автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Методика построения центра управления локомотивным парком

Международный межакадемический союз На правах рукописи

Перфильев Дмитрий Павлович

МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ЦЕНТРА УПРАВЛЕНИЯ ЛОКОМОТИВНЫМ ПАРКОМ

Специальность: 05.02.22 - Организация производства

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада.

Москва 2012 г.

Работа выполнена в ОАО «Российские железные дороги»

Научный руководитель:

доктор технических наук, Начальник отдела разработки новых грузовых вагонов Департамента технической политики ОАО «РЖД», Шпади Дмитрий Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Спиридонов Эрнст Серафимович доктор технических наук, профессор Коваленко Николай Иванович

Защита состоится « ч п. 2012 года на заседании диссертационного совета Д.011.024.МАИ 032 Высшей Межакадемической аттестационной комиссии.

С диссертацией в форме научного доклада можно ознакомиться в диссертационном совете Д.011.024.МАИ 032.

Автореферат разослан.

//Г/-/- 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Г.Е. Лазарев

.(..иМ.'М^! :,-..]'■;:; 1'Л И11ЛЯ 1 КА

_?с_] 2.______

ОЬЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЬОТЫ

Актуальность проблемы

Наращивание эффективности использования локомотивного парка является одной из задач реформирования отрасли. Между тем отсутствие четкого, централизованного управления локомотивами, усугубляемое низкой надежностью их технических средств, резко снижают провозные возможности Российских железных дорог. Приведем статистику отказов ходовой части локомотивов.

В 2008 году количество отказов технических средств составило 24 337 случаев по сети железных дорог. В 2009 и 2010 годах эти цифры соответственно составили 21 161 и 21 601 случаев.

Не менее показательна статистика характеризующая долю отказов по вине локомотивного комплекса от общего количества отказов по сети: 2008 г.- 36,0% ; 2009 г. - 35,8%;2010 г.- 35,6%;2011 г.- 34,9%

Отказы технических средств локомотивов не только снижает провозную способность отрасли, ее экономическую эффективность, но и приводят к крушениям и авариям грузовых и пассажирских составов.

Казалось бы, выверенная до мелочей современная стратегия безопасности перевозок не исключает крушений, которые приносят не только громадные экономические потери, но и, что самое страшное и непозволительное, приводит к человеческим жертвам. Мировая и отечественная статистика, к сожалению, подтверждает вышесказанное.

Следует заметить, что вынужденная остановка локомотива по технической неисправности ведет к простою 75 грузовых вагонов.

Вышесказанное показывают, что проблема создания центра управления локомотивным парком позволит, не только должна увеличит эффективность его работы, но и приблизит реализацию функциональной стратегии обеспечения гарантированной безопасности и надежности перевозочного процесса за счет снижение отказов технических средств на 5% ежегодно, приняв за отсчетный показатель 2010 год.

з

Цели и задачи исследования.

Целью данной работы являются исследования, направленные на разработку методики построения центра управления локомотивным парком.

В связи с этим:

1. Проведен анализ систем мониторинга, применяемых на железнодорожном транспорте.

2. Установлены базовые принципы при создании центра управления локомотивным парком.

3. Исследованы и приняты основные задачи и требования, предъявляемые к центру управления локомотивами.

4. Установлен состав центра управления локомотивами.

5. Разработана структурно-функциональная схема центра мониторинга локомотивов в режиме реального времени.

6. Предложена и апробирована информационно-управляющая система между центром и локомотивами.

7. Разработаны характеристики системы мониторинга локомотивного парка в режиме on-line.

Научная новизна диссертации.

Научную новизну диссертации составляют:

1. Разработка методики построения центра управления локомотивным парком на основе мониторинга технического состояния локомотивного парка в режиме on-line.

2. Предложено системное построение мониторинга для организации центра управления локомотивами.

3. Разработаны схемы динамического и прогнозного мониторингов для локомотивов.

4. Построена модель итеративного процесса определения скорости дрейфа зарождающихся дефектов ходовых частей локомотивов.

5. Разработана структурно-функциональная схема центра мониторинга локомотивов в режиме реального времени.

6. Определен ресурс КМБ локомотива на основе прогнозного мониторинга.

7. Разработан алгоритм адресного выделения браковочных признаков локомотива в режиме on-line.

Практическая значимость работы.

В процессе выполнения диссертационного исследования определены реальные технические и научные направления, по которым в настоящее время создается дорожный центр управления локомотивами.

Структура и объем работы.

Научный доклад состоит из четырех глав, заключения, списка научных трудов по выполненной теме и списка использованной литературы.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ НАУЧНОГО ДОКЛАДА Глава 1. Постановка задачи.

Согласно прогнозу ГИПРОТРАНСТЭИ потребность в локомотивах для обеспечения перевозок составила в 2010 году 16013 единиц, но по мере преодоления кризиса в 2020 году количество локомотивов должно быть доведено до 20 000 единиц.

Сегодня прослеживается острая нехватка локомотивов, что может явиться серьезным тормозом для экономического роста страны. Недостаток локомотивной тяги усугубляется серьезным ее износом. Износ тепловозов составляет от 70% до 90 % и ситуация будет только обостряться.

Необходимо изменять тенденцию старения локомотивного парка. Основная часть локомотивов, эксплуатируемых на сети железных дорог России, построена по техническим требованиям 60-80-х годов, технико-экономические параметры которых не отвечают современным требованиям. Система обновления локомотивного парка была разрушена в начале 90-х годов в связи с прекращением закупок тягового подвижного состава и нарушением межгосударственных связей.

При планировании обновления парка необходимо исходить из технических условий и срока эксплуатации каждого типа локомотивов. Например, с 2013 года начнут выходить за срок службы грузовые электровозы переменного тока самой массовой серии ВЛ80С. Грузовые электровозы постоянного тока ВЛЮ отработают своё в течение 2010-2016 годов.

Что касается пассажирских электровозов, машины переменного тока выйдут за предельные сроки службы в течение 2010-2016 годов. С пассажирскими электровозами постоянного тока дела обстоят ещё хуже -практически все серии электровозов работают сверх нормативов.

Парк тепловозов, как пассажирских, так и грузовых, также испытывает серьёзные трудности. Предельная дата эксплуатации без ремонта и модернизации - 2015 год.

Основное количество маневровых тепловозов выйдет за сроки эксплуатации до 2019 года.

Поэтому одним из приоритетов развития железнодорожного транспорта России сегодня - это приобретение парка тягового подвижного состава с улучшенными техническими характеристиками, повышенными показателями надёжности и безопасности, планомерное снижение стоимости жизненного цикла приобретаемого подвижного состава и железнодорожной техники.

Наряду с новыми моделями локомотивов необходимо решить и задачу приведения магистральной инфраструктуры в нормативное состояние. Наличие значительного объема основных фондов инфраструктурных хозяйств, находящихся за пределами срока службы, сдерживает реализацию всех заложенных в новые модели локомотивов возможностей. Например, наличие значительного количества пути с просроченным капитальным ремонтом ограничивает скорость и вес поездов, снижает количество пар поездов на таких участках, не позволяет реализовать в полной мере тяговые возможности новых моделей локомотивов. В результате перечисленных издержек закупка новых дорогих локомотивов не решает проблему модернизации, т.к. срок окупаемости их будет увеличен из-за перечисленных выше ограничений.

К настоящему времени на российских железных дорогах сформировался значительный дефицит тягового подвижного состава, доходящий до 20% от необходимой численности.

Поэтому возрастающая потребность ОАО «РЖД в локомотивах в большей степени удовлетворяется за счет модернизации и продления ресурса локомотивов существующего парка.

Практика эксплуатации локомотивов показывает, что данные направления могут координально улучшить использование локомотивного парка, только путем создания центра управления локомотивным парком.

В постановочном плане должна быть решена проблема путем прямого, активного управления эксплуатации локомотивов на базе двух технологических платформ:

- использование навигационных технологий, т.е. знание в реальном масштабе времени дислокацию каждой единицы тягового состава;

- создание прогнозного мониторинга технического состояния, в первую очередь ходовых частей локомотива на основе раннего выявления зарождающихся дефектов, скорости их нарастания (дрейфа) и определение реального остаточного ресурса локомотива в любой координате его транспортной траектории.

Предлагаемое исследование строится на основе глубокой интеллектуализации железнодорожного транспорта, конечной целью которого является организация прямого управления локомотивным парком на основе интегральной совокупности современных диагностических методов, выстроенных в режиме мониторинга, обеспечивающего высокую достоверность технического состояния локомотивов в режиме on-line.

За технологическую основу работы приняты методы акустической эмиссии, виброакустики и теплового контроля. Дальнейшие исследования направлены на решение задач по разработке систем мониторинга высокого разрешения, результатом которых является создание центров управления локомотивным парком.

Гпава 2. Классификация диагностических методов и их трансформирование в инструмент управления локомотивным парком. Статический мониторинг.

Исходя из поставленной задачи, диагностические методы можно представить в виде трех самостоятельных классов: стационарные, постовые и бортовые.

Стационарный класс является основой статического мониторинга и охватывает собой диагностику подшипников, буксовых узлов, колесных пар, колесно-моторных и колесно-редукторных блоков с организацией на выходе центра управления ремонтом этих узлов и механизмов в условиях ремонтных заводов и депо.

Постовой класс является переходным от статического мониторинга к динамическому. Поскольку он диагностирует техническое состояние локомотива не постоянно, а «разорвано» во времени.

Этот класс диагностики следует отнести к разряду квазидинамическому и он реализует все три диагностических метода в прирывном режиме: температуру нагрева колеса, тормозных колодок, буксовых узлов, механическое состояние подшипников и наличие зарождающихся трещин в колесных парах.

Бортовой класс диагностических систем является наиболее сложным, так как в процессе движения локомотива должен контролироваться весь комплекс узлов ходой части локомотива. При этом реализуется две сложнейшие функции:

- отслеживание приближения контролируемых параметров механизмов и узлов к пороговым их значениям с выдачей при необходимости тревожной информации машинисту и в систему управления верхнего уровня;

- определение остаточного ресурса на основе вычисления скорости дрейфа выявленных дефектов.

Первая функция направлена на возможность предотвращения аварийных ситуаций и является основой центра управления безопасностью движения локомотивов.

Вторая функция обеспечивает оптимальную эксплуатационную стратегию использования локомотивного парка, за счет определения остаточного ресурса в режиме on-line.

Разработанная классификация приведена на схеме.

В представленной классификации наиболее отработан статический мониторинг, который широко применяется на ремонтных предприятиях железных дорог Российской Федерации.

Статический мониторинг охватывает диагностику подшипников (рис.1) и контроль подшипников и буксовых узлов на колесной паре (рис.2).

Рис. 1 Рис. 2

Система диагностики подшипников в отличие от применяемых сегодня моделей (рис. 1а) исключает применение усилителей за счет совмещения пьезодатчика в едином конструктиве с усилителем оформленным в полупроводниковом исполнении (рис.16). Данная система в автоматическом цикле контролирует полностью все элементы подшипника, включая и неподвижное наружное кольцо (рис.1 в). Помимо этого интеллект системы исключает повторное измерение подшипников под разными номерами (рис.1 г).

Рис. 1а

Рис. 16

Ч»С10ТЯ Гц

Рис.1 г

Система диагностики колесных пар в отличие от применяемых сегодня моделей (рис.2а) исключает применение усилителей за счет совмещения пьезодатчика в едином конструктиве с усилителем оформленным в полупроводниковом исполнении (рис.26). Данная система в автоматическом цикле контролирует полностью все элементы подшипника буксового узла колесной пары, включая буксовые узлы с кассетными подшипниками, за счет наличия осевого нагружения (рис.2в). Помимо этого интеллект системы

исключает повторное измерение подшипников колесных пар под разными номерами (рис.2г).

Частота. ГЦ

Рис.2г

Мониторинг технологии ремонта (рис.3) строится на пооперационном статистическом анализе результатов непрерывного диагностирования производственного процесса с выработкой управляющих решений, в случае определения отклонений от контролируемых норм (рис.4). Система включает в себя компьютер и подключенные к нему диагностические стенды.[2]

Рис.3

И Автораэмер диаграммы [71 Горизонтально Выходкой контроль подшипников на стенда; Стенд: СВП-01

Диагностируемся типы -. Стенд : СВП-01 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Показатель качества

30-2Э2728Л1М 30-23272БЕ 1М мои 30 232728Л1М мое < >

-'-"•••Х- • "" " ""*•

0 И1С

ль 2007 Август 2007 Септябрь 2007 Октябрь 2007

Рис.4 16

Гпава 3. Динамический мониторинг.

Динамический мониторинг строится на основе постовых и бортовых комплексов.

Постовой мониторинг.

Мониторинг диагностики колесных пар на основе акустической эмиссии определяет зарождающиеся трещины. Процесс диагностики происходит при нагружении колесной пары массой двигающегося локомотива.[3] При этом акустоэмиссионные датчики непосредственно крепятся к рельсам, (рис.5)

Рис.5

Мониторинг медленного отхода колодок от колеса (рис.6), за счет включения кратковременного торможения с последующим непосредственно перед проходом колесных пар мимо выносных модулей, контролирующих температуру нагрева колесных пар. В случае выявления таких колесных пар номер забракованного вагона считывается системой технического зрения (рис.7). Как нормальный отход, так и зависание колодок при кратковременном торможении фиксируется системой с цифровым и графическим отображением (рис.8).[4]

Выносной модуль левого канала

Выносной модуль правого канала

65966343

Рис.6

— - отсутствие контакта тормозной колодки с колесом

— - наличие контакта тормозной колодки с колесом

Рис.7

200 180 160 140 120 100 80 60 40

Мониторинг, диагностирующий работу подшипников на основ* измерения акустической информации микрофонной решеткой (рис.9) позволяет определять все основные дефекты подшипников при движени! грузового состава. Номер грузового с забракованным подшипнико!\ фиксируется техническим зрением. Обработка диагностической информацш позволяет определить величину гарантированного безостановочного пробег!

I, прогнозного безаварийного пробега 2 и прогнозного суммарного запаса I ТКМ 3= 1+ 2 (рис. 10). [5]

Рис.9

сс -с

чп ІІ ч

Пороговый уровень тревоги - 90 с!В

п н

и ф

1£ 88

Н7

ь

- ЙЛ 2

< 85

В1

Л

1/1

/

У

у

1 2 3 4 5 67

Е!

8

Номера диагностических постов

Рис.10

V

о

о р.

с

Квазидинамический мониторинг не обеспечивает полную, исчерпывающую информацию в режиме реального времени о техническом состоянии ходовых частей локомотива. Это означает, что не выполняется одно из основных условий организации центра управления локомотивным парком. Этому условию отвечают бортовые системы динамического мониторинга, работающие в непрерывном режиме и одновременно использующие виброакустику, акустоэмиссию и тепловой контроль.

Акустоэмиссионный контроль локомотивов является весьма привлекательным, так как сам локомотив инициирует напряженное состояние в контролируемых КМБ работу источников акустической эмиссии.

При этом система мониторинга в движении КМБ локомотивов на основе акустоэмиссии должна состоять из:

• датчиков акустической эмиссии;

• датчики угла поворота колесной пары;

• устройства сбора и первичной обработки данных на базе промышленного компьютера;

• устройства точного позиционирования;

• устройства точного хранения и передачи данных.

• программного обеспечения с автоматической постановкой диагноза со степенью опасности выявленных дефектов,

и отвечать следующим требованиям:

• должна быть решена проблема выделения полезного сигнала из общего шума при движении состава;

• система динамического мониторинга должна иметь динамический диапазон до 110 дБ с временным интервалом в 1 мкс;

• определение времени прихода сигналов и с какой колесной пары, вплоть до точки контроля;

• перечень дефектов, которые система должна выявлять:

- внутренние, по всему объему металла дефекты колеса;

- внутренние, по всему объему металла дефекты оси;

• выявлять и регистрировать развивающиеся дефекты металлургического и эксплуатационного происхождения по всей поверхности элементов колесных пар, кроме того уметь классифицировать данные дефекты по степени их опасности для контролируемого объекта;

• система должна обладать высокой чувствительностью к растущим дефектам относительно других методов;

• система должна выявлять дефекты независимо от геометрической формы, положения и ориентации.

Характерные особенности и достоинства системы диагностики элементов колесных пар качения на основе метода АЭ.

• Разрешение дефектов по времени в 5-7 раз быстрее, чем при вибродиагностике.(рис.11)

Время, с

Пороговые значения (предельные) дефекта Температурный порог

Виброакустический порог

Акустоэмиссионный порог

Акустоэмиссионный мониторинг колесных пар на наличие зарождающихся трещин при движении поезда является одной из ключевых задач исследования. Ни один из известных акустико-эмиссионных датчиков не позволяет снимать информацию с двигающихся объектов, так как при этом требуется обеспечить надежный контакт с диагностируемым изделием. Для этого серийный датчик был «расчленен» на две составляющие конструктообразующие константы (рис.12).

Рис.12

Первая часть отвечает за снятие информации с вращающейся колесной пары с обеспечением надежного акустического контакта. Вторая часть принимает дистанционно информацию первой части датчика и передает ее в

вычислительный комплекс для идентификации результатов диагностики (рис.13).

Рис.13

Выделение полезного сигнала проводится по сложнейшим алгоритмам и программными средствами фильтрующими паразитные сигналы подшипников и других источников шума (рис.14).

Рис.14

Посредством индуктивной связи между датчиками происходит электропитание и съём диагностической информации. Наиболее удобным местом для установления датчика и обеспечения надежного акустического контакта является центр оси колесной пары (рис.15).

Динамический мониторинг на основе вибродиагностики функционирует совместно с акустоэмиссионной диагностической системой.

Она включает в себя комплект датчиков (пьезоакселерометры, температурные и акустоэмиссионные). (Рис 16) Локомотив

- ж

ее ' *

ж

> -т.

1

. 4;

1 гт^;:.:^]

• - совмещенные датчики вибрации/температуры

• - акустико-эмиссионные

датчики

1 - бортовой компьютер

2 - устройство сбора информации

Рис.16

В процессе движения локомотива информация поступает от датчиков в интеллектуальный программно-аппаратный комплекс, размещенный в кабине машиниста. Комплекс отслеживает приближение реальных параметров узлов КМБ к его пороговым значениям (Рис. 17).

Д - диагностический симптом-,

Д - предельно допустимое значение;

Д0 - порог зарождения дефекта;

5 - пробег, км.

- приработка;

- нормальное состояние; Бз - развитие дефекта;

54 - деградация

При этом алгоритм реализует три степени защиты: нормальное состояние, момент зарождение дефекта и рост дефекта, величина которого превышает допустимые граничные значения. Превышение данного порога приводит к поломке узлов локомотива и к возможности возникновения аварийных ситуаций. (Рис. 18)

Рис.18.

Но динамический мониторинг не решает еще одну основную задачу центра управления локомотивами — информацию в реальном времени о техническом состоянии локомотива. Прогнозная диагностика реализуется на основе расчета скорости нарастания (дрейфа дефекта).

Прогнозная диагностика предусматривает дальнейшее развитие динамического мониторинга. (Рис.19).

5 - пробег, тыс. км;

52 - нормальное состояние; 5'з - развитие дефекта;

5„р - участок прогноза

Рис.19

При этом аппаратная часть системы остается неизменной, а создается сложнейший программный продукт, позволяющий не только выделить дефект, но и отслеживать скорость его деградации. Имея в базе данных граничные браковочные признаки и их численные характеристики, а также зная характер дефекта и скорость его деградации, определяется важнейшая характеристика ходовых частей локомотива - остаточный ресурс, который одинаково успешно встраивается, как в центр управления локомотивами, так и в систему управления безопасности перевозок.

Алгоритм диагностики КМБ позволяет с использованием навигационных технологий, банка данных рельсового пути и результатов вибродиагностического мониторинга буксовых узлов при его реализации четко фиксировать в реальном режиме времени техническое состояние КМБ в целом и прогнозировать, с учетом скорости дрейфа дефекта, его остаточный ресурс.(рис.20)

Рис.20

Моделирование прогнозного процесса включает в себя пять основных этапов и в данном расчете принимает форму интерактивного процесса.[7] [8] Процесс включает следующие этапы:

> Постулирование общего класса моделей. Для достижения цели из взаимодействия теории и практики выбирается полезный класс моделей.

^ Идентификация модели. Вследствие обширности класса моделей для непосредственной подгонки к данным применяются «грубые» методы идентификации подклассов этих моделей, которые позволяют выбрать соответствующие экономичные (в смысле числа неизвестных параметров) подклассы моделей.

> Оценка параметров модели. Пробная модель подгоняется к данным использованием более точных итеративных методов оценивания ее параметров.

> Диагностическая проверка на адекватность модели. Проверка выявляет возможные дефекты подгонки и устанавливает их причины. Если дефекты не обнаружены, модель готова к использованию. При обнаружении дефектов итеративные циклы идентификации, оценок и диагностической проверки повторяются до тех пор, пока не будет найдено подходящее представление модели.

> Использование модели для прогноза. Модель постоянно оценивается на удовлетворительность совпадений полученных ранее прогнозных значений и измеренных значений определяющего параметра при достижении соответствующих значений аргументов прогнозной модели. При обнаружении существенных несовпадений итеративные циклы идентификации, оценок и диагностической проверки повторяются до тех пор, пока не будет найдено подходящее представление модели. Вычисленные ранее параметры модели используются в качестве начальных значений при построении актуальных значений ее коэффициентов.

Считаем, что определяющий параметр представляется системой для анализа и прогноза через равные промежутки пройденного пути и пусть -наблюдаемое значение этого параметра, соответствующего I - делению шкалы километража. Введем операторы:

Оператор сдвига назад , определяемый как ¿2, = • Тогда В" = 2г т .

Оператор сдвига вперед р = , задаваемый как р = . Тогда р"2, = 2.....-

Разностный оператор со сдвигом назад = г, ~ = Ц ~ В ^ г,-

Оператор суммирования 8, выражаемый как

5 = = г, + + ■■- = ( 1 +В + & + = 2, =

Пороговое значение определяющего параметра лежит выше его значений на этапах жизненного цикла диагностируемого механизма «Приработка» и «Нормальное функционирование», на которых действует установленный регламент планово-предупредительного ремонта. Для определения факта устойчивого превосходства определяющим параметром

порогового значения введем нижнюю границу д = Ао~ А\> начиная с

которой система начинает детальный анализ поведения механизма. Значения ниже д при построении прогнозной модели не учитываются.

Введем счетчики п, / = Г~4, для регистрации числа измерений определяющего параметра, попадающих соответственно в интервалы

Аа = - Л,У Счетчики начинают изменяться при первом попадании значения определяющего параметра в какой-либо интервал ^ /е {2.3,4}. После попадания измеряемого параметра в интервал либо принадлежности моды вариационного ряда к интервалу ^ бортовая система выполняет построение прогнозной модели и производит по ней соответствующие расчеты. Превосходство определяющим параметром предельного значения (возможно случайное) инициирует машинисту предупредительный сигнал о переходе соответствующего механизма в стадию жизненного цикла «Развитие дефекта».

Гпава 4. Центр управления тяговым составом на основе мониторинга технического состояния локомотивного парка в режиме on-line.

Разработка центра управления локомотивами строится на двух основных базовых принципах:

- дислокация локомотива в режиме on-line

- реальный ресурс технического состояния локомотивов в режиме on-line

Основные задачи центра:

- прием диагностической информации с локомотивов;

- сбор данных о контролируемых параметрах критических узлов локомотивов;

- обработка поступающей информации;

краткосрочное и дальнесрочное прогнозирование технического состояния локомотивов;

отображение оперативной информации о местонахождении и техническом состоянии (с учетом прогнозов) локомотивов в режиме реального времени на средствах коллективного видеонаблюдения;

- выработка вариантов управления ситуациями;

- передача команд управления на локомотивы;

- формирование отчетов вышестоящим органам управления «РЖД».

К основным требованиям центра были отнесены:

- масштабируемость обеспечивает наращиваемость вычислительных мощностей составных технических средств с целью повышения производительности, объема решаемых задач и количества рабочих мест центра;

-диагностируемость обеспечивает непрерывный контроль и диагностика технического состояния составляющих технических средств центра;

- отказоустойчивость обеспечивает круглосуточное непрерывное функционирование центра и сохраняться работоспособность при отказе отдельных составляющих технических средств;

- технические средства должны быть дистанционно конфигурируемыми и управляемыми;

- передача информационных данных между локомотивом и центром управления локомотивной тягой обеспечивается по радиоканалу. (Рис.24)

ЦЕНТР УПРАВЛЕНИЯ ЛОКОМОТИВНОЙ ТЯГОЙ

Секция 1

Wi-Fi Точка доступа

Рис.24.

В состав центра входят следующие технические средства:

- сервер сбора данных со шлюзами: GSM и Ethernet;

- база данных;

- сервер краткосрочного и дальнесрочного прогнозирования эксплуатации локомотивов;

- сервер контроля состояния технических средств;

- сервер управления отображением оперативной информации;

- сервер удаленного доступа;

- рабочее место оператора (администратора);

- рабочее место диспетчера.

Разработанная структурно-функциональная схема центра управления локомотивами приведена на рис.25.

Рис.25

Разработанный центр управления локомотивной тягой имеет следующие технические характеристики:

1. Количество параметров, контролируемых на локомотиве - 64.

2. Диапазон контролируемых вибраций, Гц: 3 -г- 10000.

3. Диапазон контролируемых ускорений, м/сек2: 0.05-г- 400.

4. Частотный диапазон, 50 кГц - 2 МГц.

5. Диапазон контролируемых температур, °С: -40-5- 150.

6. Методы: акустоэмиссия, вибродиагностика.

7. Информационный обмен между бортовыми компьютерами локомотива - WiFi.

8. Двухсторонний информационный обмен между локомотивом и центром - GSM.

Разработанный центр управления локомотивной тягой позволил службе реализовать систему качественного ремонта и эксплуатации тягового состава.(Рис.26)

Рис.26

Помимо этого центр позволяет реализовать систему управления на основе совмещенных трех типов мониторинга рис.27.

Используя локомотив как носитель бортового диагностического комплекса и его массу, которая обеспечивает нагрузку на колесные пары и рельсы в процессе акустического мониторинга, выстроена система комплексной оценки как ходовой части локомотива, так и рельсового полотна в реальном режиме времени. (Рис.28)

Коррекция МО

Рис.27. Схема центра управления локомотивами на основе совмещенного мониторинга

сигнал в локомотив

Рис.28. Адресная идентификация дефектов локомотива

Опытная эксплуатация пилотного проекта центра управления локомотивами на Горьковской дороге позволила получить следующие показатели:

• Сокращение количества неплановых остановок поездов на 30 %

• Сокращение количества регулировки при эксплуатации линейных технических средств на 60 %

• Сокращение времени на обслуживание и ремонт технических средств на

40%

• Удлинение контрольных плеч для выявления ранней стадии развития отказа в 2 - 3 раза

• Сокращение затрат на заводской ремонт за счет раннего выявления дефекта на 15 %

• Повышение безопасности движения поездов путем сокращения вероятности возникновения опасных ситуаций и повышение вероятности обнаружения опасных дефектов на 30 - 40 %

Заключение по результатам выполненной работы.

1. Проведен анализ систем мониторинга, применяемых на железнодорожном транспорте.

2. Установлены базовые принципы при создании центра управления локомотивным парком.

3. Исследованы и приняты основные задачи и требования, предъявляемые центру управления локомотивами.

4. Установлен состав центра управления локомотивами.

5. Разработана структурно-функциональная схема центра мониторинга локомотивов в режиме реального времени.

6. Предложена и апробирована информационно-управляющая система между центром и локомотивами.

7. Разработаны характеристики системы мониторинга локомотивного парка в режиме on-line.

8. Разработка центра управления тяговым составом на основе мониторинга технического состояния локомотивного парка в режиме on-line.

9. Предложена двухплатформная система организации центра управления локомотивами.

10. Разработаны схемы динамического и прогнозного мониторингов для локомотивов.

11. Построена модель итеративного процесса определения скорости дрейфа зарождающихся дефектов ходовых частей локомотивов.

12. Разработана структурно-функциональная схема центра мониторинга локомотивов в режиме реального времени.

13. Определен ресурс КМБ локомотива на основе прогнозного мониторинга.

14. Разработан алгоритм адресного выделения браковочных признаков локомотива в режиме on-line.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Классификация центров мониторирования в основе которых заложены методы вибродиагностики. ДЦНТИ. 2010 год. Н.Новгород.

2. Динамический мониторинг локомотивов на основе применения совмещенных датчиков. ДЦНТИ. 201 I год. Н.Новгород.

3. Тройственный характер мониторирования для постовых и бортовых диагностических комплексов. ДЦНТИБ. 2012 год. Н.Новгород.

4. Методика построения центра управления локомотивным парком.

Список использованной литературы

1. Траитина С.В. и др. Комплекс вибродиагиостики буксовых узлов колесных пар подвижною состава. Патент №91430, 2009 г.

2. Десятников B.C. и др. Способ вибролмагностикн ответственных механических узлов и оборудование железнодорожного подвижного состава. Решение о выдаче патента 2011 г.

3. Э.С. Горкунов. С.Ю. Митропольская, Л.Л. Осннцева. Д.И. Вичужапии. «Исследование деформации и опенка напряжений в материалах с упрочнённым поверхностным слоем магнитными методами» Физическая мезомеханика. 12 2 (2009) 95 -104.

4. Ломакин И.С. Динамический мониторинг функционирования тормозной системы. ДЦНТИ. Нижний Новгород. 2010 г.

5. Иванов А.О. Постовые диагностические комплексы - основы перехода от реактивного к проактивному характеру управления перевозок. ДЦНТИ. Нижний Новгород, 2010 г.

6. Виноградов А.Ю. Проблемы разрушения и анализ механизмов акустической эмиссии в сталях, применяемых в железнодорожной отрасли. Отчет ОАО «Центра программных разработок» г. Саров, 2011 г.

7. И.И. Елисеева, М.М. Любашев. Общая теория статистики. Ж. «Финансы и статистика». М. 2002 г.

8. В.М. Гусаров. Теория статистики. Ж. «ЮНИТИ». М. 2001 г.

9. V.V. Murav'ev, M.V. Murav'ev, and T.V. Murav'ev. The Possibilities jГ Acoustic Emission Testing of Rails during Exploitation. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2008. Vol. 44, No 1, pp. 35 -40.

10. V. Muraviev, T. Muraviev. Diagnostics of Railway Objects using Acoustic Emission Technique. NDT for Safety. Nov. 07 - 09, 2007, Prague, Czech. Rep.

11. D.V. Fedorov. Determination of the Effectiveness of Lubricants for Locomotive Bearing Units by Means of the Acoustic - Emission Method. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2003, Vol. 39, No 3, pp. 198-200.

2012248982

2012248982