a gyorsabb, a berendezés jól mûködött, a másik gyártmánynál a megengedett gyártási szórás fordított sorrendet, így hibás mûködést eredményezett. Egy alkalommal külföldi érdeklõdõtõl kapott kapcsolási rajz alapján sikerült reprodukálni és feltérképezni az adott berendezés mûködését. Mivel a szûkszavú áramköri terven kívül más segítséget tulajdonképpen nem kaptunk, ez a szimuláció nélkül nem lett volna lehetséges. A szimulátort sok-sok ízben sikeresen alkalmaztuk termékek bemutatásánál, hibajelenségek tanulmányozásánál, oktatásokon. A tíz év tapasztalata azt mutatja, hogy a szimuláció helyes adatok megadása esetén sohasem viselkedett a valóságos berendezéstõl eltérõen. 4. ábra: Az új változat volt, sokszor kellett módosítani a kapcsolást, ezért több nyomtatott áramkört újra kellett tervezni és gyártatni. Néhány évvel késõbb egy hasonló méretû és összetettségû, de az eddigiektõl teljesen különbözõ berendezés fejlesztését a szimulációra alapoztuk. Az elvi kapcsolás tervezése, tesztelése, javítása kevesebb mint egy hónapig tartott, és a megvalósított berendezésben csupán egyetlen, egyébként könnyen javítható kapcsolástechnikai hiba volt. Ez a hiba csak azért maradt benne, mert a tervezõ határozottan kijelentette, hogy a vonatkozó kapcsolási esetet átlátja annyira, hogy annak szimulációs tesztelése felesleges, így az ehhez szükséges néhány órát meg akartuk spórolni. A teljes körû vizsgálattal kétségkívül elkerültük volna ezt a hibát is. Egy másik esetben egy kisállomásra tervezett D55-ös berendezést építettünk, amelynek során a terveket a kivitelezéssel párhuzamosan kollégánk szimulációval ellenõrizte. Bár a terveket gyakorlott tervezõ készítette, azért néhány hibát találtunk benne, ezeket még a kivitelezés ideje alatt sikerült kijavítani. Az élesztés várakozáson felüli gyorsasággal és sikerrel zajlott, ilyet elmondásuk szerint a gyakorlott kivitelezõ kollégák még nem láttak. Érdekes módon itt is egyetlen hiba maradt a tervekben: bár a hibát a kollégánk megtalálta, de úgy vélte, hogy biztosan õ adott meg valamit tévesen, ezért nem jelezte. Nagyon meglepte, hogy a megépített berendezés pontosan ugyanúgy viselkedett, mint a szimuláció. Hasonló az az eset is, amikor egy már megépített berendezésünk bemutatóanyagában talált egy hibás esetet egy fiatal, egyetemista kolléga. Mivel a megépített ÖSSZEFOGLALÁS Úgy véljük, joggal állíthatjuk, hogy a Mûszer Automatika Kft. a vasutak életében várhatóan még hosszú évtizedekig jelen lévõ jelfogófüggéses technika kezelésében a szimulátor alkalmazásával élenjáró módszert alkalmaz. Computersimulation des Relaisstromkreises Obwohl die Relaistechnik rückläufig ist, können wir bei der Bahn noch Jahrzehnte mit ihrem Einsatz rechnen. Für die ökonomische Betreibung und Erhaltung der noch verbleibenden Anlagen benötigen wir ausgebildete und trainierte Arbeitskräfte, sowie leicht erreichbare Informationen. Gleichzeitig aber wird diese Technik jedoch ein kleinerer Teil in der Fachausbildung und täglichen Routine. Dieser Widerspruch lässt sich durch das selbstentwickelte RLS Relais Simulatorprogramm mildern bzw. aufheben, welches Mûszer Automatika Gmbh. schon mehr als 10 Jahre mit grossem Erfolg in kleineren und grösseren Anlagen verwendet. Computer simulation of relay electric circuits Although the relay technique is forced back gradually, we may calculate with their existence for decades at the railways. For the economic operation and upkeeping of remaining equipment we still need a lot of skilled and well-trained workers, easy reachable information, but in the meantime this technique takes lower and lower part of qualification and daily routine. This contradiction can be moderated or even dissolved by my own-developed relay simulator program named RLS, which has been applied by Mûszer Automatika Kft. for more than 10 years. 6 VEZETÉKEK VILÁGA 2009/2

9 A felsõvezeték-karbantartási rendszer fejlesztése 1. Bevezetés Kökényesi Miklós Manapság a felsõvezeték szakma új kihívásokkal szembesül. A MÁV csoporttá alakulása és a kor kihívásai megkövetelik a modern ismeretek, módszerek alkalmazását az üzemeltetésben. A csoportmûködés egyik velejárója, hogy a csoportot alkotó önálló gazdálkodású vállalatok és természetesen a piacnyitás óta megjelent magán vasúttársaságok is elvárják az általuk megvásárolt szolgáltatás megfelelõ minõségét. Amennyiben a nyújtott szolgáltatás bármely okból nem megfelelõ (pl. üzemzavar), és ezért a megrendelõnek többletköltsége merül fel (pl. utasoknak fizetendõ kártérítés), akkor a felelõsség függvényében a szolgáltatást nyújtó (Pályavasút) szervezeti egységei között kerül a fizetendõ kártérítés szétosztásra. E gondolat fontos alapmomentum a felsõvezeték-üzemeltetés fejlesztésében. A felsõvezeték üzemeltetése szorosan összefüggõ, több folyamat mûködése révén biztosítja az általunk szolgáltatott villamos menetvonal rendelkezésre állását. Jelen cikk a karbantartási rendszer fejlesztésének irányát járja körbe a kapcsolódó elméleti alapok vázlatos ismertetése mellett. A karbantartási rendszer magját alkotó két fõ folyamat a felügyeleti és a karbantartási folyamat. A kettõ szorosan összefügg, tárgyalásuk együtt lehetséges. Az elvárások megkövetelték, hogy szisztematikus rendszerfejlesztésbe fogjunk. A rendszerépítés az alapok lefektetésével kezdõdött. Megújultak a szabályozó dokumentumok. Kiadásra került többek közt a felsõvezetéki berendezések felügyeleti, illetve karbantartási utasítása (ld. a lapban megjelent elõzõ cikket). A karbantartási rendszer alapdokumentuma ez a két munkautasítás, amelyek berendezésekre lebontva részletesen tartalmazzák a szükséges felügyeleti tevékenységeket (ellenõrzés, vizsgálat, mérés, diagnosztika, minõsítés), illetve karbantartáskor elvégzendõ tevékenységeket (gondozás, javítás, csere). Az utasítás tartalmi szempontból (az elvégzendõ feladatok szintjén) nem tartalmaz lényeges újdonságot a korábbiakhoz képest, viszont a rendszer szempontjából teljesen új megközelítésmódot alkalmaz. A korábbi fix ciklusú (TMK jellegû) karbantartás helyett a felügyeleti folyamattal szorosan összefüggve állapotfüggõ elemeket tartalmazó, rugalmasabb karbantartási rendszert körvonalaz. Ez azonban nem végcél, hanem egy reális, középtávon elérhetõ fejlettségi szint. Hosszú távon célunk a villamosenergiaszolgáltatás jellegének jobban megfelelõ megbízhatóságalapú karbantartási rendszer megvalósítása. A megbízhatóságalapú rendszer nem jelent azonban kizárólagosságot, a rendszer elemeinek és lehetõségeink (diagnosztikai rendszerek) figyelembevételével kell kialakítani a karbantartási stratégiát. Ez a késõbb bemutatásra kerülõ karbantartási stratégiák olyan kombinációja, ami megfelel az üzemeltetés szempontjainak és optimumra törekszik. A felsõvezeték-karbantartásban szemléletváltozás kezdõdött, amelynek eredményeképpen egy, a követelményeknek és elvárásoknak megfelelõ szolgáltatást nyújtó rendszert szeretnénk kapni. Ehhez a teljes üzemeltetési rendszert modernizálni kell. Ennek elsõ lépéseirõl az elõzõ cikkben esett szó bõvebben. A következõkben a karbantartási rendszerekrõl láthatunk egy rövid összefoglalást. Ezt követõen a legfontosabb megbízhatóságelméleti alapok tisztázása után, a cikkben áttekintésre kerül a karbantartási rendszer eddig rendelkezésre álló elemei, valamint a jövõbeni fejlesztések fõbb irányvonalai. 2. A karbantartási rendszerek fejlõdése A karbantartás fejlõdése követte a termelésben/szolgáltatásban bekövetkezett változásokat, a technológiák fejlõdését és az elvárások változását. Ez részben a karbantartás fontosságának megítélésében, részben kivitelezésének rendszerében, a karbantartási technológiák korszerûsödésében mutatkozott meg. Az egyes karbantartási rendszerek alkalmazását idõben nem lehet mereven lehatárolni, a korábbi karbantartási rendszerek használata részben ma is indokolt bizonyos esetekben. A rendszerek sohasem valósulnak meg tisztán, azok mindig az igényeknek és lehetõségeknek megfelelõ karbantartási stratégiák kombinációjaként állnak elõ. A karbantartási tevékenység idõrendje szerint merev és rugalmas ciklusú stratégiákat lehet megkülönböztetni. Az as évekig a legtöbb helyen az üzemzavar-elhárítás (egyszerû kar- XIV. évfolyam, 2. szám bantartás) volt a jellemzõ. A berendezéseket a szükséges gondozás, napi karbantartás mellett meghibásodásukig üzemeltették. A helyreállítás elsõsorban a meghibásodott részekre, elemekre terjedt ki. Az egyszerû karbantartás manapság is használatos kiesési karbantartási stratégia néven. Bizonyos esetekben alkalmazása optimális megoldást ad. Alkalmazásának alapja az, hogy nem vagyunk képesek foglalkozni a meghibásodási folyamattal, mert nincs adatunk annak idõbeli lefolyásáról. Egyszerûen várjuk a hiba bekövetkeztét. Hátránya a folyamatos üzemeltetés széttöredezése annak költségeivel együtt. Ezért használata akkor javasolt, ha a meghibásodás nem jár komoly következményekkel. Az iparilag fejlett országokban az egyszerû karbantartási rendszerrel részben párhuzamosan felismerték a karbantartás meghatározó szerepét, ami a keletkezõ hibák megelõzésében mutatkozik meg. Ezért az egyszerû karbantartást fokozatosan felváltotta a tervszerû megelõzõ karbantartás (TMK), amely a váratlan meghibásodások elkerülését tekinti fõ feladatának. A TMK rendszerû karbantartás elõnyei közé tartozik, hogy rendszeres, tervezhetõ helyreállítási tevékenységet határoz meg. Olyan esetben hasznos az alkalmazása, ahol a meghibásodások hatása nagy lehet. Hátránya, hogy nem veszi figyelembe a berendezés terhelését és állapotát a karbantartás tervezésekor, ezáltal nem a legoptimálisabb üzemeltetési költséget adja. Nem sokkal a TMK elterjedését követõen megjelent az állapottól függõ karbantartás, amit a diagnosztikai eljárások bevezetése tett lehetõvé. Ez annak a felismerésébõl adódott, hogy a berendezés üzemi paramétereinek változásaiból az elõírt értékek ismeretében meghatározható annak állapota, a javítás szükségességének várható idõpontja. A diagnosztika célja a vizsgált rendszerek állapotának megbecslése, lehetõleg a berendezések, vizsgált elemek mûködésének megzavarása, károsítása nélkül. A diagnosztika alkalmazhat szubjektív (szemrevételezés, érintéses vizsgálat, mûködtetéses vizsgálat), illetve objektív vizsgálati módszereket (pl. hõkamera, rezgésdiagnosztika, olajvizsgálat). Állapotfüggõ karbantartás esetén követjük a mûszaki teljesítõképesség diagramjának menetét, és amikor elér egy meghatározott, még biztonságosan mûködõ szintet, megpróbáljuk visszaállítani az eredeti állapotot. A vizsgált elem rendszeres ellenõrzését, felülvizsgálatát követõen karbantartási intézkedésre akkor kerül sor, ha az elem állapota ezt megköveteli. 7

10 Akkor használják, ha a meghibásodás annyira súlyos következményekkel jár, hogy az állandó felügyeleti tevékenységet megéri végezni. Az állapotfüggõ stratégia alkalmazásának alapfeltétele, hogy az elem elhasználódási folyamatában a károsodási állapot mûszaki diagnosztikával kellõ pontossággal meghatározható legyen. Az egyre magasabb követelmények a berendezések megbízhatóbb mûködését is igényelték. A számítástechnika lehetõvé tette a meghibásodások nyilvántartását, és azok sokoldalú elemzését. A meghibásodás, illetve a megbízhatóság valószínûsége és az elõírt határértékek alapján szintén elõre meghatározható a javítás várható igénye és idõpontja. Ezt a rendszert megbízhatóságalapú karbantartásnak (vagy másként megbízhatóság-központú karbantartás; RCM = Reliability-centred Maintanance) nevezik. Az RCM egy olyan módszer, amely magában foglal egy logikus döntési folyamatot az eszközök karbantartási igényeinek meghatározásához, figyelembe véve a lehetséges károsodás következményeit és a berendezéstõl elvárt megbízhatóságot. A megbízhatóságra orientált karbantartás célja olyan stratégia alkalmazása, amely a rendelkezésre állás, megbízhatóság követelményeinek kielégítése mellett az üzemeltetési költségek minimalizálásához vezet. Az állapotfüggõ, illetve megbízhatóságalapú karbantartási rendszer elõnye, hogy hatékonyabb karbantartási erõforrás-felhasználást eredményez. Figyelembe veszi a berendezés állapotát, illetve azt, hogy annak meghibásodása mekkora kockázatot jelent és mekkora hatása van a teljes rendszer üzemére. Hátránya és egyben specialitása mindkét utóbbi rendszernek, hogy sokkal több információra és elemzésre van szükség a mûködtetéséhez. A berendezés állapotának meghatározása mind fejlettebb diagnosztikai eszközök alkalmazását igényli. Megbízhatóság Egy rendszer/berendezés mûszaki megbízhatósága azon képessége, hogy az üzemeltetés meghatározott feltételei mellett megõrzi minõségét. A megbízhatóság a minõség idõbeli alakulásának, dinamikájának is tekinthetõ. A megbízhatóság matematikai modellezése valószínûség-számítási és matematikai-statisztikai alapokon történik. Az elemek/rendszerek osztályozása megbízhatósági szempontból: nem helyreállítható elemek/rendszerek (pl. a felsõvezeték-rendszer szigetelõi), helyreállítható elemek/rendszerek: = azonnal helyreállítható (pl. a kiakadt függesztõsodrony), = számottevõ helyreállítási idõt igénylõ (pl. a leszakadt felsõvezetéki hosszlánc). Meghibásodási, megbízhatósági függvény Az üzemeltetési tapasztalatok is azt támasztják alá, hogy egy rendszerelem meghibásodásáig eltelt hibamentes mûködési idõ vagy egy helyreállítható elemnél a két egymást követõ meghibásodás közötti hibamentes mûködési idõ véletlenszerû változó érték (valószínûségi változó). A meghibásodási folyamat mögött olyan bonyolult ok-okozati összefüggésrendszer áll, hogy a meghibásodás idõpontját teljes bizonyossággal elõre jelezni nem lehet. A rendszerbe beépített elem/elemek mûködés közbeni meghibásodási viszonyait elemezve azonban meghatározható az elemre jellemzõ meghibásodási valószínûség, eloszlásának függvénye F(t), amely tehát a beépítéstõl egy t idõpontig bekövetkezõ meghibásodás valószínûségét fejezi ki. Az F(t) függvény helyett gyakran a hibamentes mûködés R(t) valószínûségi függvényét vagy megbízhatósági függvényt használják. A két függvény közti összefüggés minden t idõpontban: R (t) = 1 F (t) Ezt fejezi ki az 1. ábra, amin az látható, hogy a meghibásodás valószínûsége az üzemidõ múlásával hogy növekszik, és ezzel párhuzamosan csökken az elemek megbízhatósága. Meghibásodási ráta A gyakorlatban a meghibásodási rátát használják a berendezés megbízhatóságának idõbeliségének bemutatására. A meghibásodási ráta λ(t) függvényt a meghibásodások elõfordulásának alakulását mutatja az idõ függvényében. A λ(t) függvény minden t idõpontban annak a valószínûségét adja meg, hogy a t idõpontig hibamentesen mûködõ elem a következõ idõegység alatt meghibásodik. Legegyszerûbben úgy állítható elõ, hogy a bekövetkezett meghibásodási esetek számát az adott idõszakban, az elméletben meghibásodható berendezések, részelemek számához viszonyítjuk. Ez természetesen egy homogén rendszerrészre értelmezhetõ. Esetünkben például egy villamosított vonal, amelynek átadása vagy rekonstrukciója után a berendezések élettartama egyszerre indul. Összetett technológiai rendszerek esetén (mint például az energiaellátó rendszerek) a λ(t) függvény leggyakrabban az úgynevezett kádgörbét közelíti (ld. 2. ábra). 3. Megbízhatóság-elméleti alapfogalmak A megbízhatóságelmélet komplex tudományág, amely a meghibásodási folyamatok törvényszerûségeivel, a megbízhatóság számszerû jellemzõinek, mutatóinak a meghatározásával, a megbízhatóság növelésének lehetõségeivel foglalkozik. Része a megbízhatóság, gazdaságosság, hatékonyság közötti összefüggések feltárása, a rendszerek mûszaki-gazdasági szempontból optimális megbízhatóságának meghatározása. [2] 8 VEZETÉKEK VILÁGA 2009/2 1. ábra: Meghibásodási F(t), és megbízhatósági R(t) függvények

11 N-m rendszer: olyan rendszerek, amelyeket nem tudunk soros-párhuzamos alrendszerekre szétbontani. Ez esetben a mûködés feltétele az, hogy n számú párhuzamosan kapcsolt elem közül legalább m számúnak kell mûködnie. Leggyakoribb fajtájuk a 3-ból 2 rendszerek. 4. A rendelkezésre álló alapok A meghibásodási ráta függvény jellemzõ szakaszai: I. Korai meghibásodások: amelyek oka lehet a nem megfelelõ gyártási eljárás, gyenge minõségû anyagok, nem megfelelõ kivitelezés, nem megfelelõ kezelési módszerek és rossz csomagolás stb. Ebben a szakaszban a tipikus gyermekbetegség jellegû meghibásodások a jellemzõk. A berendezés megbízhatóságát jellemzi, hogy még a bejáratási szakaszban üzemel, így a rejtett hibák gyors felszínre kerülése miatt a λ(t) kezdeti nagy értéke rohamosan lecsökken. II. Véletlen meghibásodások: a leghosszabb szakasz az élettartam során, amelyet okozhatnak emberi hibák, elkerülhetetlen hibák, felismerhetetlen hiba, magas terhelés, igénybevétel. A véletlenszerû meghibásodásokkal jellemezhetõ üzemeltetési periódusban a meghibásodási ráta közelítõleg állandó mértéken mozog. III. Elhasználódás: szakaszában jellemzõvé válnak nem megfelelõ karbantartás, kopás, öregedés miatti fáradás, rossz felülvizsgálati gyakorlat, korrózió miatti egyre gyakoribb meghibásodások, ahol a ë (t) függvény monoton nõ. Az üzemeltetés során meghozandó karbantartási, illetve felújítási döntés szempontjából a III. szakasz kezdetének felismerése kulcsfontosságú, ahol a függvénygörbe progresszív növekvõ szakasza kezdõdik. Megbízhatósági diagram 2. ábra: Meghibásodási ráta függvény ( kádgörbe ) A rendszer megbízható mûködésének grafikus leírására szolgáló eszköz. Megmutatja, hogy milyen logikai kapcsolat van a rendszer mûködéséhez szükséges elemek között. Az egyes elemek leképzésével a teljes rendszer megbízhatósága és az egyes elemek hatása a teljes megbízhatóságra is elemezhetõvé válik. Ez jelenti az alapját azután a karbantartási prioritások meghatározásának. Az elemek egymáshoz képesti kapcsolódása alapján a kapcsolatok lehetnek: soros, párhuzamos, N-m rendszertípusúak. Soros rendszer: olyan rendszer, amely akkor és csak akkor mûködik, ha valamennyi eleme mûködik, az megbízhatósági szempontból soros rendszer. Az eredõ megbízhatóságot az egyes elemek megbízhatóságának szorzata adja: A felsõvezetéki rendszer esetén soros elemeknek tekinthetõk például a villamosított vágány egymást követõ hosszláncai, hiszen bármelyik meghibásodása esetén az adott szakaszon a villamos vontatás meghiúsul. Párhuzamos rendszer: az olyan rendszer, amely akkor és csak akkor hibásodik meg, ha valamennyi eleme meghibásodik, az megbízhatósági szempontból párhuzamos rendszer. Az eredõ meghibásodási valószínûséget az egyes elemek meghibásodási valószínûségének szorzata adja: Párhuzamos mûködésû elemnek tekinthetõk megbízhatóság szempontjából például a felsõvezetéki hosszlánc függesztõsodronyai, hiszen (szerencsés esetben) egy függesztõ meghibásodása nem teszi lehetetlenné a villamos vontatást. XIV. évfolyam, 2. szám Jelenleg a felsõvezeték-üzemeltetésben alapvetõen tervszerû megelõzõ karbantartás-alapú rendszer mûködik. Ez kiegészül néhány állapotfüggõ karbantartást idézõ elemmel. Ezek az elemek hosszú idõ óta jelen vannak a felsõvezeték-üzemeltetésben, de komplex rendszerbe szervezésük eddig váratott magára. Az új munkautasítások jó alapot adnak a rendszer továbbfejlesztésére. Feladatunk és kitûzött célunk tehát az, hogy a jelenlegi elemeket rendszerbe állítva valódi állapotfüggõ rendszernek megfelelõ fejlettséget érjünk el. Ezt továbbfejlesztve hosszú távon megbízhatóságalapú mûködést érjünk el. A felügyeleti és karbantartási folyamatok több szálon szorosan összekapcsolódnak, ezért kezelésük integráltan, együtt lehetséges. Együtt alkotják a karbantartási rendszer magját. A felügyeleti folyamat a berendezések állapotáról és mûködésérõl gyûjt adatokat, majd ezek alapján mûszaki-gazdasági optimumra törekedve meghatározza a helyreállítás tervezett idejét. Ennek alapján a karbantartási folyamat a megfelelõ helyreállítást végzi (ld. 3. ábra). A berendezések teljesítõképességének helyreállítása háromféleképpen történhet (jelenleg is): az éves karbantartási tervben meghatározott, majd havi munkamenynyiségre lebontott tervezett karbantartás keretében a tevékenységet végzõ vállalkozók útján (ld. 3. ábra, rendszeres karbantartás), a fix ciklusú (a Felsõvezetéki berendezések felügyeleti utasításában meghatározott) felügyeleti tevékenység során, azzal egy idõben a felfedezett eltérések helyreállítása is megtörténik a folyamat keretében (ld. 3. ábra, soron kívüli karbantartás), az üzemzavar-elhárítás során részlegesen helyreállított berendezés utólagos teljes helyreállítása (ld. 3. ábra, soron kívüli karbantartás). A karbantartási rendszer fejlesztése leginkább a tervezett karbantartási ágat érinti, a karbantartási beavatkozás tervezése kerül új alapokra. A diagnosztikai tevékenység és a minõsítés tudatos fejlesztésével a berendezésen szükséges karbantartási feladat ütemezését és a rendelkezésre álló karbantartási erõforrásokat kívánjuk optimalizálni. 9

12 5. A karbantartási rendszer jövõbeli fejlesztésének irányai 3. ábra: A felsõvezeték-üzemeltetés folyamatai A jövõben a felügyeleti tevékenység a korábbiakhoz hasonlóan fix idõciklusban kerül elvégzésre, a lényegi változás a karbantartási beavatkozás tervezésében várható. A felügyeleti folyamat által gyûjtött és elemzett információk alapján és annak függvényében kerül meghatározásra a karbantartás tervezett idõpontja. A rendszer jelenleg is rendelkezésre álló elemei: Szabályozó környezet: az elmúlt idõszakban a rendszer alapjaiként az üzemeltetés szabályozórendszere gyakorlatilag teljesen megújult. Az utasítások lehetõvé teszik az átláthatóbb, hatékonyabb munkavégzés és számos fontos, eddig fennálló szabályozatlanságból eredõ problémát oldanak meg. Azzal a szándékkal együtt, hogy a szabályozókörnyezet folyamatos fejlesztése mellett köteleztük el magunkat, úgy gondolom, megfelelõ alapot ad a fejlõdéshez. A Felsõvezetéki Hibastatisztika Rendszer (FHS): fontos része a mûködésnek, az üzemzavar-elhárítás mûszaki adatait és az elhárítási folyamat fontos paramétereit tárolja. Több mint 10 évre visszamenõleg nagyon hasznos adatokat tárol az üzemzavarokról. A jelenlegi állapotában is alkalmas a rendszer fejlesztésére azáltal, hogy fontos visszacsatolást képes az üzemeltetést végzõk számára adni. Ezenkívül az adatok megfelelõ feldolgozásával komplex elemzésekre ad lehetõséget. A felsõvezetéki mérõkocsi: hosszú ideje járja a hálózatot és szolgáltat fontos (elsõsorban geometriai) mérési adatokat arról. Ez szintén fontos visszacsatolást képes adni az üzemeltetésben részt vevõk számára a felsõvezeték állapotáról. Egyértelmûen a legfontosabb rendelkezésre álló lehetõség az üzemeltetésben részt vevõ felsõvezetékes kollégáink tudása és tapasztalata. Nélkülük akármilyen fejlett rendszer mûködtetése sem lenne lehetséges. A szaktudásra bármilyen karbantartási rendszerben szükség van. A fejlesztendõ rendszer mûködtetése kollégáinktól is új hozzáállást kíván, ezért nagy hangsúlyt kell hogy kapjon a kollégáink oktatása és támogatása olyan eszközökkel, amelyek szolgáltatásunk javítását teszik lehetõvé. Az elõbb említett lehetõségek jelenleg is rendelkezésre állnak, mivel azonban szigetszerûen léteznek, ezért a bennük rejlõ lehetõségek messze nincsenek kiaknázva. A továbbfejlesztés során ezekre fogunk alapozni. A következõkben az elõttünk álló feladatok kerülnek ismertetésre. Az egyik legfontosabb fejlesztendõ terület az üzemeltetési adatok gyûjtésének és elemzésének témaköre. A kialakítandó állapotfüggõ karbantartási rendszer (ugyanez igaz a megbízhatóságalapú rendszerre is) mûködtetéséhez jelentõs mennyiségû és kiváló minõségû adatok szükségesek. Szükségesek azért, mert az objektív jellemzõkön, adatokon alapuló mûszaki-gazdasági optimumot célzó döntések meghozásához az üzemeltetés minden területérõl adatokra van szükség. Az adatokat modern módszerekkel elemezni kell. És a döntések alapjává tenni. Az elõbb említett követelmények kielégítéséhez mindenképpen informatikai támogatás szükséges. Olyan rendszerre van szükség, amely integráltan képes bemutatni az üzemeltetés területeirõl származó adatokat és hatékonyan támogatni a döntéseket. Mivel folyamataink mûködése a MÁV szervezeti határain átnyúlik, és a képzõdõ adatok egy része partnereinktõl érkezik, olyan vállalatközi együttmûködés szükséges, amelynek keretében az adatkezelés áttekintésre kerül, az adatszolgáltatás hatékonyabbá válik. Az elõzõekben vázolt fejlesztési irány nagyrészt megadja az elkövetkezõ hoszszabb periódus elõttünk álló feladatait: Stabil állapotfüggõ rendszer kiépítése. A kapcsolódó új diagnosztikai technológiák (pl. hõkamera, kopásmérés a munkavezetéken) bevezetése és eddig még nem használtak felkutatása a felsõvezetékes alkalmazáshoz. Ki kell dolgoznunk a minõsítés rendszerét, a kapcsolódó elemzési módszerek bevezetése mellett. A gyûjtött üzemeltetési adatokból olyan mûszaki-gazdasági döntést kell meghozni, ami a karbantartás idejének meghatározásánál optimumra törekszik, ez a minõsítési tevékenység feladata. Az adatok gyûjtésének, elemzésének rendszerét fejlesztenünk kell a fent vázolt kívánalmak elérése érdekében. Ehhez természetesen legfõképp informatikai fejlesztés és a kollégáink oktatása szükséges. A továbblépéshez, a megbízhatóságalapú rendszer eléréséhez a következõkre van szükség: El kell készíteni a felsõvezetékrendszer megbízhatóság-elméleti modelljét, amely tartalmazza a fõbb elemeket és az azok között fennálló megbízhatósági kapcsolatokat. 10 VEZETÉKEK VILÁGA 2009/2

13 A megbízhatósági modellt fel kell paraméterezni, az abban szereplõ elemek mindegyikének van megbízhatósági függvénye, illetve meghibásodási rátája. A paraméterek elõállításához a megbízhatósági adatok gyûjtése szükséges, amibõl becsülni lehet a paramétereket. Olyan összetett mutatószámrendszer kidolgozása szükséges, amely segítségével a karbantartási stratégia a rendszerelemekre meghatározható. 6. Összefoglalás A felsõvezeték-üzemeltetéssel kapcsolatos elvárások növekedése és a szervezeti változások olyan mértékben kicsúcsosították a változtatás szükségességét, hogy eljött az ideje a teljes üzemeltetési rendszer új alapokra helyezésének. Ennek szerves része a felügyeleti és karbantartási folyamat alkotta karbantartási rendszer fejlesztése. Kitûzött célunk a stabil állapotfüggõ karbantartási rendszer beindítása, majd hosszú távon áttérés a megbízhatóságalapú üzemeltetésre. Közösek a céljaink partnereinkkel, ezért a szervezeti határokon átnyúló folyamataink fejlesztésének jövõbeli kulcsa ennek felismerése mindkét fél részérõl, és az együttmûködés megteremtése. A cikkben vázolt fejlesztési pálya a jelenlegi alapokból indul ki. Egy középtávon reálisan megvalósítható állapotfüggõ karbantartási rendszer alapjait foglalta össze, és bemutatta a hosszú távon elérni kívánt megbízhatóságalapú karbantartási rendszer fogalomkörét és megközelítésmódját. Entwicklung der Wartung der Oberleitung Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Entwicklung der Wartung der Oberleitung. In dem ersten Teil können wir die Notwendigkeit der Entwicklung des Betriebes der Oberleitung kennenlernen. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Entwicklung der Wartungssystem der Oberleitung. Danach werden die theoretische Gründe der Zuverlässigkeit geklärt. Am Ende werden die zur Verfügung stehende Systemelemente und die entscheidenden Schritte der Entwicklung zusammengefasst. Development of catenary maintenance system This article deal with the directions of development of the overhead contact line maintenance system. In the first part of the article it summarizes the necessity of the development of the overhead contact line operation. In the second part the evolution of the maintenance systems gets to review. Then it presents the related reliability theoretical bases. Finally the article summarizes the present system components and main steps of system development in the future. 7. Irodalomjegyzék [1] Korszerû karbantartási rendszerek, hazai eredmények, dr. Péczely György, A.A. Stádium Kft. [2] Kockázat és megbízhatóság, egyetemi tankönyv, BME, [3] Üzemfenntartás Karbantartás: Karbantartási stratégiák összehasonlítása. Milyen az optimális stratégia? [4] Üzemfenntartás Karbantartás: Mutatószám rendszer kialakítása az üzemfenntartáshoz. [5] Malatinszky Sándor: A jármû-karbantartási rendszer korszerûsítésének lehetõségei, Vasútgépészet, ALCATEL Hungary Kft., Budapest AXON 6 M Kft., Budapest Bi-Logik Kft., Budapest Certuniv Kft., Budapest FEMOL 97 Kft., Felcsút Fõmterv Zrt., Budapest Ganz Transelektro Közlekedési Berendezéseket Gyártó Kft., Baja Thales Rail Signalling Solutions Kft., Budapest MÁV Dunántúli Kft., Szombathely MÁVTI Kft., Budapest Mûszer Automatika Kft., Érd OVIT Zrt., Budapest Támogatóink Percept Kft., Budapest PowerQuattro Teljesítményelektronikai Zrt., Budapest PROLAN Irányítástechnikai Zrt., Budakalász PROLAN-Alfa Kft., Budakalász R-Traffic Kft., Gyõr Schauer Hungária Kft., Budapest Siemens Zrt., Budapest TBÉSZ Kft., Budapest TELINDUS Kft., Budapest Thales Rail Signalling Solutions GesmbH., Wien Tran Sys Rendszertechnikai Kft., Budapest VASÚTVILL Kft., Budapest XIV. évfolyam, 2. szám 11

14 Új utasításrendszer a felsõvezetéki szakma életében Kovácsné Marczis Ilona, Pálmai Ödön Bevezetés A felsõvezetékes szakma tevékenységének környezete és szerepe az átfogó utasításának az E.101. utolsó, 1990-es megjelenése óta jelentõsen átalakult. Több szervezeti változás történt, itt valósult meg elõször a pályavasút keretén belül a MÁV-csoporton kívüli tevékenység kihelyezése, ez volt az elsõ olyan tevékenységkihelyezés, mely az üzemeltetési folyamaton belül komplett feladatokat a vállalkozó feladatává tett. Az utasítás mindezt próbálta módosításokkal követni, azonban 1998 óta a módosítások is megszûntek. A módosulások követését átvették a szakmai és egyéb utasítások, amelyek nem mindig tudták biztosítani az üzemeltetõk és a vállalkozók, valamint menetvonal-felhasználók közötti teljes összhangot. Ezért 2007-ben eljött az ideje, felkészülve az újabb tevékenység-kihelyezési kiírás kiadására, hogy újragondoljuk a teljes felsõvezetéki utasításrendszert. A magyarországi vasútvillamosítás kezdetén a villamosított vonalak üzemeltetésére ( között BHÉV Budapest Gödöllõ, Budapest Csepel Dunaharaszti, Óbuda Szentendre 800 V DC; 1911 Rákospalota Veresegyház és a VÁC Gödöllõ 10 kv AC 15 Hz; 1912 Tátra vasút Poprád Tátrafüred Tátralomnic Csorba-tó 800 V DC; 1923 Budapest Nyugati Dunakeszi Alag 15 kv AC 50 Hz) egyedi, csak a vonalra érvényes utasítások voltak. A Budapest Keleti Hegyeshalom vasútvonal (16 kv AC 50 Hz) villamosításának ( ) részét képezte az elsõ felsõvezetéki utasítás megalkotása is, így az elsõ szakaszának szeptember 12- én történõ megnyitására életbe lépett a V.1. utasítás, amelyet az elsõ átfogó, valamennyi MÁV-munkavállalóra és a vasút közelében dolgozókra egyformán érvényes ma már úgy neveznénk, normatív utasításnak tartunk. A V.1. utasítás tartalmazta mindazokat a fõ fejezeteket, amelyek a korszerû utasításainkban is megtalálható, mûszaki nyelvezete, meghatározásai a mai napig mértékadók az új utasítások szerkesztõinek. Egyesítette magában azokat a részeket, melyeket késõbb önálló szakmai utasítások jelenítettek meg január 1-jétõl lépett életbe az elsõ E.101. Általános utasítás a MÁV 50 periódusú V-os feszültséggel villamosított vonalainak üzemére a KPM M 23724/55. sz. rendeletével, majd ezt követõen október 1-jétõl az E.101. Általános utasítás a MÁV 50 periódusú és V-os feszültséggel villamosított vonalainak üzemére a KPM /1962. sz. rendeletével váltotta fel január 1-jétõl volt hatályos az E.101. Általános utasítás a MÁV 50 periódusú V-os feszültséggel villamosított vonalainak üzemére a KPM Vasúti Fõosztály /1975. sz. alatt, ami több kiadásban is megjelent. A jelenleg is érvényes, 1990 óta hatályos E.101. Általános utasítás a MÁV villamosított vonalainak üzemére utasítást a MÁV GJF /1990. sz. alatt adta ki, összesen hét módosítása jelent meg ben jelent meg az E.103. utasítás A MÁV 50 periódusú egyfázisú villamos Az erõsáramú, felsõvezetéki utasítások rövid története 1. ábra 12 VEZETÉKEK VILÁGA 2009/2

15 vontatási transzformátorállomásai címmel, két kötetben. Elõször 1965-ben jelent meg az E.104. Üzemviteli utasítás a MÁV 50 periódusú és V-os feszültséggel villamosított vonalainak (állomásainak) üzemére az E.101. utasítás kiegészítõ utasításaként a KPM /1965 rendeletével. Ez az utasítás egyszer újult meg, július 1-jei hatályba léptetéssel, E.104. Utasítás a MÁV 50 periódusú V-os feszültséggel villamosított felsõvezetéki hálózatának üzemeltetéséhez címmel, a MÁV vezérigazgató-helyettese /1984. jóváhagyásában. Az E.105. utasítás elsõ kiadása február 15-én jelent meg, címe Útmutató a MÁV 50 periódusú, V-os és V-os feszültséggel villamosított mozdonyjavító vágányainak üzemeltetéséhez. Az E.106. utasítás A nem MÁV által üzemeltetett legfeljebb 1100 V feszültségû villamos felsõvezeték közelében teljesített szolgálat ellátására címmel jelent meg. Utasításrendszer és változáskövetés Az utasításrendszer nyilvántartása és annak folyamatos javítása a MÁV Zrt. TEB Központ feladata. A központ könyvtárának dokumentumtárában és az erõsáramú osztályon valamennyi aktuális felsõvezetéki utasítás rendelkezésre áll, részben nyomtatott, részben elektronikusan rögzített formában. A dokumentumtár tartalmazza a szakági utasítások, UIC-döntvények, magyar szabványok, MÁV-szabályzatok, MÁVszabványok, a MÁV-technológiák, a TEB Fõosztály és jogelõdeinek máshova nem sorolható dokumentumait, a TEB Központ és jogelõdeinek vonatkozó dokumentumait, valamint az egyéb kapcsolódó elõírásokat. A tevékenységkihelyezés hatása A évtõl a MÁV Zrt. 25 kv-os vasúti felsõvezeték-hálózatán a felsõvezeték karbantartását, hiba- és üzemzavar-elhárítását és egyéb, üzemeltetéssel kapcsolatos tevékenységeket szerzõdéses jogviszonyban külsõ vállalkozók végzik. A tevékenységkihelyezés a tevékenységhez kapcsolódó munkaerõ átadásával, szakanyagok értékesítésével, valamint az eszközök és ingatlanok bérbeadásával történt. A MÁV Zrt. alkalmazásában végrehajtó szolgálati létszám nem maradt. A végrehajtás irányítását ellátó mesterek és mérnökök is a vállalkozók alkalmazásába kerültek. A szerzõdés teljesítés ellenõrzésének megszervezésekor szembesülni kellett azzal, hogy a megfelelõ képzettségû és gyakorlattal rendelkezõ szakembereink száma minimálisra csökkent, ráadásul a feladat ellátásához szükséges feltételek gépjármû, hálózati kapcsolattal rendelkezõ számítógép, korrekt írásba foglalt munkautasítások, mûszaki ellenõri állami végzettség hiányosan álltak rendelkezésünkre. Márpedig a szerzõdéses jogviszony törvényszerûen az üzleti érdekeket helyezte a korábbi, szervezeten belüli együttmûködés helyébe. A szakmai szolidaritás amelynek valós értékét ez a kényszerû tevékenységkihelyezés tudatosította megfelelõ utasítások hiányában is mûködtette a rendszert. Fel kellett ismernünk azonban, hogy ez csak átmenetileg jelentheti a megoldást. Alapvetõ változtatásra volt szükség. Ez mintegy kikényszerítette az utasításrendszer átgondolását, a létezõ utasítások átdolgozását, a hiányzók megalkotását. Igények és lehetõségek XIV. évfolyam, 2. szám Az új utasításrendszer alapelveinek rögzítésekor elõször fel kellett mérnünk az átalakult gazdasági környezet általi igényeket és a reális lehetõségeinket. Igények a tulajdonos szempontjából: a nyílt hozzáférésû pálya kritériumainak való megfelelés, átlátható rendszer, szolgáltatásminõség-javítás. Igények a szolgáltató vasútvállalatok szempontjából: jó minõségû menetvonal, üzemzavarok mennyiségének és hatásának csökkentése, kiegyensúlyozott kapacitás biztosítása. Igények az üzemeltetõ szempontjából: a biztonságos menetvonalból eredõ tervezhetõ bevétel, a kihelyezett tevékenység munkafeltételeinek, ellenõrzésének és megkövetelhetõségének biztosítása. Igények a vállalkozók szempontjából: átlátható követelményrendszer, kiszámítható és tervezhetõ munkakörülmények és vágányzári lehetõségek, objektív ellenõrzés és az információk visszacsatolása. A lehetõségek látszólag korlátlanok, hiszen a modern technológiák és a szolgáltatásmenedzsment elmélyült elméleti vizsgálati módszereinek alkalmazásával megalkotható az igényeknek megfelelõen összehangolt, optimálisan mûködõ rendszer. Jelen esetben viszont a korlátozott források és a szolgáltatás folyamatosságának biztosítása mellett kell végrehajtani a fejlesztéseket, és lépésenként integrálni a folyamatokba. Fentieket tartottuk szem elõtt, amikor szándékaink szerint az innovációt megalapozó rugalmas szabályozórendszer elkészítése mellett döntöttünk. Következõ lépésként felmértük, hogy melyek azok a rendszerelemek, amelyeknek fejlesztése az emberi erõforrásaink tartalékainak felszínre hozásával megoldható (pl. FHS-adatbázis aktualizálása, a diagnosztika meglévõ elmeinek rendszerezése, minõsítési eljárások, módszerek kidolgozása), és amelyek csak befektetéssel valósulhatnak meg (pl.: univerzális mérõkocsi, felsõvezeték-üzemeltetési, -nyilvántartási informatikai rendszer, új technológiák bevezetése, mint a hõkamerás mérés vagy a FAM). Az új rendszer A makrokörnyezet változásai nyilvánvalóvá tették, hogy az új utasításoknak a felsõvezetékes szakma mûszaki követelményeinek sértetlenségét kell biztosítaniuk a folyamatos szervezeti átalakulásokkal párhuzamosan. Ez csak akkor teljesülhet, ha szervezetektõl függetlenül, tevékenységalapú fogalomrendszerre építünk. Ugyanakkor azt is figyelembe kell vennünk, hogy a magyar vasúthálózat ma már nyílt hozzáférésû. A Pályavasúti Üzletág feladata biztosítani a mûszaki feltételeket, a menetvonal-felhasználóknak pedig be kell tartaniuk a biztonsági elõírásokat. A jelenleg érvényes E.101. számú utasítás viszont egységes szerkezetben tartalmazza a biztonsági és mûszaki munkavégzésre vonatkozó elõírásokat. Szükséges tehát az új rendszerben két részre bontani a szabályozást, nevezetesen E.101. szám alatt az általános biztonsági elõírásokat, E.102. szám alatt pedig a tevékenységekre vonatkozó elõírásokat tárgyalva. Az E.101. sz. ÁLTALÁNOS UTASÍTÁS A NORMÁL NYOMTÁVÚ VILLAMOSÍ- TOTT VASÚTVONALAK ÜZEMÉRE normatív utasítás lesz, és hatálya kiterjed mindazon személyekre, akik villamosított vasútvonalakon a biztonsági övezeten belül rendszeresen, vagy átmenetileg munkát végeznek. Gyakorlatilag ez már elkészült és a Nemzeti Közlekedési Hatóság KH/KV/A/NS/33/0/2009. szám alatt jóváhagyta. Hatályba léptetése év elején várható. Az E.102. sz. UTASÍTÁS A FELSÕVEZE- TÉKES VILLAMOS ÜZEMI MUNKA VÉG- ZÉSÉRE vezérigazgatói utasítás lesz, és hatálya kiterjed azon személyekre, akik villamos üzemi munkát végeznek. Hatályba léptetése év elején várható. Mivel az utasítás(ok) által tartalmazott biztonsági elõírások és mûszaki munkavégzési szabályozások egyetlen elemét sem szabad még átmenetileg sem lefedetlenül hagyni, ezért az új E.101. számú és E.102. számú utasítások hatályba léptetése csak egyszerre, egy idõpontban történhet, ezzel egyidejûleg a jelenleg érvényes E.101. számú utasítást hatályon kívül kell majd helyezni. Az E.103. utasítás elkészítése folyamatban van, egységes szerkezetben ismerteti a MÁV Zrt. kezelésû alállomások üzemeltetési tevékenységének valamennyi szegmensét. A felsõvezetéki berendezések üzemeltetését érintõ feladatok részleteit mun- 13

16 kautasításokban szabályoztuk. A felsõvezeték-karbantartásra vonatkozó / GJSZ számú utasítás rendkívül elavult volt, a szakmai részek keveredtek a munkavédelmi tartalommal, módosítása, szervezetváltozás-követése nem történt meg. A végzendõ tevékenység nagy része szóbeli hagyományokon alapult. Az új munkautasítások kereteit úgy állítottuk fel, hogy kövessék az üzemeltetési fõfolyamatok valamennyi elemét és gyakorlati mûködését. ügyeleti tevékenység ad alapot, amelynek figyelembevételével gazdasági-mûszaki optimumdöntést kell hozni. Az utasítás része a karbantartó által végzett gondozás, javítás, csere meghatározása. A karbantartási tevékenység végzésének módjai és fajtái harmonizálnak a felügyeleti utasításban meghatározottakkal, és alapvetõen nem térnek el a több évtizedes szakmai gyakorlattól. Az utasítás meghatározza a karbantartási létszámnormát. Pontosan elõírja a karbantartási tevékenységeket és azok dokumentálásának módját. Az utasítás mátrixutasításként készült el a könnyebb kezelhetõség és az átláthatóság javítása érdekében. Az utasítás hatálybalépésének idõpontja január 1. Az üzemzavar-elhárítási utasítás (EFÜ) meghatározza az üzemzavarok bekövetkezése esetén az elhárítás elõírt követelményeit és folyamatát, a kapcsolattartás rendjét, az elhárítási normaidõket. Önálló utasításként január 1. került hatályba léptetésre. A monitoring utasítás rendszerbe foglalja a tevékenység kihelyezés keretében folytatott felügyeleti és karbantartási munka ellenõrzési és beszámoltatási rendjét és a monitoring dokumentálásnak módját. Önálló munkautasításként július 1-jén került hatálybaléptetésre. Valamennyi utasítás írásakor törekedtünk arra, hogy egységes fogalommeghatározással, egymással összehangolva egységes rendszert alkossanak. Összefoglaló A felügyeleti utasítás (EFF) összefoglalja az üzemeltetõ által a vasúti felsõvezetéki berendezéseken végzett tevékenységet, amely a vasúti forgalom biztonságos lebonyolítása, az üzemzavarok és a balesetek megelõzése érdekében, a berendezések mûszaki állapotának minõsítése alapján meghatározza a berendezésrészeken elvégzendõ munkák mennyiségét, a szükséges ráfordításokat, és elvégzi a berendezésrészek újraminõsítését. Az utasítás része az üzemeltetõ által végzett ellenõrzés, diagnosztika és minõsítés, valamint a karbantartó által végzett vizsgálat és mérés pontos meghatározása. A felügyelet végzésének módjai és fajtái nem különböznek a szakmában eddig alkalmazott módszerektõl, csak azokat rendszerbe foglalják. Ezenfelül viszont tartalmaznak újszerû elemeket, mint például a szélsebesség miatti korlátozás objektív meghatározása, infrakamera alkalmazása, dinamikus mérés bevezetése. Ezek az elemek alkotják az állapotfüggõ karbantartási rendszerre való átmenet alapjait. Jelenleg még nem valósítható meg a FAM és a megbízhatóságalapú karbantartás bevezetése, mely továbbra is célként szerepel. Az utasítás meghatározza a felügyeleti létszámnormát, valamint a felügyeleti tevékenység idõfüggõ ciklusrendjét. Pontosan 2. ábra elõírja a felügyeleti tevékenységeket és azok dokumentálásának módját. Az utasítás mátrixutasításként készült el a könynyebb kezelhetõség és az átláthatóság javítása érdekében. Az utasítás hatálybalépésének idõpontja január 1. A karbantartási utasítás (EFK) leírja a karbantartó által a vasúti felsõvezetéki berendezések rendeltetésszerû és biztonságos használatának érdekében végzendõ rendszeres feladatokat. A karbantartási ciklusának megállapítására a fel- Az utasítások jelen pillanatban pótolják azt a hiányt, amely a szakmában az utóbbi idõszakban tudatosult. Azonban ez a munka korántsem ért véget. Mindazon résztvevõkkel, akik érdekeltek a felsõvezetéki kérdésekben, folyamatosan együttmûködve tovább kell fejleszteni az utasításokat az üzemeltetési rendszer keretében. Közös érdekünk, hogy a MÁV vasúti felsõvezeték-üzemeltetése európai színvonalú szolgáltatást biztosító, korszerû, a tudományos és technológiai ismereteket felhasználó, összehangolt rendszerré formálódjon. Köszönetet mondunk minden munkatársnak, aki ebben a munkában részt vett, és tudatos segítségükre a továbbiakban is számítunk. Forrás: Óvári Mihály: Villamosvontatás története. Sitkei Gyula: Hetvenéves az ötvenperiódusú vasútvillamosítás. Technikatörténet, 2003/3.; dr. Horváth Hámoriné Gál Éva: 130 éve született Kandó Kálmán. Iparjogvédelmi és Szerzõi Jogi Szemle, 1999/4. Neue Vorschriften für Oberleitungen Die Oberleitungsvorschriften wurden in den vorigen Jahren überholt, deshalb sollten wir diese modernisieren. Die neuen Vorschriften bedeuten Kompromiss zwischen den Anforderungen und den Möglichkeiten, so können diese für alle Betroffenen geeignet werden. Diese Vorschriften entsprechen den jetzigen Anforderungen, aber wir sollen mit Einbeziehung der Beteiligten über die Weiterentwicklung von diesen Vorschriften ständig besorgen. Regulations concerning overheadline systems The regulations concerning the overhead contact line went out of date in the recent years therefore it was high time to update. In order to satisfy all parties concerned, the new regulations contain compromises between the needs and possibilities. These regulations are satisfying the requirements, but we have to assure continually their development with the involvement of the concerned parties. 14 VEZETÉKEK VILÁGA 2009/2

17 A vontatási felsõvezeték-hálózat túlterhelés elleni védelme a növekvõ teljesítményigények figyelembevételével Bevezetés Kövér Gábor, Rónai András A felsõvezetéki energiaellátás jelenleg is aktuális problémája a túlterheléses leoldások magas száma. A szolgáltatás minõségének javítása érdekében egyre élesebben vetõdik fel, hogy eredményeket érjünk el a villamos vontatójármûvek felsõvezetékes oldalról történõ minél jobb kiszolgálásában, az áramellátás maradéktalan biztosításában. A problémával foglalkozó cikksorozatunk elsõ része A villamos felsõvezetékhálózat dinamikus áramterhelhetõségének vizsgálata címmel jelent meg a Vezetékek világa 2007/4. számában, és ehhez kapcsolódik jelen írásunk is, a korábbi téma folytatásaként. A túlterhelések jellemzõ elõfordulásának ismertetése A MÁV 38 db 120/25 kv-os vontatási alállomásán évben összesen 753 db túlterheléses leoldás történt. Ebbõl 7 db alállomásra jut az összes túlterhelés 85%-a. Ezek a következõk: Tatabánya alállomás 33% Hatvan alállomás 14% Érd alállomás 10% Újszász alállomás 10% Nagyszentjános alállomás 9% Kaposfüred alállomás 5% Biatorbágy alállomás 4% Vannak természetesen szinte kikerülhetetlen üzemhelyzetek, amikor egy alállomásnak, illetve egy kitáplálási iránynak a terhelése építési, vágányzári munkák miatt vagy a szomszédos alállomás átépítése miatt hosszú idõn át aránytalanul megnövekszik, elõidézve ezzel a túlterhelési üzemzavarokat. Az erõsáramú szakszolgálat által tett intézkedések (alállomási tápszakaszok módosítása, védelmek idõszakos átállítása) a legkritikusabb vonalszakaszokon a évihez képest enyhítették a túlterheléses leoldások problémáját. Ennek legmarkánsabb példája, hogy a korábban ilyen jellegû üzemzavarokban listavezetõ Érd alállomástól Biatorbágyhoz lett átterhelve Bp. Kelenföld és Bp. Déli pályaudvarok ellátása. Ezáltal a túlterheléses leoldások száma az alábbiak szerint alakult: Érd 174 db 77 db Biatorbágy 32 db 28 db hó hó hó Érd 46 db 24 db 19 db Biatorbágy 11 db 13 db 9 db A fenti intézkedéseken túlmenõen, a fejlesztések során már a tervezések idõszakában is figyelembe lehet venni a felsõvezetéket terhelõ járulékos, hõtermelési célú fogyasztás korlátozását más, áramszolgáltatói vételezési alternatívák feltárásával. Így történt ez például a sátoraljaújhelyi vonal villamosítási terveinek készítése során is, amikor az 1500 V-os szerelvény elõfûtõberendezéstáplálását nem a felsõvezetékrõl, hanem a helyszínen praktikusan már rendelkezésre álló 20 kv-os áramszolgáltatói hálózatról tervezzük megvalósítani. A célravezetõ mûszaki megoldások feltárása A meglévõ felsõvezetéki hálózat jobb kihasználhatóságának kulcsa a vezeték terhelési állapotát folyamatosan figyelemmel kísérõ és a lehetõ legnagyobb teljesítményt megengedõ hõmásvédelmek mielõbbi, széles körû alkalmazása. Mivel ez a PROTECTA gyártmányú védelem már beszerezhetõ, kipróbált termék, így csak a MÁV alállomás-védelmi koncepciójában kell meghatározni a megengedhetõ maximális beállítási értékeket. Ennek szakmai megalapozására a Széchenyi István Egyetem Jedlik Ányos Gépész-, Informatikai és Villamosmérnöki Intézet Automatizálási Tanszék évben az R-Traffic Kft. közremûködésével végzi el a MÁV részére azt a K+F feladatot, amely a felsõvezetéki hõmásvédelmek optimális mûködését, pontos és biztonságos paraméterezését hivatott megoldani. Elkészült a cikksorozat elsõ részében bemutatott, a munkavezeték hõmérsékletét üzem közben regisztráló mûszer prototípusa. A felsõvezeték termodinamikai viselkedésének valós körülmények közötti mérése (az üzemelõ felsõvezetéki hosszláncra felszerelt mérésadatgyûjtõvel) elõtt mûhelyi körülmények között el kellett végezni a mûszer tesztelését. A laborkörülmények közötti elõzetes mérésekre azért volt szükség, mert ellenõrizni kellett a mûszer pontosságát, üzembiztos mûködését, az egy feltöltéssel rendelkezésre álló üzemidõt, illetve kérdések merültek fel a munkavezeték felszíni és maghõmérsékletének alakulása körül is. Egyúttal el lehetett végezni azokat a referenciaméréseket, amelyek 1. ábra A mért munkavezeték áramának és a környezethez viszonyított hõmérsékletének idõbeli alakulása szélcsendes helyen ( ) XIV. évfolyam, 2. szám 15

18 választ adhattak arra a kérdésre, hogy a levegõ hõmérsékletén túl egyéb idõjárási tényezõk milyen mértékben befolyásolhatják a felsõvezeték terhelhetõségét. A klasszikus hõmásvédelem ugyanis csak a levegõ-hõmérséklet és áram bemenõ jeleket veszi figyelembe a számításnál. A referenciamérések alapján azonban ez az egyszerûsített modell valószínûleg nem hoz optimális megoldást. A labor-méréssorozatok kiértékelése ugyanis nagyon érdekes eredményeket hozott: egyes idõjárási körülmények, elsõsorban a szél és a napsugárzás a vártnál jóval nagyobb mértékben befolyásolják a melegedési-hûlési folyamatot. Emiatt a terepi méréseket el sem érdemes kezdeni, amíg a szélsebességmérés nincs kiépítve a mérõpontokon. Egyrészt az árammentes munkavezetékek 72 órás (a napszaki változásokat feltáró) mérése a napsugárzás és az éjszakai emissziós hatásokra adott választ. A napsugárzás hatására történõ felmelegedésen látható az is, hogy milyen különbség van az új (fényes) és régi (patinás) munkavezeték emissziós tényezõje között. Másrészt a különbözõ nagyságú, de abszolút értékében viszonylag csekély szélsebességek mellett is hihetetlenül 2. ábra A munkavezeték mért áramának és a környezethez viszonyított hõmérsékletének idõbeli alakulása kb. 9 km/h szélsebesség mellett ( ) 3. ábra A munkavezeték a környezethez viszonyított hõmérsékletének idõbeli alakulása t=0-nál 300 A bekapcsolása esetén, különbözõ szélerõsségek mellett nagymértékben javultak a munkavezeték áramterhelhetõségi értékei. Ez mellesleg nem is lehet meglepõ, ha arra gondolunk, hogy a villamos berendezések léghûtése (a villanymotoroktól a számítógép-tápegységekig) mennyire elterjedt és hasznos mûszaki megoldás. A szél befolyásoló hatása A vizsgálat során egy nyomató-transzformátor segítségével áramot hajtottunk át egy 1 méter hosszú munkavezeték-darabon, amelyre egy átfúrt szorítót préseltünk. A szorító furatába beleragasztattuk a hõmérséklet-érzékelõt. Így az érzékelõ ugyan lassabban követte a hõmérsékletváltozást a munkavezetékhez képest, de ezzel a megoldással a munkavezeték maghõmérsékletét tudtuk mérni. A szorító nem befolyásolja jelentõsen az állandósult állapotot, és a görbe alakjából következtetni lehet a beavatkozás nélküli hûlési, illetve melegedési folyamat idõállandójára is. Laborkörülmények között a szél hatásának modellezésére ventilátort használtunk. A ventilátor fokozatait, illetve a munkavezeték ventilátortól való távolságát változtattuk annak érdekében, hogy a szélsebességek széles spektrumát szimuláljuk. Az elõállított szél sebességét szélsebességmérõvel, a munkavezetéken áthajtott áramot lakatfogóval, a munkavezeték és a környezet hõmérsékletét a már említett mérésadatgyûjtõvel mértük. Az 1. és a 2. ábrákon a munkavezetékdarab környezethez viszonyított hõmérséklet-különbsége és a rajta átfolyó áram látható az idõ függvényében. Az 1. ábra esetén szélcsend volt, a második esetén pedig 9 km/h szél hûtötte a vezetéket. Megfigyelhetõ, hogy szél hatására gyorsabban beállt az állandósult állapot, és az állandósult hõmérséklet-különbség is kisebb lett. Fontos megjegyezni, hogy a nagy szélnél állandósult állapotban a 750 A áramú vezeték hõmérséklet-különbsége alig volt több mint 40 C a környezethez képest, míg szélcsendben a 450 A áramú vezeték hõmérséklet-különbsége elérte az 55 C-ot. A 3. ábrán 300 A áramú vezeték hõmérséklet-különbségének idõbeli változása látható különbözõ nagyságú szélerõsség mellett. Az elõzõ megállapításunk itt még feltûnõbben jelentkezik, miszerint minél nagyobb a levegõ szélsebessége, annál gyorsabban eléri az állandósult állapotbeli kisebb hõmérsékletkülönbséget. A 4. ábrán 9 km/h szélsebességû levegõ esetén az adott átfolyó áramhoz tartozó hõmérséklet-különbségek láthatóak állandósult állapotban. Mint az a fizikai összefüggésekbõl ismeretes [1], a betáplált villamos energia, és így a hõmérsékletkülönbség az átfolyó áram négyzetével arányos, tehát:. Az ábrán ezek alapján legkisebb négyzetek módszerével 16 VEZETÉKEK VILÁGA 2009/2

19 4. ábra 9 km/h szélsebességû levegõ esetén az adott átfolyó áramhoz tartozó hõmérséklet-különbségek állandósult állapotban A vizsgálat során a szabadban felállított asztalra helyeztünk egy új (fényes) és egy régi (oxidálódott) munkavezeték-darabot, amelyek felületére ráragasztottunk egy-egy hõmérséklet-érzékelõt. A harmadik érzékelõt, amely a környezeti hõmérsékletet mérte, az asztal lapja alá közvetlenül, az asztallap geometriai középpontjában helyeztünk el, így biztosítva az árnyékot és a csekély légmozgást is. A 6. és a 7. ábrákon a fényes és az oxidálódott felületû munkavezeték, valamint a levegõ hõmérsékletének változása látható egy napsütéses nap, illetve egy borús, esõs nap során. A 6. ábrán megfigyelhetõ, hogy a munkavezetékek hõmérséklete a napsugárzás hatására jelentõsen felmelegszik a környezeti hõmérséklethez képest. Azonban a közvetlen napsugárzás elmúltával azonnal a környezeti hõmérséklet alá csökken a vezetékek hõmérséklete, mivel a szél érvényesíti hûtõ hatását. Érdemes megfigyelni, hogy a régi, sötétebb munkavezetéket a nap jobban felmelegíti, és a szél, illetve mint azt a késõbbiekben látni fogjuk a csapadék jobban lehûti, mint a fényes munkavezetéket. A 7. ábrán megfigyelhetõ, hogy borús idõ esetén a munkavezeték hõmérséklete jól követi a levegõ hõmérsékletét, de inkább az alatt marad. A mérés napjának hajnalán esett az esõ, ami meglehetõsen lehûtötte mindkét vezetéket, de a sötétebbet jobban. Reggel 8 óra körül kisütött a nap, de utána hamarosan ismét beborult, és késõbb az esõ is eleredt. Délután ismét sütött a nap, és amint látható elkezdte melegíteni a munkavezetékeket. Este az elõzõ ábrán már látott lehûlés következett be. A két ábrából jól kivehetõ, hogy a napsugárzás erõsen befolyásolja a munkavezeték hõmérsékletét. Például nyáron, napos idõben az árammentes munkavezeték is megközelítheti a 80 C megengedett hõmérsékletet; viszont télen, borús idõben akár 20 C ra is lehûlhet a munkavezeték, ami 100 C hõmérsékleti tartalékot jelent. Összefoglalás 5. ábra 500 A átfolyó áram esetén a mért adatokból számított hõmérséklet-különbség alakulása különbözõ szélsebességû levegõhûtésnél állandósult állapotban [2] illesztett görbe is látható. Ez a mérési pontosságnak megfelelõen illeszkedik. A 5. ábrán 500 A átfolyó áram esetén a mért adatokból számított hõmérsékletkülönbség alakulása látható különbözõ szélsebességû levegõhûtésnél állandósult állapotban. Sajnos a szél hûtõ hatása nem adható meg matematikailag zárt formulában, de a vonatkozó irodalom [3] megemlít egy közelítõ összefüggést, amely bizonyos körülmények között (ezek esetünkben teljesülnek) jó becslést ad. Az elõbbiek szerint a szél sebessége és a kialakuló hõmérséklet-különbség között a következõ arányosság áll fenn:. Az ábrán ebben az esetben is szerepel a legkisebb négyzetek módszerével illesztett függvény. Az illeszkedés megfelel az elvárt pontosságnak. Itt meg kell jegyezni, hogy a préselt szorító geometriai mérete befolyásolja a szélhûtés tulajdonságait, ezért a mérés számszerû adatait az alkalmazás elõtt felül kell vizsgálni. A napsütés befolyásoló hatása XIV. évfolyam, 2. szám A fenti mérések alapján arra a következtetésre juthatunk, hogy a hõmásvédelemnek a levegõ-hõmérséklet helyett alapjelként az árammentes munkavezeték hõmérsékletét kell felhasználnia. A szél hatásával pedig mindenképpen érdemes számolni, hiszen ez a felsõvezeték terhelhetõsége szempontjából egy olyan nagy jelentõségû paraméter, mint az egyvezetékes/kétvezetékes táplálás megkülönböztetése. A szélhatárérték-paramétert is ugyanúgy az irányítástechnikai rendszer kezelhetné és továbbíthatná a hõmásvédelemnek, mint amazt. A szélsebesség mérése a felsõvezetéki hálózat mentén már eddig is indokolt lett volna, hiszen egyre gyakoribbak a viharos szelek okozta üzemzavarok, és az esetenkénti sebességkorlátozások elrendelésének is objektív adatok alapján kellene történnie. A szélsebességadatok to- 17

20 6. ábra Fényes és oxidálódott felületû munkavezeték, valamint a levegõ hõmérsékletének változása egy napsütéses nap során. ( ) 7. ábra Fényes és oxidálódott felületû munkavezeték, valamint a levegõ hõmérsékletének változása egy olyan napon, amikor 9 és 16 óra között esõs idõ volt. ( ) vábbítását a jelenlegi FET adatátviteli csatornákon lehetne megoldani, ha olyan helyekre telepítjük a mérést (fázishatár, vasútállomás, alállomás), ahol FET-es objektumok mûködnek. Ez a meteorológiai adatgyûjtés vasutas szemmel lehet, hogy kissé szokatlannak tûnik, de ha az autópályák mentén sorra vannak az üzemeltetés biztonságát segítõ meteorológiai állomások, akkor a vasút mentén miért ne lehetne? A feldolgozást (átlagolás, határértékképzés, naplózás) az üzemelõ SCADA-rendszerekkel gond nélkül igen alacsony többletköltséggel lehet megvalósítani. Ha komolyan gondoljuk a felsõvezeték maximális kihasználását, akkor az alállomási védelemnek a környezeti hõmérséklet mellett más idõjárási adatokat is folyamatosan figyelembe kell vennie, ami további fejlesztéseket igényel. Irodalomjegyzék: [1] Dr. Simonyi Károly, Dr. Zombory László: Elméleti Villamosságtan, Mûszaki Könyvkiadó, Budapest, [2] John R. Wolberg: Prediction Analysis, D. Van Nostrad Company Inc., Toronto, [3] Dr. Imre László: Hõátvitel-elmélet és áramlástan, Tankönyvkiadó, Budapest, Überlastschutz des Oberleitungsnetzwerks unter Berücksichtigung des steigenden Leistungsbedarfs Die Anzahl wegen Überlastung erfolgter Schutzabschaltungen muss im Oberleitungsnetzwerk der MÁV AG deutlich reduziert werden. Die momentane Belastbarkeit eines gegebenen Oberleitungsabschnittes wird in erster Linie wegen Erwärmung beschränkt. Deshalb ist für die Ausnutzung der noch sicheren, maximal zulässigen Belastbarkeit ein sehr gut eingestellter thermischer Überlastschutz der Oberleitung notwendig. Um das thermodynamische Verhalten der Oberleitung unter reellen Umständen prüfen zu können, wurde ein Gerät für die Sammlung der Messdaten von Arbeitsleitungen entwickelt. Die vorangegangene Labortests des Gerätes lieferten sehr interessante Ergebnisse: einige Wetterphänomene, vor allem der Wind und die Sonnenstrahlung, haben den Prozess Erwärmung Abkühlung viel stärker beeinflusst, als erwartet. Deswegen lohnt es sich nicht, mit den Feldmessungen zu beginnen, solange an den Messpunkten die Windstärkemessung nicht ausgebaut ist. Wenn die maximale Ausnutzung der Oberleitung ein ernster Vorsatz ist, dann muss der digitale Oberleitungsschutz neben der Umgebungstemperatur auch andere Wetterdaten permanent berücksichtigen. Dies erfordert weitere Entwicklungsarbeit. Overload protection of the overhead line network considering growing throughput demand The number of safety disconnections on the overhead line network must be significantly reduced. The loadibility of a given strip of overhead line is limited primarily by heating. Therefore, protection against overheating must be calibrated carefully in order to utilize maximum loadibility of the line. Special data collection devices were designed to examine the overhead line s thermidinamic characteristics. Preliminary testing in laboratory conditions yielded interesting results. Some weather conditions, such as wind and sunshine, are more important in the heating-cooldown process than anticipated. Before field testing can begin, must these factors, such as wind speed, be included in the measurements. If we aim to make the best use of the loadibility of the overhead lines, then the safeties, apart from temperature, will have to take other weather conditions into account, which, of course, needs futher development. 18 VEZETÉKEK VILÁGA 2009/2