Система мониторинга подвижного состава

Полезная модель относится к системам выявления предотказного состояния узлов железнодорожного подвижного состава и поездов метро. Система содержит первичные преобразователи 1, 2(n) параметров работы узлов в сигналы, доступные к передачи по поездным информационным каналам 3, бортовые устройства 4 первичной обработки, накопления и дальнейшей передачи сигналов на внешние устройства считывания постов 5 депо, центр обработки данных 6, центр управления ремонтом 7 депо, специализированные посты 8, единый центр мониторинга подвижного состава 9. В пути следования поезда с узлов вагонов при помощи штатных датчиков бортовых систем, а также дополнительно установленных датчиков 1n осуществляется сбор информации о текущих значениях параметров работы: тяговых электродвигателей, тяговой передачи, тягового редуктора, колесных пар; узлов рессорного подвешивания, автосцепных устройств; силовой электрической передачи; вспомогательного электрического оборудования. Первичная информация датчиков 1n по каналам 3 поступает в бортовые устройства 4, сравнивается с допустимыми значениями и хранится для последующей передачи на устройства считывания постов 5. Затем обрабатываются в центре обработки данных 6 и передаются диспетчеру центра управления ремонтом 7. Информация передается через каждые 20 часов при заходе состава на ТО перед постановкой поезда на ремонтную позицию для оценки текущего технического состояния узлов и систем вагонов, объемов ТО, ТР и формирования нарядов в цехах 8 в первую очередь для узлов, рабочие параметры которых в эксплуатации имеют отклонения от допустимых значений.

Полезная модель относится к системам выявления предотказного состояния узла на подвижном составе железнодорожного подвижного состава, но может быть применена и для поездов метро.

В современных условиях эксплуатации сложных технических объектов одним из важных моментов в оценке текущего состояния их систем все чаще становится возможность организации «информационной видимости» оборудования объекта. Эта возможность достигается путем периодического дистанционного контроля значений некой совокупности рабочих параметров объекта, реализуемого путем организации информационных потоков в системе.

Возможность контроля и сравнения значений указанных параметров с допустимыми показателями позволяет оценить работоспособность системы, своевременно выявить предотказное состояние узла, проследить динамику изменения любого из контролируемых параметров во времени. Кроме этого имеется возможность оптимизировать процесс технического обслуживания и ремонта узлов объекта за счет того, что в первую очередь обслуживать или ремонтировать будет необходимо те узлы и детали, параметры которых в процессе эксплуатации вышли за пределы допустимых значений.

Подобные системы известны за рубежом, как системы «событийно-управляемой диагностики неисправностей» (см. например патент US 20100730883 от 2010.0324).

Аналогичная система обеспечивает мониторинг и обратную связь для средства транспорта относительно его расположения на основе, по крайней мере, информации, предоставленной датчиками, расположенными на средстве транспорта. Кроме того по обратной связи может быть передана информация, сформулированная на основе дополнительных критериев, полученных от других систем, за исключением упомянутых датчиков, расположенных на транспортном средстве, например, метеорологических систем, систем географического местоположения, радиолокационной системы, глобальной системы определения координат и т.д. Информация, предоставленная датчиками по обратной связи может храниться в памяти средства транспорта, так и на неподвижном объекте для архивирования и последующего анализа (см. патент US 7113852 «Система и метод для мониторинга и контроля транспортного средства с обратной связью».

Основным недостатком известной системы является то, что контроль текущего состояния узлов подвижного состава возможно лишь при его постановке на ремонтную позицию депо. Возможность фиксации факта отклонения какого-либо из контролируемых параметров от нормы, а также значений других параметров в данный момент времени при непосредственной эксплуатации подвижного состава отсутствует.

Задача полезной модели состоит в том, чтобы обеспечить контроль основных параметров функционирования узлов и систем подвижного состава в межремонтный период эксплуатации. Такая возможность позволит оптимизировать организацию технического обслуживания и ремонта (в том числе и межпоездного) подвижного состава с учетом фактически произошедших событий, связанных с отказом конкретных узлов и систем в пути следования поезда.

Поставленная задача решается тем, что в известной системе мониторинга подвижного железнодорожного состава, преимущественно подвижного состава метрополитена, содержащей штатные датчики оповещения о технических неисправностях, сигнальные устройства о неисправностях, установленные на подвижном составе и связанные линиями связи в единую систему оповещения о технических неисправностях, что, согласно полезной модели система дополнительно снабжена бортовыми элементами измерения, первичной обработки, накопления и передачи данных о физических величинах параметров работы узлов, связанными линиями связи со штатными датчиками оповещения, а также снабжена стационарными постами считывания информации с подвижного состава и каналами передачи данных от постов считывания информации на сервер центра управления ремонтом в депо.

Следующие отличительные признаки доказывают соответствие критерию «новизны» заявляемой полезной модели:

1. Наличие на подвижном составе набора первичных преобразователей механических, электрических и других параметров работы узлов в сигналы, доступные для передачи по поездным линиям связи. В качестве первичных преобразователей возможно использование как датчиков штатных бортовых систем, так и дополнительно устанавливаемых.

2. Наличие на подвижном составе устройств первичной обработки хранения и передачи информации, полученной с первичных преобразователей.

3. Наличие на подвижном составе каналов передачи информации от первичных датчиков к устройствам обработки, хранения и передачи данных.

4. Наличие в депо постов считывания информации с подвижного состава.

5. Наличие в депо каналов передачи данных от постов считывания информации на сервер центра управления ремонтом (ремонтный диспетчер).

Разработанные заявителем системы сбора, обработки и передачи данных в совокупности указанных выше признаков позволяют реализовать задачу по организации «информационной видимости» узлов и систем технических объектов практически любой сложности, в том числе таких, как вагоны поездов метрополитена.

В рамках заявляемой полезной модели, построение информационной системы мониторинга текущего состояния узлов и систем вагонов метро в эксплуатации является комплексной задачей, решение которой должно включать в себя следующие составляющие:

1. Оборудование вагонов поездов первичными преобразователями механических, электрических и других параметров работы узлов в сигналы, доступные для передачи по поездным линиям связи.

2. Оборудование вагонов поездов устройствами для первичной обработки получаемых с датчиков сигналов, а также накопления, хранения и передачи информации на внешние устройства. Данные устройства, помимо функции сбора и обработки данных с собственных датчиков имеют возможность обработки информации, получаемой с бортовых систем контроля.

3. Создание постов считывания депо, обеспечивающих считывания информации с передающих устройств вагонов поездов для последующей ее передачи в центр обработки данных депо перед постановкой поезда на ремонтную позицию для проведения технического обслуживания, текущего или межпоездного ремонта.

4. Создание центров обработки данных в депо, осуществляющих обработку информации, поступающей из соответствующих постов считывания депо. К основным задачам центра обработки данных в депо должны относиться:

- контроль режимов ведения поезда;

- оценка текущего технического состояния узлов и систем вагонов в формате «норма»/»не норма» или, при необходимости, в сравнении текущих значений рабочих параметров с допустимыми;

- выявление предотказного состояния узлов вагонов;

- принятие решений о возможности дальнейшей эксплуатации вагонов, планирование их технического обслуживания или ремонта;

- принятие решений об объеме выполнения ремонтных работ вагонов поступлении их на ТО или ТР;

- формирование нарядов для специализированных ремонтных бригад на выполнение работ;

- формирование и передача сводных отчетов о состоянии узлов и систем вагонов поездов в технические службы Управления Метрополитена;

- оперативное оповещение причастных служб об отказе узла или системы вагона в эксплуатации.

- оперативное оповещение руководителей депо об отказе узла или системы вагона в эксплуатации;

5. Создание на базе депо информационных комплексов управления ремонтным процессом или центров управления ремонтом депо.

Центр управления ремонтом депо обеспечивает организацию и управление технологическим процессом ремонта вагонов, включая организацию оснащения и учет запасных частей и материалов. Информация, получаемая диспетчером центра управления ремонтом депо из центра обработки данных депо, позволяет планировать и корректировать выполнение ремонтных работ, учитывая возможные отказы оборудования вагонов на линии.

Функционирование центра управления ремонтом депо обеспечивается специализированным оборудованием, включая технологическое оборудование ремонтных цехов, имеющее возможность формирования и передачи протоколов выполнения диагностических проверок или испытаний узлов и деталей оборудования вагонов после ремонта. Функциональное исполнение технологического оборудования обеспечивает минимизацию вмешательства специалиста в процесс проведения проверок или испытаний, повышая достоверность выполняемых операций.

6. Создание каналов передачи информации всех уровней информационной системы.

Полезная модель поясняется схемой передачи данных от вагонов поезда в технические службы депо.

Система содержит первичные преобразователи 1, 2(n) механических, электрических и других параметров работы узлов в сигналы, доступные к передачи по поездным линиям связи 3, всех уровней информационной системы, бортовые системы 4 для сбора, первичной обработки, накопления и передачи получаемых с датчиков 1n сигналов, а также накопления, хранения и передачи информации на внешние устройства, посты считывания депо 5, обеспечивающие считывание информации с передающих устройств бортовых систем 4 вагонов поездов, центр обработки данных 6 в депо, осуществляющих обработку информации, поступающей из соответствующих постов считывания 5 депо, центры (информационные комплексы) управления ремонтом 7 депо на специализированных постах 8. Обработанная информация предается в единый центр мониторинга подвижного состава 9.

Функционирование составных элементов системы предусматривает следующую организацию информационных потоков.

В пути следования поезда с узлов вагонов при помощи штатных датчиков бортовых систем, а также дополнительно установленных датчиков 1n с определенной периодичностью осуществляется первичный сбор информации о текущих значениях некоторой совокупности параметров работы оборудования. К таким параметрам следует отнести:

1. Параметры работы узлов ходовой группы (тяговые электродвигатели, тяговая передача, тяговый редуктор, колесные пары).

2. Параметры работы механического оборудования (узлы рессорного подвешивания, автосцепные устройства).

3. Параметры работы силовой электрической передачи.

4. Параметры работы вспомогательного электрического оборудования.

Первичная информация с датчиков 1n по поездным линиям связи 3 поступает в устройства первичной обработки сигналов бортовых систем 4, где полученные значения сравниваются с допустимыми и в виде протоколов накапливаются и хранятся для последующей передачи на внешние устройства постов считывания 5 депо. Дискретность передачи информации определяется периодом захода состава на техническое обслуживание (в среднем через каждые 20 часов) и производится по беспроводным каналам связи перед постановкой поезда на ремонтную позицию депо.

Полученный блок информации обрабатывается в центре обработки данных 6 депо и в текстово-графическом формате передается диспетчеру центра управления ремонтом 7 депо. Данная информация является основанием для оценки текущего технического состояния узлов и систем вагонов, поступающих на технического обслуживания (ТО) или текущего ремонта (ТР), принятия решений об объеме выполнения ремонтных работ вагонов на ТО или ТР. Формирование нарядов для специализированных ремонтных бригад в цехах 8 на выполнение работ по ремонту узлов, при таком подходе, производится в автоматическом режиме. В первую очередь в наряд-заданиях отображаются узлы, у которых значения рабочих параметров в эксплуатации имеют отклонения от допустимых значений и решения других производственных задач.

Контроль процесса выполнения ремонта вагонов осуществляется посредством мобильных и стационарных контрольно-диагностических систем. В процессе выполнения работ информация о выполнении ремонта оборудования заносится в базу данных. Электронные протоколы испытания оборудования являются информационной платформой центра управления ремонтом 7. В режиме on-line эта информация отображается на информационных мониторах, расположенных в ремонтных цехах 8 и кабинетах руководителей предприятия в виде обобщенной диаграммы готовности состава к выходу из ремонта.

Данные диаграммы позволяют оценить выполнение предприятием нормативов простоя вагонов на соответствующем виде ремонта, выявить критические элементы в цепочке технологического процесса ремонта, «тормозящие» выполнение программы ремонта и требующие проведение необходимых корректирующих мероприятий. Построение диаграммы предусматривает использование рабочих полей, например, в следующем цветовом исполнении.

Зеленым цветом отображается процесс ремонта оборудования вагонов, выполнение которого соответствует установленным нормам времени на проведение технологических операций, предусмотренных ремонтной документацией.

Желтым цветом отображается процесс ремонта, выполнение которого опережает установленный график проведения работ, что может говорить о полном или частичном невыполнении некоторых технологических операций.

Красным цветом отображается процесс ремонта, выполнение которого отстает от установленного графика проведения работ, что может указывать на возникновение проблем при выполнении некоторых технологических операций.

Цветовое представление информации на диаграммах упрощает анализ данных и стимулирует работников депо на повышение качества выполнения своей работы.

По окончанию технического обслуживания или ремонта диспетчер центра управления ремонтом формирует справку о готовности состава к выходу из ремонта и направляет ее дежурному по депо.

Сводная информация о режимах эксплуатации, сроках и качестве проведения ремонта со всех депо поступает в единый центр мониторинга 9 подвижного состава, где анализируется специальной аналитической группой и в случае некорректной работы системы ремонта и эксплуатации в целом принимаются корректирующие меры.

Промышленная применимость обеспечивается достаточным опытом производства подобных систем.

Система мониторинга подвижного железнодорожного состава, преимущественно подвижного состава метрополитена, содержащая штатные датчики оповещения о технических неисправностях, сигнальные устройства о неисправностях, установленные на подвижном составе и связанные линиями связи в единую систему оповещения о технических неисправностях, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена бортовыми элементами измерения, первичной обработки, накопления и передачи данных о физических величинах параметров работы узлов, связанными линиями связи со штатными датчиками оповещения, а также снабжена стационарными постами считывания информации с подвижного состава и каналами передачи данных от постов считывания информации на сервер центра управления ремонтом в депо.