автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Разработка и применение компьютерной измерительной системы для испытаний тепловозов

На правах рукописи

РГБ ОД

2 8 ПОП 2000

ГРИГОРОВИЧ Дмитрий Николаевич

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ТЕПЛОВОЗОВ

Специальность 05.22.07 -Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2000

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта

Научный руководитель - кандидат технических наук

Фофанов Глеб Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Грищенко Александр Васильевич (ЛИИЖТ) кандидат технических наук

Подшивалов Алексей Борисович (ВНИИЖТ)

Ведущее предприятие - Приволжская железная дорога

Защита состоится 2 7 июня 2000 г. в <3 часов на заседании диссертационного совета Д 114.01.02 при Государственном унитарном предприятии Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта по адресу: 129851, Москва, 3-я Мытищинская ул., д.Ю, в Малом конференц-зале.

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке института.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу диссертационного совета института.

Автореферат разослан М4,е) 2000 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук ■ Гребенюк

0М&МЧ-С-54)5; о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из важнейших задан железнодорожного транспорта является экономия нефтепродуктов. В тепловозном хозяйстве эта задача решается внедрением новых высокоэкономичных энергетических установок на локомотивах, топливосберегающих технологий вождения поездов, усовершенствованных процессов ремонта и обслуживания тепловозов и комплекса других мероприятий. В ряду этих мероприятий ключевое место занимает контроль теплотехнического состояния силовых агрегатов тепловоза и, в первую очередь, дизеля, позволяющий объективно оценить качество при проведении послеремонтных реостатных испытаний. Разработка и создание систем технического диагностирования направлены на повышение эксплуатационной надежности и экономичности тепловозных дизелей при минимальных экономических затратах.

Вопросам диагностирования тепловозных дизелей посвятили свои труды видные отечественные ученые и специалисты, среди которых Е.А. Никитин, Е.С. Павлович, А.Э. Симеон, А.З. Хомич, Е.Е. Коссов, Л.В. Станиславский, Э.А. Улановский, Э.Д. Тартаковский, П.П. Пархоменко, С.Г. Жалкин, Э.А. Пахомов, Г.А. Фофанов, Ю.Е. Просвиров, Я.Ю. Гельфонд, А.Б. Подшивалов. Немало разработок по созданию диагностических систем для испытаний тепловозов выполнено коллективами ученых и специалистов ВНИИЖТа, ВНИТИ, МИИТа, ПГУПС (ЛИИЖТа), ОмИИТа, СамИИТа, ПКБ ЦТ МПС и др.

В процессе эксплуатации тепловозных дизелей происходят необратимые изменения в их конструкции, которые приводят к ухудшению технического состояния, к постоянным или внезапным отказам. Принятая в локомотивном хозяйстве система планово-предупредительного обслуживания и ремонта дизелей имеет недостатки:

- ремонтно-регулировочным работам часто подвергается двигатель, находящийся в удовлетворительном состоянии и не нуждающийся в таких работах;

- наступивший в период эксплуатации скрытый отказ устраняется только во время регламентных работ.

Указанные недостатки устранимы при использовании современных высокоэффективных технологий диагностирования тепловозов и тепловозных дизелей, основанных на применении компьютерных измерительных

систем. Применение таких систем позволяет перейти к работам, объем и содержание которых определяются фактическим состоянием объекта.

Одной из главных причин, ведущей к неисправностям дизелей в эксплуатации и вызывающей порчи тепловозов, является некачественное выполнение текущего ремонта и технического обслуживания. Объясняется это сложностью объекта, большим числом факторов, влияющих на работу тепловозных дизелей и необходимостью проведения большого количества расчетов для обработки экспериментальных данных. Применение компьютерных измерительных систем при проведении испытаний тепловозов и тепловозных дизелей позволяет повысить качество диагностирования, выявить причины неисправностей и выдать рекомендации по их устранению.

Цель работы заключается в создании компьютерной измерительной системы для испытаний тепловозов, позволяющей автоматизировать процессы измерений и обработку их результатов при проведении реостатных испытаний в локомотивных депо, а также при проведении научных исследований по созданию и совершенствованию новых типов дизелей.

Решение этой проблемы особенно при большом числе измеряемых величин позволяет резко уменьшить количество наблюдателей, сократить время проведения испытаний, повысить точность и синхронность измере-' ний, производить оперативную обработку измеряемых величин.

Научную новизну диссертационной работы характеризуют следующие основные результаты:

- разработаны и экспериментально проверены алгоритмы работы компьютерной системы испытаний и оценки теплотехнического состояния тепловозов, обеспечивающие измерение, обработку и регистрацию основных параметров двигателей на установившихся и переходных режимах;

- разработаны компьютерные программы для проведения испытаний тепловозов и тепловозных дизелей с обработкой результатов измерений в реальном масштабе времени;

- на основе анализа причинно-следственных связей параметров работы тепловозных дизелей разработаны алгоритмы диагностирования с выдачей рекомендаций по устранению неисправностей при проведении текущих ремонтов;

- разработаны алгоритмы и компьютерные программы записи, обработки и корректировки индикаторных диаграмм рабочего процесса тепло-

возных дизелей с учетом задержки поступления сигнала давления в датчик и точности установки отметчика положения верхней "мертвой" точки поршня в цилиндре;

- собраны и систематизированы статистические данные различных типов тепловозных дизелей для построения допусковых моделей диагностирования, характеризующихся тем, что заключение о техническом состоянии объекта делается по результатам значений сигналов в контрольных точках;

- разработаны алгоритмы и компьютерные программы автоматической калибровки датчиков с определением степени аппроксимирующего полинома, ее оптимизации и оценки погрешности^

Практическое значение работы состоит в том, что разработанная компьютерная система испытаний тепловозов и тепловозных дизелей позволяет значительно сократить время на проведение испытаний, повысить точность измерений, обнаруживать неисправности и выдавать рекомендации по их устранению.

Входящий в систему автоматический электронный топливомер позволяет с большой точностью определять часовой расход топлива дизелем, что необходимо для дальнейшего расчета удельного эффективного расхода топлива - главного критерия оценки теплотехнического состояния тепловоза.

Разработанные компьютерные программы для записи, корректировки и обработки индикаторных диаграмм позволяют проанализировать текущие процессы тепловыделения, происходящие при работе дизеля и оценить характеристики процесса сгорания топлива.

Реализация результатов работы. Разработанная компьютерная измерительная система на протяжении десяти лет применяется на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа для проведения научных исследований по совершенствованию новых типов тепловозов и тепловозных дизелей.

В результате испытаний и отладки рабочего процесса дизелей тепловозов серий ТЭМ2У и ТЭМ18Г с дизель-генераторами ГДГ-50, использующих в качестве моторного топлива сжатый газ с присадкой дизельного топлива, их удельный эффективный расход топлива на режиме полной мощности был доведен до 220 -И223 г/кВт-ч, что позволило в настоящее время перейти к этапу внедрения тепловозов в локомотивном депо.

При проведении испытаний тепловоза ТЭП80 с двумя последовательно установленными турбокомпрессорами было установлено, что на малых на-

грузках дизеля (до 7 позиции к.м.) давление наддувочного воздуха после первой ступени турбокомпрессора выше давления после второй ступени, что свидетельствует о том, что вторая ступень на указанных режимах не работает. При этом наблюдалось снижение коэффициента избытка воздуха и повышения температуры выпускных газов. Впоследствии было принято решение отказаться от последовательного включения турбокомпрессоров и перейти к параллельному.

Стендовые испытания опытного дизеля Д49 с силовой турбиной и осуществление совместной работы тягового генератора с высокооборотным генератором в режиме суммирования мощности показали, что значения, удельного эффективного расхода топлива на всех режимах кроме номинального при работе силовой установки с турбогенератором были ниже чем без него, что подтвердило преимущества принятой схемы воздухоснабже-ния.

В 1991 г. система применялась на полигоне тепловозостроительного завода г. Луганск при проведении испытаний газового тепловоза 2ТЭ10.

В 1992-93 гг. компьютерная измерительная система ВНИИЖТа была установлена на испытательном стенде американской фирмы ICN (США, штат Вашингтон, г. Такома) и применена для доводки газового дизеля на тепловозе фирмы General Motors.

В 1995 г. система применялась на реостатном стенде ВНИТИ при проведении испытаний газового тепловоза 2ТЭ116.

С 1995 г. по настоящее время компьютерная система применяется в локомотивном депо Верхний Баскунчак Приволжской железной дороги для проведения реостатных испытаний тепловозов серии 2ТЭ10.

С 1996 г. по настоящее время компьютерная система применяется в локомотивном депо Борзя Забайкальской железной дороги для проведения реостатных испытаний тепловозов серии М62.

В 1999 г. система установлена в локомотивном депо Узловая Московской железной дороги.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научно-техническом совещании отделения Тепловозов и локомотивного хозяйства (Москва, ВНИИЖТ, 1998), на IX международной научно-технической конференции "Проблемы развития рельсово-

го транспорта" (Алушта, 1999), на конференции аспирантов и молодых ученых по проблемам железнодорожного транспорта (Щербинка, 2000).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в четырех печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованных источников, включающего 85 наименований и двух приложений. Диссертация содержит 15 таблиц и 23 рисунка. Общий объем диссертации - 130 стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ , Во введении обоснована актуальность выбранной темы и сформулированы задачи исследования.

В первой главе выполнен анализ применения средств вычислительной техники при испытаниях тепловозов в локомотивных депо России и за рубежом, сформулированы технические требования к компьютерным измерительным системам, поставлена задача исследования. Наряду с анализом зарубежного и отечественного опыта, автор использовал собственный опыт разработки и внедрения компьютерных измерительных систем.

Сравнительный анализ восемнадцати отечественных компьютерных измерительных систем, используемых в локомотивных депо и на теплово-зоремонтных заводах, показал получение значительного экономического эффекта от их применения и позволил сделать ряд выводов по имеющимся недостаткам. В состав большинства применяемых компьютерных систем не входит топливомер, что не позволяет объективно оценить теплотехническое состояние тепловоза и получить главный критерий такой оценки -удельный эффективный расход топлива. При разработке компьютерных средств технической диагностики (КСТД) отсутствует системный подход, предполагающий координацию действий и усилий отдельных организаций-разработчиков на основании принятой системы приоритетов с учетом конкретных задач реальной эксплуатации. Значительная часть диагностических устройств разрабатывается при отсутствии достаточной производственной базы. Вследствие этого КСТД изготавливаются в ограниченном количестве, их качество, конструктивное исполнение, элементная база не всегда соответствует современному уровню. Серьезные трудности при внедрении КСТД связаны с проблемой обслуживания, ремонта и метрологического

обеспечения эксплуатируемых приборов и устройств. В этой связи целесообразно параллельно с внедрением КСТД создавать сеть центров сервисного обслуживания, В условиях реальной эксплуатации некоторые КСТД оказались нежизнеспособными. Одной из причин этого явилось то, что на стадии технического задания не был согласован весь комплекс требований к разрабатываемым КСТД на основе четко поставленных целей и задач. В результате не был предусмотрен ряд факторов (например, контролепригодность объекта, надежность аппаратных средств, требуемое время диагностирования и т.д.), из-за которых значительно снизилась эффективность диагностирования.

На основе анализа разработанных и внедренных КСТД сформулированы наиболее общие принципы, которым они должны отвечать:

1. Измерительная система не должна нарушать режим эксплуатации исследуемого объекта. Выбор мест для установки первичных преобразователей должен осуществляться с учетом сохранения неизменными конструкций узлов дизеля.

2. Создание измерительной системы должно быть предварено техническим обоснованием глубины диагностирования, теоретическими и опытными исследованиями по выбору количества и содержания измеряемых параметров.

3. Должна быть предусмотрена возможность установки оператором расчетных формул, паспортных данных при смене типа испытуемого дизеля, а также новых калибровочных зависимостей первичных преобразователей при их замене.

4. Для получения наиболее полной информации в пределах принятого объема контроля, должна быть разработана методика проведения испытаний и выбора контрольных режимов для различных типов дизелей.

5. При установке контрольных режимов работы дизель-генератора должны быть приняты меры для сведения к минимуму отклонений от заданной нормы измеряемых параметров.

6. Измерительная система должна содержать элементы самоконтроля ее отдельных узлов.

7. Восстановление работоспособности системы, в случае ее отказа, не должно сопровождаться изменением режима работы двигателя или его остановкой.

8. Для повышения надежности измерительной системы целесообразно применение специальной вычислительной техники, предназначенной для функционирования в производственных условиях работы.

9. Уровень погрешности измерения не должен превышать максимально допустимой величины отклонения параметра от контрольного значения для данного режима работы, а также должен быть технически выполнимым и экономически оправданным.

В технической документации каждого дизеля или тепловоза подвергаемого испытаниям должен быть полный объем параметров соответствующих его исходному состоянию и приведенных к стандартным условиям окружающей среды. Эти параметры используются в качестве эталонных данных для сравнения с полученными в ходе испытаний.

Проведенный анализ и сформулированные принципы позволили поставить задачи исследования настоящей работы. Одна из них заключалась в подборе серийных и специачьно изготовленных первичных преобразователей измеряемых величин в электрические сигналы стандартного значения. Другая, не менее важная задача, выбор измерительно-вычислительного оборудования, согласование его с первичными преобразователями. Третья задача - разработка компьютерных программ для ввода данных измерений и их обработки.

Во второй главе рассмотрены модели измерительных схем, способы и средства определения часового расхода топлива, перечислены критерии выбора вычислительной техники, аналого-цифровых преобразователей, коммутаторов и первичных преобразователей сигналов.

Сформулированы требования к применяемым в системах аналого-цифровым преобразователям и коммутаторам сигналов, главные из которых обеспечение необходимой точности измерений, помехоустойчивость и использование стандартных систем согласования сигналов. Автором разработан и опробован на практике коммутатор сигналов с программируемыми величинами входного сопротивления по каждому каналу. Такой подход позволяет использовать датчики с широким диапазоном выходных сопротивлений и уровнем выходных сигналов.

. Рассмотрены различные конструкции топливомеров, используемых в компьютерных измерительных системах, произведена их классификация на группы по принципу действия, отмечены преимущества и недостатки каж-

дой группы, сделаны выводы о сравнительном преимуществе использования весовых топливомеров для определения часового расхода топлива дизелем тепловоза при проведении реостатных испытаний и объемных - при проведении поездных испытаний.

Разработанный в рамках работы автоматический электронный топли-вомер (рис. 1) предназначен для измерения расхода дизельного топлива на реостатном стенде и может быть использован на всех режимах работы тепловоза.

1 - блок управления; 2 -жгут соединительных проводов; 3 - стойка весов; 4 -электронные весы; 5 - бачок для топлива; б — заборный трубопровод; 7-трубопровод наполнения бачка топливом; 8 - шланг забора топлива из бачка в дизель; 9 — иаанг слива неизрасходанного топлива; 10,11 - электромагнитные вентили; 12 - топливоподогревателъ; 13-топливный коллектор дизеля; 14-фильтр тонкой очистки; 15 - топливоподкачивающий насос; 16 - фильтр грубой очистки; 17 - топливный бак тепловоза; 18 - трубопровод забора топлива из бака тепловоза; 19 - тройник; 20 - тепловозный трубопровод слива неизрасходанного топлива; 21 -жгут проводов управления электромагнитными вентилями.

Рис. 1. Схема подключения топливомера к топливной системе тепловоза По своему принципу действия топливомер относится к весовым расходомерам, работает в автоматическом режиме, удовлетворяет требованиям небольшого времени подготовки и обеспечения достаточной точности измерений. Отличительной особенностью данного топливомера является не-

прерывное определение израсходованной массы топлива и времени его расхода.

В третьей главе диссертации описан математический аппарат компь- ■ ютерной системы. Для получения аналитической зависимости, позволяющей представлять выходной электрический сигнал датчика в виде физической величины измеряемого параметра (давление, температура и т.д.), разработана программа калибровки первичных преобразователей сигналов, в основу которой положен метод наименьших квадратов. Компьютерная программа калибровки датчиков позволяет получить аналитическую зависимость передаточной характеристики первичного преобразователя в виде степенного многочлена, построить на экране монитора найденную графическую зависимость, оптимизировать степень многочлена и оценить погрешность аппроксимации.

На основании известных теоретических зависимостей компьютерные программы измерительной системы производят расчет основных показателей работы тепловозных дизелей заданный ГОСТом и Правилами проведения реостатных испытаний тепловозов. При расчете показателей работы тепловозных дизелей основное внимание уделяется определению удельного эффективного расхода топлива, характеризующего теплотехническое состояние тепловоза. Для учета возможных изменений в ходе проведения реостатных испытаний тепловозов значений тока и напряжения тягового генератора, вызываемых нагревом воды в нагрузочных реостатах, при определении удельного эффективного расхода топлива дизелем используется усредненное значение эффективной мощности дизеля за время измерения часового расхода топлива. Функцию усреднения выполняет компьютерная программа. Цикл усреднения заканчивается при переключении вентилей топливомера в режим подкачки топлива или при изменении позиции контроллера машиниста.

Для учета влияния различных атмосферных условий на параметры работы тепловозных дизелей в компьютерных программах предусмотрены методы пересчета мощности и удельного расхода топлива к стандартным условиям. Приведенный удельный эффективный расход топлива рассчитывается исходя из приведенной к стандартным атмосферным условиям мощности (температура воздуха 20 °С, барометрическое давление 760 мм. рт. ст.). Приращение мощности ЛРе, в зависимости от температуры воздуха и

барометрического давления, определяется заводом-изготовителем и задается в табличном виде. Разработанная компьютерная программа позволяет по данным таблицы вычислить коэффициенты эмпирической формулы:

Д? =*,•(/-20)-£,,•(/>-760), где г -температура воздуха во время испытаний, °С;

р -барометрическое давление во время испытаний, мм.рт.ст.;

к, и кр -эмпирические коэффициенты пропорциональности, соответственно кВт/град и кВт/мм.рт.ст.

Для тепловозов серии 2ТЭ10 получено к, =2,5; кр -70,44.

Четвертая глава содержит описание программного обеспечения компьютерной измерительной системы. Автором учтены характерные недостатки программного обеспечения большинства эксплуатируемых систем, главными из которых являются ограничения на изменение исходных данных и на работу программы с первичными измерительными преобразователями не заданными в исходном комплекте. С целью возможности применения измерительной системы при испытаниях различных серий тепловозов и типов тепловозных дизелей, разработанные компьютерные программы имеют встроенный интерфейс, позволяющий оператору при помощи стандартных диалоговых окон устанавливать и изменять исходные данные, такие как:

1) перечень измеряемых параметров, их обозначения, размерность;

2) расчетные формулы;

3) паспортные данные для различных серий тепловозов;

4) вспомогательные данные компьютерных программ.

Для согласования коммутатора сигналов с различными типами подключаемых датчиков, в компьютерных программах предусмотрена возможность задания величины входного сопротивления для каждого отдельного канала.

Протоколы первичной обработки данных, выводимые на экран в реальном масштабе времени, позволяют оператору быстро оценить полученные результаты. В протоколах фиксируются отклонения измеряемых величин от заданной нормы. Для проведения настройки работы дизеля в программе предусмотрен режим вывода на экран наладочных гистограмм, позволяющих визуально контролировать отклонения температуры отработавших газов на выходе из цилиндров от рассчитываемого по средней тем-

пературе допуска, а также сравнивать измеренные и контрольные значения оборотов коленчатого вала и мощности дизеля.

Результаты измерений, полученные при проведении реостатных испытаний, сохраняются в памяти компьютера. Подпрограммы обработки результатов испытаний позволяют выводить таблицы, строить графики и гистограммы по данным хранящимся в памяти компьютера, а также выводить их на принтер и графопостроитель. Оператор имеет возможность выбирать из памяти компьютера и обрабатывать большое количество таблиц с результатами испытаний и строить результирующие графики. Выбор аргумента и функций для построения графиков производится при помощи встроенных диалоговых окон.

Компьютерные программы измерительной системы позволяют записывать переходные процессы тепловозных дизелей с выводом на экран в графическом виде в реальном масштабе времени. По виду переходного процесса можно определить коэффициент избытка воздуха, приемистость дизеля, тепловую надежность деталей двигателя. Для сравнения полученных в реальных условиях переходных процессов тепловозных дизелей с "эталонными", в память компьютера заложены переходные процессы, полученные при испытаниях других дизелей.

Разработанная компьютерная измерительная система позволяет не только отображать и контролировать параметры работы тепловозных дизелей, но и автоматизировать поиск неисправностей с выдачей рекомендаций по их устранению. На первом этапе диагностирования применяются допус-ковые способы, характеризующиеся тем, что заключение о техническом состоянии объекта делается по результатам оценки значений сигналов в контрольных точках. Для контроля текущего состояния дизеля используются таблицы и диаграммы характерных процессов с указанием рабочих точек режима и допустимыми границами изменения параметров. При выходе этих значений за допустимые пределы, фиксируется состояние неисправности и возникает задача поиска источников возмущений (отказов) в динамической системе. Такой поиск происходит на основе анализа причинно-следственных отношений'между параметрами работы тепловозного дизеля.

Качество нахождения и устранения неисправностей в таких сложных динамических системах, какими являются тепловозы и тепловозные дизели, зависит не только от успешного решения задачи поиска неисправностей, но

и от формь! представления оператору информации о текущем состоянии системы. Для этой цели служат разработанные программы компьютерной графики, отображающие состояние объекта в виде представления путей распространения возмущений от действия неисправности в системе и визуализации режима работы последней. Такая комбинация дает возможность создать для оператора систему наблюдения за протекающими процессами с объяснением причин изменений в положении рабочих точек. Система диагностирования указывает оператору на вероятную причину неисправности после анализа всех возможных путей распространения возмущений от элемента к датчикам. При этом система может выдать несколько альтернативных сред с кандидатами на неисправность, для каждой из которых есть свое множество согласованных путей. Такое представление позволяет оператору исключить часть альтернативных кандидатов на неисправность, благодаря конкретным знаниям свойств объекта.

При разработке компьютерных диагностических программ тепловозных дизелей проведен сбор статистических данных о характерных дефектах, проанализированы признаки появления неисправностей, составлен перечень измеряемых параметров для анализа состояния объекта. Решение об использовании параметра для диагностирования, а также определение ценности выбранных параметров для формирования информационных критериев приняты на основе технико-экономических исследований. Учитывая, что ценности используемых признаков неисправностей основаны на большом объеме статистических наблюдений, диагностические таблицы имеют вероятностный характер. После определения диагностической ценности каждого из признаков неисправности для всей системы составлены ранжированные последовательности, расположенные в порядке убывания. Такие последовательности позволяют объективно выделить наиболее существенные признаки и сравнить их между собой по уровню информативности.

Эффективность проведения диагностики тепловозных дизелей в немалой степени зависит от правильной методики проведения работ, заключающейся в сочетании пассивного и активного эксперимента. При проведении активного эксперимента, в отличие от пассивного, измеряемым параметрам можно задавать заранее запланированные значения (например, установка необходимой позиции контроллера машиниста), что позволяет сравнивать полученные значения с имеющимися статистическими данны-

ми. Измеренные и рассчитанные при проведении испытаний величины подставляются в выражения логического типа. Истинность логических выражений проверяется в соответствии с правилами булевой алгебры при помощи логических операторов "и", "или" и операций отношения "больше", "меньше", "равно" и их производных. Если результат вычисления логического выражения дает "истину", на экран выводится соответствующее диагностическое сообщение. На рис. 2 в качестве примера показан фрагмент схемы диагностирования технического состояния отдельных цилиндров по результатам измерения основных параметров работы дизеля (мощности, частоты вращения коленчатого вала, давления наддувочного воздуха, температуры газа и максимального давления сгорания по цилиндрам).

В пятой главе диссертации рассматриваются способы записи и обработки индикаторных диаграмм тепловозных дизелей. Универсальность компьютерной измерительной системы позволяет применять ее как в локомотивных депо, так и при проведении научных исследований для доводки двигателей, исследования формы камеры сгорания, поршня и т.д. Для этих целей записываются индикаторные диаграммы. Индикаторные диаграммы позволяют исследовать и анализировать текущие процессы тепловыделения, происходящие при работе дизеля. В результате компьютерной обработки индикаторных диаграмм определяются основные показатели цикла рабочего процесса, а также, характеристики тепловыделения в цилиндрах дизеля, дающие более полное представление о динамике процесса сгорания и преобразования теплоты в механическую работу. Поскольку технико-экономические показатели двигателя в большой степени зависят от особенностей и протекания рабочего процесса, обработка экспериментальных данных позволяет делать диагностические заключения и выдавать рекомендации по устранению неисправностей. Эффективным методом анализа индикаторных диаграмм является сравнение рассчитанных показателей с данными, полученными при испытаниях других дизелей аналогичных моделей и хранящимися в памяти компьютера.

Автором настоящей работьг разработаны компьютерные программы для записи, корректировки и обработки индикаторных диаграмм, основанные на теоретических трудах отечественных ученых, таких как 3.3. Мац, Ю.С. Шошин, Е.С. Павлович, В.А. Ванштейдт, A.C. Орлин, М.Г. Круглое, Ю.А. Магнитский, В.Д. Карминский.

Рис. 2. Фрагмент схемы диагностирования работы цилиндра дизеля.

Компьютерные программы измерительной системы позволяют записывать индикаторные диаграммы, определять угол видимого начала сгорания и рассчитывать показатели цикла рабочего процесса: среднее индикаторное давление, индикаторную мощность, коэффициент индикаторного тепловыделения, индикаторный КПД дизеля, удельный индикаторный расход топлива, жесткость рабочего процесса, степень неравномерности рабочих процессов, максимальное давление сгорания, максимальную температуру цикла, максимальную скорость нарастания давления, максимальную скорость тепловыделения.

. Автором разработаны способы компьютерной корректировки индикаторных диаграмм, необходимость которых связана с особенностями установки и работы датчика давления газов в цилиндре и датчика отметки прохождения поршнем верхней "мертвой" точки (ВМТ).

Установка ВМТ имеет весьма принципиальное значение: так, для дизелей Д100 смещение ВМТ на 1 0 угла поворота коленчатого вала приводит к изменению расчетного значения среднего индикаторного давления на 8-10 %. Положение ВМТ на графике индикаторной диаграммы определяется погрешностью установки индуктивного датчика отметчика и может быть скорректировано двумя способами: расчетных!, с учетом индикаторной н эффективной мощности дизеля, и записью диаграммы сжатие-расширение.

• В первом случае используется зависимость между индикаторной Р; и эффективной Ре мощностью дизеля

Pi=Pe/%„

где ц%, - механический КПД дизеля.

Для определения индикаторной мощности используется среднее индикаторное давление равное разности между средними давлениями расширения и сжатия за рабочий цикл. Компьютерный расчет среднего индикаторного давления четырехтактного двигателя при шаге интегрирования равном одному градусу угла поворота коленчатого вала производится по формуле

tSD 0

/С Рч> ¿С Р\> / t \

_ __ISO VlJ

~ 180 180 "

При расчете среднего индикаторного давления двухтактного двигателя, пределы суммы формулы (1) изменяются с учетом углов открытия и закрытия выпускных клапанов.

Вследствие неточной установки положения отметки ВМТ относительно графика индикаторной диаграммы величина Д = Л-Л/»7л,

не будет равна нулю. Задача сводится к отысканию такого положения ВМТ, при котором величина Д будет минимальна. Процедура поиска производится компьютерной программой в цикле для различных положений ВМТ и пересчетом соответствующих этому положению величин среднего индикаторного давления и индикаторной мощности. В соответствии с результатами поиска производится корректировка положения отметки ВМТ относительно индикаторной диаграммы.

Другим способом корректировки положения ВМТ является запись диаграммы сжатие-расширение (при выключенной подаче топлива), линия симметрии которой соответствует положению ВМТ.

По наблюдениям автора, многие разработчики ограничиваются совмещением линий сжатия индикаторной диаграммы и диаграммы сжатие-расширение, считая при этом, что линия симметрии последней является положением ВМТ для индикаторной диаграммы. Это является ошибкой - линии сжатия двух диаграмм не совпадают вследствие значительной разницы температуры остаточных газов, что определяет для первого случая более высокий показатель политропы сжатия. Для правильного наложения диаграмм необходимо в обоих случаях использовать индуктивный датчик отметки ВМТ и совмещать осциллограммы его сигналов.

Наличие измерительного канала между датчиком давления газов и цилиндром определяет задержку распространения сигнала на время, необходимое для прохождения волны давления. Полученная формула для определения задержки сигнала давления в градусах угла поворота коленчатого вала имеет вид

60 п./

д^-ПГ5--1 П

1у ~-Т + 1,58 р + 0,094 р 1

где пд - частота вращения коленчатого вала дизеля, мин /-длина измерительного канала, м;

у- постоянная для данного газа величина, зависящая от строения молекул (для воздуха у = 1,4);

' К - универсальная газовая постоянная, Дж/(К-моль);

fi- молярная масса газа, моль;

Тир- абсолютная температура и давление газов, соответствующие текущей точке угла поворота коленчатого вата, соответственно К и МПа;

Построенные по формуле (2) кривые задержки распространения звуковой волны по измерительному каналу в зависимости от температуры газа (при давлении газа р = 0) для различных значений длины канала и частоты вращения коленчатого вала приведены на рис. 3.

Как видно из рисунка 3, при длине канала 150 мм и частоте вращения коленчатого вала 850 мин задержка распространения сигнала давления составляет от 7 до 19 0 угла поворота коленчатого вала, что вносит большую погрешность в результаты обработки индикаторных диаграмм и требует проведения программной корректировки.

400 550 700 850 1000 1158 1300 1450 Т, К

1, 2 u 3 -пд = 850мин "'/ 4, 5 и б -пд = 400мин 1 и 4 -1 = 50 мм; 2и5 -1 = 100 мм; Зиб - / = 150 мм. Рис. 3. Зависимость задержки распространения звуковой волны по измерительному каналу от температуры газов в цилиндре дизеля

Зависимость температуры газов в цилиндре от угла поворота коленчатого вала определяется из основного уравнения состояния: Тх1р V

TJTfû' w

Т =

где Тш ра и Уа- значения температуры, давления газов в цилиндре и

объем камеры сжатия, соответствующие началу сжатия;

р и V - текущие по углу поворота коленчатого вала значения давления газов в цилиндре и объема камеры сжатия;

/4) - коэффициент молекулярного изменения.

Характер изменения температуры газов в цилиндре определяет различное время задержки сигнала давления для различных участков индикаторной диаграммы. Корректировка диаграммы осуществляется сдвигом каждой ее точки на величину

А<р' =&<р- Афвмг . (4)

где Арвмт ~ величина сдвига для ВМТ.

Расчет величин &д> и Арвит производится по формуле (2) при подстановке соответствующего значения температуры из формулы (3). Как следует из формулы (4), сдвиг диаграммы в точке графика соответствующей ВМТ равен нулю.

В шестой главе диссертации описаны этапы совершенствования системы, приведены примеры ее применения при испытании тепловозов, показаны результаты проверки технической эффективности системы. Использование рекомендаций диагностической части программы позволяет настроить дизель, его системы, агрегаты и узлы для работы в наиболее оптимальном режиме. В результате улучшается теплотехническое состояние дизеля, его работа становится более экономичной и надежной.

В седьмой главе произведена оценка экономической эффективности применения компьютерной измерительной системы в локомотивных депо.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе анализа отечественного и зарубежного опыта определены тенденции применения средств вычислительной техники для создания диагностических систем испытаний тепловозов и тепловозных дизелей. Сделан. вывод о необходимости системного подхода при совместном участии научных подразделений МПС и локомотивных депо. Сформулированы технические требования к компьютерным измерительным системам для испытаний тепловозов.

2. На базе современных средств вычислительной техники и объектно-ориентированного языка программирования разработана компьютерная

система для реостатных испытаний тепловозов и тепловозных дизелей, обеспечивающая автоматизацию измерений и регистрацию необходимого объема параметров работы силовой установки на установившихся и переходных режимах, представление результатов в табличном и графическом виде, оформление протокола испытаний и выдачу рекомендаций по настройке, регулировке и проверке основных систем, агрегатов и узлов дизеля; Система характеризуется высокой точностью и синхронностью измерений, сокращает время и трудозатраты на проведение испытаний.

3. Обобщен опыт по измерению часового расхода топлива дизелем в условиях локомотивных депо. Разработан автоматический весовой электронный топливомер, позволяющий быстро и точно определять часовой расход топлива дизелем необходимый для последующего расчета удельного эффективного расхода топлива - основного критерия теплотехнического состояния тепловоза. Применение топливомера в ряде тепловозных депо подтвердило его соответствие главным техническим требованиям -обеспечению достаточной точности измерений и небольшому времени подключения.

4. Разработан.блок аппаратных и программных средств для записи и обработки индикаторных диаграмм рабочего процесса в цилиндрах дизеля. Проанализированы погрешности записи индикаторных диаграмм, возникающие вследствие задержки прохождения волны давления по измерительному каналу между камерой сгорания и датчиком давления, а также неточной установки отметчика ВМТ. Разработаны программные методы корректировки индикаторных диаграмм, экспериментальная проверка которых подтвердила точность теоретических исследований.

5. На основе анализа причинно-следственных связей измеряемых величин составлены модели схем диагностирования тепловозных дизелей, которые позволили автоматизировать поиск неисправностей. Сравнение результатов технического состояния тепловозных дизелей после постановки на реостат и после проведения регулировок показали высокую степень соответствия диагностических рекомендаций.

6. Разработанное программное обеспечение системы полностью адаптировано для условий депо. Предусмотрена возможность настройки компьютерных программ для испытаний различных серий тепловозов и типов

тепловозных дизелей. Работа с программным обеспечением не требует специальной подготовки.

7. Модели схем диагностирования тепловозных дизелей, составленные в виде логических выражений с использованием аппарата булевой алгебры, хранятся в текстовых файлах и доступны для редактирования. Это позволяет расширять границы диагностирования в случае обнаружения новых неизвестных состояний технических неисправностей.

8. В компьютерных программах предусмотрены средства автоматического самоконтроля. При обнаружении неисправностей инициируются соответствующие предупреждения в виде всплывающих диалоговых окон.

9. Предложенный вариант системы для реостатных испытаний тепловозов основан на минимальном количестве измерений и максимальном использовании теоретических и экспериментальных зависимостей, полученных в результате анализа статистических данных. Это позволяет диагностировать работу тепловозов и тепловозных дизелей с выдачей рекомендаций по восстановлению теплотехнического состояния силовой установки в условиях ограниченного времени проведения реостатных испытаний в локомотивных депо.

10. Разработанная компьютерная система применяется для реостатных испытаний тепловозов 2ТЭ10, М62, ТЭМ2 и тепловозных дизелей 10Д100, 14Д40, ПД1 в локомотивных депо Верхний Баскунчак Приволжской дороги, Борзя Забайкальской дороги, Узловая Московской дороги. Система используется на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ для тягово-теплотехнических испытаний новых моделей тепловозов и тепловозных дизелей. На испытательном стенде американской фирмы ICN (США, штат Вашингтон, г. Такома) система используется для доводки газовых дизелей фирмы General Motors.

11. Годовой экономический эффект применения компьютерной системы испытаний тепловозов оценивается суммой около 300 тыс. руб. для одного локомотивного депо. Дополнительные затраты депо на приобретение, установку и эксплуатацию компьютерной системы окупаются менее чем за один год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Фофанов Г.А., Григорович Д.Н. Компьютерная система для испытаний тепловозов и тепловозных дизелей// Вестник ВНИИЖТ. 1997, №3. С. 14... 16.

2. Григорович Д.Н. Компьютерная измерительная система для реостатных испытаний тепловозов. Материалы IX международной научно-технической конференции "Проблемы развития рельсового транспорта". /Крым, Алушта, 13-17 сентября 1999 г. С. 60.

3. Григорович Д.Н. Компьютерный анализ рабочего процесса тепловозных дизелей. Тезисы докладов конференции аспирантов и молодых ученых по проблемам железнодорожного транспорта. Щербинка, 2000. С. 28-29.

4. Григорович Д.Н. Компьютерная корректировка индикаторных диаграмм тепловозных дизелей. Сборник статей молодых ученых и аспирантов "Железнодорожный транспорт в современных условиях". Под ред. В.М. Богданова, Г.В. Гогричиани. М.: "Интекс", 2000. С. 143...150.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

ПРИ ИСПЫТАНИЯХ ТЕПЛОВОЗОВ.

1.1. Отечественный опыт разработки и внедрения компьютерных систем в локомотивных депо России.

1.2. Описание и сравнительный анализ зарубежных компьютерных систем.

1.3. Технические требования к компьютерным измерительным системам испытаний тепловозов.

1.4. Постановка задачи исследования.

2. ВЫБОР ТИПОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ

ИСПЫТАНИЙ ТЕПЛОВОЗОВ.

2.1. Разработка измерительной схемы.

2.2. Выбор средств вычислительной техники.

2.3. Аналого-цифровые преобразователи и коммутаторы сигналов.

2.4. Первичные преобразователи сигналов.

2.5. Способы определения часового расхода топлива.

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ СИСТЕМЫ.

3.1. Калибровка первичных преобразователей.

3.2. Расчет основных показателей работы тепловозных дизелей.

3.3. Методы пересчета мощности и удельного расхода топлива к стандартным условиям.

4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ.

4.1. Установка исходных данных.

4.2. Первичная обработка результатов измерений.

4.3. Хранение и обработка экспериментальных данных.

4.4. Запись переходных процессов тепловозных дизелей.

4.5. Диагностическая часть программы.

5. ПРИМЕНЕНИЕ СРЕДСТВ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ЗАПИСИ И ОБРАБОТКИ ИНДИКАТОРНЫХ ДИАГРАММ

ТЕПЛОВОЗНЫХ ДИЗЕЛЕЙ.

5.1. Запись индикаторных диаграмм тепловозных дизелей.

5.2. Обработка индикаторных диаграмм.

5.3. Корректировка записи индикаторных диаграмм.

6. ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

И ЭТАПЫ ЕЕ ВНЕДРЕНИЯ.

6.1. Этапы совершенствования системы и примеры ее применения.

6.2. Проверка технической эффективности системы.

7. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ

ПРИ ИСПЫТАНИИ ТЕПЛОВОЗОВ.

Одной из важнейших задач железнодорожного транспорта является экономия нефтепродуктов. В тепловозном хозяйстве эта задача решается внедрением новых высокоэкономичных энергетических установок на локомотивах, топливо-сберегающих технологий вождения поездов, усовершенствованных процессов ремонта и обслуживания тепловозов и комплекса других мероприятий. В ряду этих мероприятий ключевое место занимает контроль теплотехнического состояния силовых агрегатов и, в первую очередь, дизеля.

Резервом повышения провозной и пропускной способности железных дорог является увеличение средней массы и длины поезда. В этих условиях повышаются требования к надежности и топливной экономичности тепловозов. Важная роль при этом отводится организации ремонта и проведению реостатных испытаний тепловозов.

Контроль технического состояния тепловозных дизелей при проведении послеремонтных реостатных испытаний в депо позволяет объективно оценить качество ремонта. Разработка и создание систем технического диагностирования направлены на повышение эффективности эксплуатации тепловозов при минимальных экономических затратах.

Рассматривая тепловоз как объект диагностирования, можно отметить, что более 40 % неисправностей связано с тепловозным дизелем [24]. Согласно исследованиям [25] на дизели 1 ОД 100 тепловозов серий 2ТЭ10 приходится 46 % заходов на неплановый ремонт, что отражает как их техническое состояние, так и работу основных агрегатов и узлов в условиях действия высоких тепловых и механических нагрузок. Повышение эксплуатационной надежности и экономичности тепловозных дизелей может быть достигнуто путем разработки системы диагностики их технического состояния.

В процессе эксплуатации тепловозных дизелей происходят необратимые изменения в их конструкции, которые приводят к ухудшению технического состояния, к постоянным или внезапным отказам. Принятая в локомотивном хозяйстве система планово-предупредительного обслуживания и ремонта дизелей имеет недостатки [37]:

- ремонтно-регулировочным работам часто подвергается двигатель, находящийся в удовлетворительном состоянии и не нуждающийся в таких работах;

- наступивший в период эксплуатации скрытый отказ устраняется только во время регламентных работ.

Указанные недостатки устранимы при использовании современных высокоэффективных технологий диагностирования тепловозов и тепловозных дизелей, основанных на применении компьютерных измерительных систем. Применение таких систем позволяет перейти к работам, объем и содержание которых определяются фактическим состоянием объекта.

Одной из главных причин ведущей к неисправностям дизелей в эксплуатации и вызывающей порчи тепловозов является некачественное выполнение текущего ремонта и технического обслуживания, а также недостаточная квалификация локомотивных бригад. Объясняется это сложностью объекта исследования, большим числом факторов, влияющих на работу тепловозных дизелей и необходимостью проведения большого количества расчетов для обработки экспериментальных данных. Применение компьютерных измерительных систем при проведении испытаний тепловозов и тепловозных дизелей позволяет повысить качество диагностирования, выявить причины неисправностей и выдать рекомендации по их устранению.

Наиболее универсальным критерием оценки теплотехнического состояния тепловозного дизеля является удельный эффективный расход топлива. Однако его определение в большинстве тепловозных депо не производится вследствие отсутствия точных автоматических устройств для измерения часового расхода топлива, а также в силу неточности определения мощности дизеля (связано с визуальным считыванием показаний приборов и приближенной оценкой мощности вспомогательных агрегатов).

Для проведения испытаний тепловозных дизелей необходим большой объем экспериментальных исследований. Он связан не только с огромной трудоемкостью и стоимостью, но и с опасностью того, что вследствие большого времени проведения эксперимента техническое состояние дизеля в конце испытаний будет существенно отличаться от его состояния в начале испытаний. Ограничение количества измеряемых параметров для решения возникающих проблем не достигает цели, ибо не учитывает взаимодействие всех факторов. Столь же нежелательно уменьшение количества экспериментов, поскольку это уменьшает полноту и достоверность результатов испытаний [58]. 6

Автоматизация процессов измерений и обработка их результатов одна из актуальных проблем развития экспериментальных исследований в различных областях науки и техники, в том числе в области совершенствования силовых агрегатов тепловозов и контроля их состояния в эксплуатации [9]. Решение этой проблемы особенно при большом числе измеряемых величин позволяет резко уменьшить количество наблюдателей, сократить время проведения испытаний, повысить точность и синхронность измерений и, что самое главное, производить оперативную обработку измеряемых величин.

В связи с изложенным большую актуальность приобретает задача создания и внедрения в локомотивных депо и на тепловозоремонтных заводах компьютерных измерительных систем для контроля теплотехнического состояния тепловозов и тепловозных дизелей, обеспечивающих точное и полностью автоматизированное определение удельного эффективного расхода топлива дизелем.

Решение этой задачи состоит из разработки и изготовления автоматического топливомера, позволяющего с большой точностью определять часовой расход дизельного топлива, автоматического измерения величин, определяющих мощность дизеля, а также расчета удельного эффективного расхода топлива дизелем. Одновременно требуется создание диагностической системы, позволяющей оценить состояние узлов тепловоза, влияющих на его топливную экономичность, и, таким образом, выявить причины изменения его состояния.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований автором осуществлено теоретическое обобщение научной проблемы - автоматизации процессов измерений и диагностики при проведении теплотехнических испытаний тепловозов и тепловозных дизелей, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

При решении этой задачи большое внимание было уделено сохранению общей преемственности усовершенствованной методики и традиционным подходам, что представляется необходимым условием для обеспечения ее практичности. Решение задачи выполнено за счет совершенствования методологической базы. Это стало возможным вследствие использования современных средств вычислительной техники как инструмента реализации этого метода.

В целом для решения поставленной задачи в диссертации выполнены исследования и получены следующие основные результаты.

1. На основе анализа отечественного и зарубежного опыта определены тенденции применения средств вычислительной техники для создания диагностических систем испытаний тепловозов и тепловозных дизелей. Сделан вывод о недостаточной координации разработчиков, многократном дублировании и необходимости системного подхода при совместном участии научных подразделений МПС и локомотивных депо. Сформулированы технические требования к компьютерным измерительным системам для испытаний тепловозных дизелей.

2. На базе современных средств вычислительной техники и объектно-ориентированного языка программирования разработана компьютерная система для реостатных испытаний тепловозов и тепловозных дизелей, обеспечивающая автоматизацию измерений и регистрацию необходимого объема параметров работы силовой установки на установившихся и переходных режимах, представление результатов испытаний в табличном и графическом виде, оформление протокола испытаний и выдачу рекомендаций по настройке, регулировке и проверке основных систем, агрегатов и узлов дизеля и электропередачи. Система характеризуется высокой точностью и синхронностью измерений, сокращает время и трудозатраты на проведение испытаний.

3. Обобщен опыт по измерению часового расхода топлива дизелем в условиях локомотивных депо. Разработан автоматический весовой электронный топливомер, позволяющий быстро и точно определять часовой расход топлива дизелем необходимый для последующего расчета удельного эффективного расхода топлива - основного критерия теплотехнического состояния тепловоза. Применение топливомера в ряде тепловозных депо подтвердило его соответствие главным техническим требованиям - обеспечению достаточной точности измерений и небольшому времени подключения.

4. Разработан блок аппаратных и программных средств для записи, обработки и анализа индикаторных диаграмм рабочего процесса в цилиндрах дизеля. Исследованы особенности компьютерной записи и обработки индикаторных диаграмм. Проанализированы погрешности записи индикаторных диаграмм, возникающие вследствие задержки прохождения волны давления по измерительному каналу между камерой сгорания и датчиком давления, а также неточной установки отметчика ВМТ. Разработаны программные методы корректировки индикаторных диаграмм, экспериментальная проверка которых подтвердила точность теоретических исследований.

5. На основе анализа причинно-следственных связей измеряемых параметров составлены модели схем диагностирования тепловозных дизелей, которые позволили автоматизировать поиск неисправностей. В ходе решения этой задачи были определены пути формирования информационных критериев для выбора наиболее значимых диагностических параметров. Сравнение результатов технического состояния тепловозных дизелей после постановки на реостат и после проведения регулировок показали высокую степень соответствия диагностических рекомендаций.

6. Разработанное программное обеспечение системы полностью адаптировано для условий депо, позволяет производить измерения с любыми видами датчиков, диагностировать неисправности и выдавать рекомендации по их устранению. Предусмотрена возможность настройки компьютерных программ для испытаний различных серий тепловозов и типов тепловозных дизелей. С этой целью разработан встроенный интерфейс, позволяющий оператору при помощи стандартных диалоговых окон устанавливать и изменять: расчетные формулы, калибровочные коэффициенты, паспортные данные завода-изготовителя, перечень измеряемых параметров, а также их обозначения и размерность. Работа с программным обеспечением не требует специальной подготовки.

7. Модели схем диагностирования тепловозных дизелей, составленные в виде логических выражений с использованием аппарата булевой алгебры, хранятся в текстовых файлах и доступны для редактирования. Это позволяет расширять границы диагностирования в случае обнаружения новых неизвестных состояний технических неисправностей.

8. В компьютерных программах предусмотрены средства автоматического самоконтроля. При превышении максимально допустимых значений выходных сигналов подключенных к системе датчиков инициируются соответствующие предупреждения в виде всплывающих диалоговых окон и звуковых сигналов.

С целью обнаружения обрыва измерительных цепей оценивается уровень "шумов" входных сигналов коммутатора. Для этого используется разложение сигнала в ряд Фурье и анализ амплитуд составляющих гармоник.

Программой отслеживаются неправильные действия оператора при вводе исходных данных. Выявленные ошибки и примеры правильных действий представляются в диалоговых окнах.

9. Предложенный вариант системы для реостатных испытаний тепловозов основан на минимальном количестве измерений и максимальном использовании теоретических и экспериментальных зависимостей, полученных в результате анализа статистических данных. Это позволяет диагностировать работу тепловозов и тепловозных дизелей с выдачей рекомендаций по восстановлению теплотехнического состояния силовой установки в условиях ограниченного времени проведения реостатных испытаний в локомотивных депо.

10. Разработанная компьютерная система применяется для реостатных испытаний тепловозов 2ТЭ10, М62, ТЭМ2 и тепловозных дизелей 10Д100, 14Д40, ПД1 в локомотивных депо Верхний Баскунчак Приволжской дороги, Борзя Забайкальской дороги, Узловая Московской дороги. Система используется на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ для тягово-теплотехнических испытаний новых моделей тепловозов и тепловозных дизелей.

11. Годовой экономический эффект применения компьютерной системы испытаний тепловозов оценивается суммой около 300 тыс. руб. для одного локомотивного депо. Дополнительные затраты депо на приобретение, установку и эксплуатацию компьютерной системы окупаются менее чем за один год.

1. Автоматизированные системы диагностирования: Справочная картотека: Приборы диагностирования двигателей внутреннего сгорания. М.: 1977. Карта № 38.

2. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. М.: 1983. 247 с.

3. Беленький А.Д., Дмитриев Н.И., Перельман Ю.З., Мухутдинов Г.Н., Скупченко А.И., Соколов Б.Н. Эксплуатация тепловозов в различных климатических условиях. М.: Транспорт, 1971. 119 с.

4. Бочков С.О., Субботин Д.М. Язык программирования СИ для персонального компьютера. М.: Радио и связь, 1990. 384 с.

5. Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение. М.: Мир, 1989. 196 с.

6. Володин А.И. Локомотивные двигатели внутреннего сгорания. М.: Транспорт, 1978. 240 с.

7. Володин А.И., Фофанов Г. А. Топливная экономичность силовых установок тепловозов. М.: Транспорт, 1979. 212 с.

8. Глущенко В.Е. Методика отбора информационных признаков. Тезисы докладов IX международной научно-технической конференции. Крым, Алушта, сентябрь 1999. 76 с.

9. Горленко А.В., Донской А.Л., Лакин И.К., Шабалин Н.Г., Семченко В.В. Будущее за автоматизированной диагностикой. // Электрическая и тепловозная тяга, 1986, № 9. С. 16. .19.

10. Гребенюк Г.Г. Метод диагностики непрерывных объектов на графах // Автоматика и телемеханика. 1995. 124 с.

11. Григорович Д.Н. Компьютерный анализ рабочего процесса тепловозных дизелей. Тезисы докладов конференции аспирантов и молодых ученых по проблемам железнодорожного транспорта. Щербинка, 2000. С 28. .29.

12. Григорович Д.Н. Компьютерная измерительная система для реостатных испытаний тепловозов. Тезисы докладов IX международной научно-технической конференции. Крым, Алушта, 13-17 сентября 1999 г. С 60.

13. Григорьев В.Г., Островский Э.С., Беспалова Е.И. Автоматизированные системы управления испытаниями двигателей внутреннего сгорания // Двигатели внутреннего сгорания. 1982. № 30. С. 2.38.

14. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Методы пересчета мощности и удельного расхода топлива. Стандарт СЭВ CT СЭВ 4394-83. М.: ГСП, Издательство стандартов, 1985. 33 с.

15. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Часть 1. Стандартные условия и объявленные мощность, расходы топлива и смазочного масла. Международный стандарт ИСО 3046/1. Третье издание. М.: Издательство стандартов, 1987. 24 с.

16. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. М.: 1980. 436 с.

17. Дизели. Под общ. ред. В.А. Ванштейдта, H.H. Иванченко, JI.K. Коллерова. Справочник. Л.: Машиностроение, 1977. 600 с.

18. Дизель-генератор 2-20ДГ. Технические условия ТУ 24.06.844-89. Коломна, 1989. 152 с.

19. Дьяченко Н.Х., Костин А.К. и др. Теория двигателей внутреннего сгорания. Л.: Машиностроение, 1974. 552 с.

20. Иноземцев Н.В., Кошкин В.К. Процессы сгорания в двигателях. М.: Машгиз, 1949. 204 с.

21. Информационные материалы по дизелестроению. Л.: ЦНИДИ, вып. 53. 1958.

22. Испытания высокоэкономичного дизеля Д49 с силовой турбиной и высокооборотным генератором / Отчет о НИР / ВНИИЖТ, руководитель A.C. Нестрахов. М.: 1996. 68 с.

23. Камкин C.B., Возницкий И.В. и др. Эксплуатация судовых дизельных энергетических установок. М.: Транспорт, 1996. 432 с.

24. Колокольников C.B., Павлович Е. С., Просвиров Ю.Е. Требования к методам и средствам диагностики тепловозных дизелей в условиях повышения средней массы поездов. Тезисы докладов X областной научно-практической конференции. Куйбышев. Апрель 1988. 124 с.

25. Корбан В.В., Носырев Д.Я., Серпов С.А. Теплоэнергетическая диагностика тепловозных дизелей. Тезисы докладов X областной научно-практической конференции. Куйбышев. Апрель 1988. 124 с.

26. Коссов Е.Е., Поварков И.Л. Экспериментальное исследование переходных процессов тепловозных дизелей и систем автоматического регулирования //Труды ВНИИЖТ. М.: 1977. вып. 670. С. 71.93.

27. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. М.: Наука, 1976. 256 с.

28. Кремлевский П.П., Гонек Н.Ф. Динамические характеристики измерительных приборов // Измерительная техника. 1966. № 2. С. 19. .20.

29. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Справочник. JL: Машиностроение, 1989. 700 с.

30. Лецкий Э.А. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М.: Наука, 1977. 232 с.

31. Мац 3.3. Анализ рабочего процесса ДВС с помощью общих характеристик // Энергомашиностроение. 1979. № 1. С. 40.43.

32. Методика использования компьютерной измерительной системы при проведении реостатных испытаний тепловозов. Методические указания. ВНИИЖТ, 1993. 48 с.

33. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте /ВНИИЖТ МПС/ М.: Транспорт, 1991. 112 с.

34. Методы и средства диагностирования технических средств железнодорожного транспорта // Тез. докл. Всес. научн. техн. конф., Омск, 1989. 82 с.

35. Михаленок Н.О. Определение влияния технического диагностирования тепловозов на экономические показатели работы железной дороги. Тезисы докладов X областной научно-практической конференции.

36. Куйбышев. Апрель 1988. 124 с.

37. Мозгалевский A.B., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика. М.: Высшая школа, 1975. 207 с.

38. Никитин Е.А., Станиславский JI.B., Улановский Э.А. и др. Диагностирование дизелей. М.: Машиностроение, 1987. 224 с.

39. Никитин Е.А., Станиславский JI.B., Улановский Э.А. и др. Диагностирование дизеля по данным теплового баланса // Двигателестроение. 1982. № 10. С. 60.61

40. Орлин A.C., Вырубов Д.Н. и др. Двигатели внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1971. 400 с.

41. Орлин A.C., Круглов М.Г. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1983. 376 с.

42. Основы технической диагностики / Под ред. П.П. Пархоменко. М.: . Энергия, 1976. 180 с.

43. Пархоменко П.П. Основы технической диагностики. М.: Энергия, 1976. 446 с.

44. Пахомов Э.А. Методы диагностики при эксплуатации тепловозов. М.: Транспорт, 1974. 41 с.

45. Петриченко P.M. Рабочие процессы поршневых машин. JL: Машиностроение, 1972. 164 с.

46. Плохов Е.М., Серпов С.А., Токарев Т.П. Пункт диагностики тепловозов в локомотивном депо // Межвузовский сборник научно-технических трудов /ВЗИИТ, 1987, вып. 136. С 21.24.

47. Повышение эксплуатационной экономичности дизелей типа Д49 путем . утилизации энергии выпускных газов при помощи силовых турбин ивысокооборотных генераторов индукторного типа / Отчет о НИР / ВНИИЖТ, руководитель A.C. Нестрахов. М.: 1997. 50 с.

48. Правила заводского ремонта тепловозов ТЭЗ и 2ТЭ10 (ЦТ/2946) М.: Транспорт, 1982. 286 с.

49. Просвиров Ю.Е., Струзберг М.В. Система контроля технического состояния дизелей типа Д100 при послеремонтных испытаниях. Тезисы докладов X областной научно-практической конференции. Куйбышев. Апрель 1988. 124 с.

50. Разработка инструкций по эксплуатации автоматического топливомера ВНИИЖТа и определения удельного расхода топлива тепловозами приреостатных испытаниях. / Отчет о НИР / ВНИИЖТ, руководитель Г.А. Фофанов, М.: 1983.24 с.

51. Рахматулин М.Д. Технология ремонта тепловозов. М.: Транспорт, 1983. 300 с.

52. Рациональные режимы вождения поездов и испытания локомотивов./ Под ред. С.И. Осипова. М.: Транспорт, 1984. 280 с.

53. Романов В.Б. Компьютерная диагностика здоровья локомотивов //Локомотив. 1993. № 4. С. 30. .31.

54. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. Справочное руководство. М.: Наука, 1971. 192 с.

55. Сапрыкин В.А., Парамонов В.П. и др. Диагностика дизелей по индикаторным диаграммам. "Локомотив", 1993, № 2, с. 40.

56. Свами М.: Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы. М.: Мир, 1984.

57. Сван Т. Borland С++ 5. Киев. Диалектика, 1996. 576 с.

58. Симеон А.Э., Синенко Н.П., Маляров Ф.М. и др. Испытания тепловозных и судовых дизелей типа Д100. М.: Машгиз, 1960. 264 с.

59. Симеон А.Э., Хомич А.З., Бартош Е.Т. и др. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания, М.: Транспорт, 1987. 536 с.

60. Система контроля теплотехнических параметров дизеля "Дизель-Адмирал". Рекламный проспект НПК "Гарант". С-П.: 1999. 12 с.

61. Средства технологического оснащения для технического обслуживания и текущего ремонта тягового подвижного состава, планируемые к выпуску в 1994-1995 гг. // Каталог. Главное управление локомотивного хозяйства МПС РФ, М.: 1994. 342 с.

62. Стечкин Б.С., Генкин К.И., Золотаревский B.C., Скородинский И.В. Индикаторная диаграмма, динамика тепловыделения и рабочий цикл быстроходного поршневого двигателя. Издательство Академии наук СССР. М.: 1960. 164 с.

63. Тепловоз 2ТЭ10В. Руководство по эксплуатации и обслуживанию. М.: Транспорт, 1975. 432 с.

64. Тепловоз ТЭП80. Теплотехнические испытания дизель генератора 2-20ДГ / Отчет о НИР / ВНИИЖТ, руководитель Г.А. Фофанов. М.: 1991. 40 с.

65. Указания МПС № С-810 от 26.01.80.

66. Указания МПС № 1-3555 от 30.01.81.

67. Феоктистов В.П., Лакин И.К. Объектно-ориентированный подход к разработке программного обеспечения для транспортных предприятий. Транспорт: наука, техника, управление. 1996, № 10. С. 12.21.

68. Феоктистов В.П., Лакин И.К., Семченко В.В., Шабалин Н.Г. Использование вычислительной техники в локомотивных депо // Ж.-д. транспорт. Сер. Локомотивы и локомотивное хозяйство. Ремонт локомотивов. ОИ/ЦНИИТЭИМПС. вып. 3. С. 1.35.

69. Фофанов Г.А., Григорович Д.Н. Компьютерная система для испытаний тепловозов и тепловозных дизелей// Вестник ВНИИЖТ. 1997, №3. С. 14.16.

70. Фофанов Г.А. Исследование эффективных и индикаторных характеристик тепловозного дизеля при износе деталей цилиндро-поршневой группы. Диссертация, М.: 1969. 212 с.

71. Хайт Э.И. Методические указания по определению экономической эффективности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1980. 144 с.

72. Хартман К., Лецки Э., Шеффер В. Планирование эксперимента в исследовании процесса. М.: Мир, 1977. 320 с.

73. Хомич А.З., Жалкин С.Г., Сисон А.Э, Тартаковский Э.Д. Диагностика и регулировка тепловозов. М.: Транспорт, 1977. 222 с.

74. Хомич А.З., Мальцев А.Н. Влияние переходных процессов на экономичность дизелей 10Д100. Электрическая и тепловозная тяга, 1974, № 11. С. 37.38.

75. Хомич А.З., Мальцев А.Н. Повышение экономичности тепловозных дизелей 1 ОД 100 на переходных режимах. Электрическая и тепловозная тяга, 1975, № 12. С. 20.21.

76. Хомич А.З. Эффективность и вспомогательные режимы тепловозных дизелей. М.: Транспорт, 1979. 144 с.

77. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы М.: Энергоиздат, 1985. 440 с.

78. Шевлягин В.П., Урбанович Р.Н. Измерение удельного расхода топлива на тепловозах ТЭЗ в условиях эксплуатации. Электрическая и тепловозная тяга, 1973, №2. С. 11. 12.

79. Шлыков Г.П. Аппаратурное определение погрешностей цифровых приборов. М.: Энергоиздат, 1984. 124 с.

80. Шошин Ю.С. О методике исследования тепловыделения в период горения топлива в двигателях с воспламенением от сжатия. // Энергомашиностроение, 1958.№ 1.С. 12.15.

81. Электронные компоненты. Каталог фирмы "Платан". М.: 2000. 148 с.

82. Яворский Б.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике. М.: Наука, 1979. 512 с.