Способ и устройство для удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики Российский патент 2019 года по МПК B61L17/00 

Изобретение относится к системам, диагностирующим состояние железнодорожных устройств автоматики и телемеханики (ЖАТ), и может использоваться для поиска и диагностирования неисправностей отдельных устройств или эксплуатационных режимов, анализа данных технической документации, обеспечения аналитической поддержки диагностирования устройств ЖАТ, даже тех, для которых не предусмотрены средства автоматического контроля (системы технической диагностики и мониторинга).

Из патента РФ №2156994 (МПК G05B 23/02, G06F 11/22, G06F 11/32, опубл. 27.09.2000) известен способ управления неисправностью системы в регистре исходных местоположений системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МДКРК), в котором подготавливают заранее файл данных, в котором записывается информация о конфигурации всех систем, так что все внутренние приборы в системах в упомянутом регистре исходных местоположений можно включать до максимума во время конфигурирования первоначальных изображений. Запоминают эту информацию в базе данных. Принимают информацию о состояниях в отношении упомянутых приборов, передаваемую от каждой из систем после инициализации всех приборов таким образом, чтобы каждый упомянутый прибор нес информацию о состоянии «Не оборудован», и визуально отображают состояние неисправности упомянутого релевантного прибора в виде графика неисправности на изображении, соответствующем релевантному прибору с помощью упомянутой принятой информации о состоянии и упомянутой информации о конфигурации. Вырабатывают звуковое предупреждение относительно упомянутого состояния неисправности.

Сущность указанного известного изобретения заключается в отображении неисправностей в виде графика неисправностей. Согласно второму способу производят конфигурацию текущей информации и состояния систем. Третий способ заключается в анализе и оценке цветового представления информации. Систему управления неисправностями применяют к нескольким узлам, поэтому необходимы новые операции жесткого кодирования выполнять относительно каждого узла, и, кроме того, следует выполнять управление версиями программного обеспечения. Ограничение данного способа состоит в том, что в случае несоответствия информации о неисправностях обработка неисправности прекращается, а затем снова вносится информация о неисправностях, что приводит к ухудшению надежности системы, а также в трудностях проведения операций жесткого кодирования для широкого комплекса сложных устройств, таких как ЖАТ. Известный способ не предусматривает отображения подробной информации о неисправности (класс, точное месторасположение неисправности с указанием конкретного устройства), что не удовлетворяет требованиям к обеспечению безопасности движения железнодорожного транспорта.

Известен способ и устройство выявления неисправностей сложного технологического оборудования на основе нейронных сетей (патент РФ №2563161, G06N 3/08, G06F 15/18, опубл. 10.02.2015). Техническим результатом является обеспечение автоматического выбора значимых параметров из всего множества входных и выходных параметров за счет дополнительного обучения нейронной сети в процессе работы, за счет увеличения-уменьшения количества активных нейронов, не приводящего к ухудшению качества выявления неисправностей, а также за счет выбора избыточных нейронов и их активации при переобучении или при отказе нейронов сети. Устройство содержит датчики, вычислительную систему и устройства отображения сигналов диагностики. Вычислительная система содержит модуль, реализованный с возможностью интеллектуального анализа и содержащий динамическую модель, которая реализована на обученной нейронной сети, и модуль, реализованный с возможностью дополнительного обучения нейронной сети и выбора активных и избыточных нейронов.

Устройство, алгоритм работы которого основан на искусственном интеллекте обладает низкой эффективностью выявления неисправностей, за счет большого числа задействованных искусственный нейронных сетей, больших затрат времени на обучение и переобучение нейронной сети, а также список возможных неисправностей, ограничивается списком только значимых параметров устройств. Данное устройство не позволяет произвести поиск неисправности большого количества устройств ЖАТ железнодорожного транспорта с привязкой и подключением к КЗ АРМ-ВТД (Комплекса Задач Автоматизированное рабочее место ведения технической документации), получение схем устройств автоматики на оборудование рабочих мест. Способ не позволяет произвести поиск неисправности с привязкой и подключением к КЗ АРМ-ВТД, получение схем на оборудование и устройства СЦБ (сигнализации централизации и блокировки).

Известен способ поиска неисправных блоков в непрерывной динамической системе (патент РФ №2473105, G05B 23/02, опубл. 20.01.2013). В этом способе предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной системы на интервале в контрольных точках при дискретных моментах времени на входное воздействие, определяют выходные сигналы модели для каждой из контрольных точек, полученные в результате пробных отклонений рассматриваемых одиночных и кратных параметрических дефектов блоков. Недостатком этого способа является то, что он обеспечивает определение только одиночных параметрических дефектов и обладает невысокой различимостью дефектов, то есть низкой помехоустойчивостью, не отражает истинной информации о техническом состоянии устройств, что не применимо для диагностирования устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.

Из патента РФ №56308 (B61L 17/00, опубл. 10.09.2006) известен контрольно-диагностический комплекс станционных устройств горочной автоматической централизации (КДК СУ ГАЦ), который относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам автоматики и телемеханики, обеспечивающим контроль и диагностику состояния технических средств на сортировочных горках.

Известный комплекс содержит модули ввода аналоговых и дискретных сигналов с контролируемых устройств, промышленный компьютер и автоматизированные рабочие места дежурного электромеханика и удаленные рабочие места. Устройство включает в себя модуль контроля сопротивления изоляции, обеспечивающий измерение сопротивления изоляции и определение неисправных цепей электропитания, сервер баз данных, выполненный с возможностью накопления и выдачи диагностической информации, шлюз локальной вычислительной сети, обеспечивающий защиту от несанкционированного доступа из внешней системы передачи данных. Модуль ввода аналоговых сигналов состоит из элементов гальванической изоляции и масштабирования сигналов и осуществляет гальваническую развязку и усиление сигналов. Модуль ввода дискретных сигналов состоит из элементов активной дискретной матрицы, осуществляющих гальваническую изоляцию и усиление мощности сигналов, а контролируемые устройства подключаются сигнальным кабелем к промышленному компьютеру. Ограничением этого устройства является узкая направленность контрольно-диагностического комплекса, который используется только для горочной электрической централизации, алгоритм работы которой отличается от обычной электрической централизации (например, в горочной электрической централизации применяются нормально-разомкнутые рельсовые цепи).

Патент РФ №2279117 (G05B 19/418, G05B 15/02, опубл. 27.02.2006) раскрывает комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления технологическими процессами. Комплекс содержит объединенные через локальную вычислительную сеть (ЛВС) Ethernet рабочие станции и серверы на базе персональных электронных вычислительных машин (ПЭВМ), и контроллеры, соединенные через локальную вычислительную сеть Ethernet между собой и с ПЭВМ. Каждый контроллер содержит модуль центрального процессора (МЦП), предназначенный для управления функциональными модулями и исполнительными механизмами, и модули функциональные (МФ) с конфигурируемой структурой, предназначенные для обработки сигналов от датчиков и формирования сигналов управления исполнительными механизмами, соединенные через системную шину VME-bus. Модуль функциональный МФ с конфигурируемой структурой содержит схему интерфейса VME-bus, мезонины ввода и мезонины вывода переменного количества и структуры, соединенные через первую группу разъемов со схемой обработки сигналов и управления, а через вторую группу разъемов - с внешними входами и выходами модуля функционального, соответственно, для подключения внешних датчиков и исполнительных механизмов.

Недостатками известного комплекса являются: ограниченный набор функциональных модулей, не позволяющий полностью реализовать необходимые функции; системная шина VME-bus является высокоскоростным многопроводным интерфейсом ограниченной протяженности (несколько десятков сантиметров) и требует размещения в едином конструктиве, т.е. не обладает высокой помехоустойчивостью; использование системной шины VME-bus для связи между контроллерами и функциональными модулям не позволяет строить распределенную систему, дающую возможность приблизить модули ввода/вывода к контролируемым цепям/сигналам и тем самым повысить достоверность контроля, помехоустойчивость и надежность системы; ограниченный набор устройств не позволяет строить комплексы, содержащие локальные подсистемы, распределенные на участках протяженностью в десятки километров.

От указанных недостатков свободен комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами согласно патенту РФ №68723 (G05B 15/00, B61L 27/04, G05B 19/4063, опубл. 27.11.2007). Этот комплекс содержит объединенные через локальную вычислительную сеть (ЛВС) Ethernet рабочие станции, автоматизированные рабочие места (АРМы) и серверы на базе персональных электронных вычислительных машин (ПЭВМ) и также объединенные через Ethernet контроллеры на базе промышленных компьютеров, предназначенные для сбора и обработки информации от контролируемых устройств через функциональные модули ввода, решения диагностических задач, выдачи управляющих команд функциональным модулям вывода, а также для обмена информацией через Ethernet с системами верхнего уровня. Устройство дополнительно содержит связанные с контроллерами по стандартному последовательному интерфейсу центральные концентраторы связи, соединенные двухпроводной линией с цепью аналогичных удаленных периферийных концентраторов связи, входящих в состав локальных подсистем и, в свою очередь, связанных по стандартному последовательному интерфейсу с центральными концентраторами информации этих локальных подсистем. Концентраторы информации содержат порты для подключения аналогичных дополнительных концентраторов информации по линиям связи типа «токовая петля» с синхронным способом обмена информацией. Каждый из концентраторов информации имеет наборное поле для подключения функциональных измерительных и управляющих микромодулей ввода/вывода, обмен информацией с которыми микропроцессорный элемент концентратора информации производит по синхронной локальной шине имеющей матричную структуру. Каждый функциональный микромодуль содержит микропроцессорный элемент, а система электропитания контроллеров, центральных концентраторов связи и каждой локальной подсистемы содержит развязывающие трансформаторы, устройства защиты от электрических перегрузок и помех по сети питания и блоки бесперебойного питания с преобразователями напряжения для питания устройств комплекса.

Автоматизированная система на базе этого комплекса аппаратно-программных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами реализуется как система диагностирования и контроля устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) в системах электрической централизации на железнодорожном транспорте. Основное назначение комплексов - непрерывное диагностирование и мониторинг работы устройств СЦБ (сигнализации, централизации и блокировки) на станциях и в сигнальных установках (включая переезды), расположенных на перегонах между станциями на расстояниях порядка километра друг от друга, а также выявление отказов и предотказных состояний и автоматизация технического обслуживания устройств СЦБ. Такой комплекс предназначен для расширения функциональных возможностей системы АДК-СЦБ (автоматизации диагностирования и контроля устройств СЦБ) в части устройств ЖАТ перегонов.

Ограничением этого известного комплекса является то, что он ориентирован только на контроль сигналов устройств ЖАТ, расположенных на значительном расстоянии от центрального блока связи и промышленного компьютера информационно-вычислительного комплекса (ИВК) с использованием информационных последовательных каналов связи. Кроме того, в АДК-СЦБ отсутствуют алгоритмы поиска неисправностей тех устройств ЖАТ, которые не контролируются комплексом.

Наиболее близкими аналогами настоящего изобретения являются способ и устройство удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики, раскрытые в патенте РФ №2384886 (G08C 19/00, опубл. 20.03.2010).

Известный способ-аналог включает сбор дискретной информации и/или аналоговой информации о состоянии устройств ЖАТ, преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму, определение состояния устройств ЖАТ «включено/выключено» путем сравнения дискретной информации со значением порога срабатывания, передачу собранной информации об устройстве ЖАТ по цифровым каналам связи на автоматизированное рабочее место, программным способом отслеживание и оценку технического состояния устройств ЖАТ. Измеряемые аналоговые сигналы с территориально разнесенных объектов с помощью аналоговых коммутаторов поочередно подключают к аналоговой линии связи, по которой передают на вход централизованного многофункционального измерителя, измеряющего параметры входящих аналоговых сигналов и сопротивление изоляции кабелей монтажа устройств ЖАТ, не оборудованных сигнализаторами заземления. Централизованным многофункциональным измерителем преобразуют в цифровую форму и передают в цифровой канал связи. Заданием внешнего опорного сигнала управляют значением порога срабатывания, и таким образом определяют состояния дискретных устройств ЖАТ «включено/выключено» в схемах с различными диапазонами переменных или постоянных напряжений представления дискретной информации.

Известное устройство-аналог содержит блоки сбора дискретной информации, систему аналоговых измерений, контроллер, автоматизированные рабочие места. Выходы блоков сбора дискретной информации, построенных на базе мультиплексора и компаратора, имеющих вход сигнала опорного напряжения и информационные входы, в каждом проводе которых установлено высокоомное прецизионное сопротивление, выдерживающее импульсные напряжения до 2 кВ без изменения своих характеристик. Система аналоговых измерений состоит из подсистемы выделенных измерений и подсистемы коммутируемых измерений, где подсистема выделенных измерений включает первичные преобразователи аналогового сигнала, выход которых соединен с входом централизованного многофункционального измерителя - устройства нормирования сигналов питающей для контроля напряжения и тока питающей установки устройств ЖАТ на базе аналого-цифрового преобразователя. Выход централизованного многофункционального измерителя подсистемы выделенных измерений подсоединен к другому входу контроллера, а подсистема коммутируемых измерений включает аналоговые коммутаторы, обеспечивающие гальваническую изоляцию отключаемых сигналов, в каждом проводе которых установлено высокоомное прецизионное сопротивление, выдерживающее импульсные напряжения до 2 кВ без изменения своих характеристик. Выходы аналоговых коммутаторов подключены к входу централизованного многофункционального измерителя - устройства нормирования сигналов для контроля параметров устройств ЖАТ и измерения сопротивления изоляции кабелей монтажа устройств ЖАТ на базе аналого-цифрового преобразователя со специализированным входом опорного напряжения, подключенным к источнику опорного напряжения. Выход централизованного многофункционального измерителя подсистемы коммутируемых измерений соединен с входом контроллера, выход которого соединен с автоматизированным рабочим местом.

Ограничениями известных способа и устройства являются отсутствие функциональных модулей, которые позволяли бы реализовать ряд необходимых функций, таких как согласование и координирование с автоматизированным рабочим местом ведения технической документации (АРМ-ВТД) для выделения возможных неисправных элементов на принципиальных схемах устройств ЖАТ и системы в целом. Это приводит к увеличенному времени восстановления работоспособности устройств ЖАТ, к ухудшению безопасности и бесперебойности движения железнодорожного транспорта, а также к отсутствию информационного обмена между смежными отделениями железной дороги для восстановления или ремонта неисправного устройства.

Решаемая настоящим изобретением задача заключается в расширении функциональных возможностей поиска электрических и механических неисправностей устройств ЖАТ и ускорении информационного обмена между смежными отделениями железной дороги посредством центра технической диагностики и мониторинга (ЦТДМ), являющегося единым диагностическим центром управления (ЕДЦУ), автоматизированного рабочего место диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и автоматизированного рабочего места поиска неисправностей (АРМ-ПН).

Технический результат, который получен при использовании заявленного способа, выражается в сокращении времени восстановления работоспособности устройств ЖАТ за счет использования диагностической информации от систем технической диагностики и мониторинга (СТДМ) и технической документации от автоматизированного рабочего места ведениям технической документации (АРМ-ВТД).

Технический результат, который получен при использовании заявленного устройства, выражается в сокращении времени восстановления работоспособности устройств ЖАТ, повышении безопасности и бесперебойности движения поездов, а также обеспечении информационного обмена между смежными отделениями железной дороги.

Для решения поставленной задачи с достижением указанных технических результатов в способе удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики (ЖАТ), заключающемся в том, что дискретную и/или аналоговую информацию контроля работоспособности устройств ЖАТ преобразуют в цифровую форму и передают по цифровым каналам связи на автоматизированное рабочее место, компьютер которого программным методом отслеживает и оценивает техническое состояние устройств ЖАТ, используют одно/два автоматизированных рабочих места - автоматизированное рабочее место механика (АРМ-ШН) и автоматизированное рабочее место электромеханика (АРМ-ШНС), компьютеры которых подсоединены через концентратор к контроллерам устройств (ЖАТ), совместно представляющие собой линейный пункт диагностирования (ЛПД), снабженный программируемой системой технической диагностики и мониторинга (СТДМ). В процессе поиска неисправности информацию контроля работоспособности устройств ЖАТ также получают мобильным измерительно-программный комплекс (ИПК) путем проведения измерений. ИПК выполнен на базе компьютера автоматизированного рабочего места механика (АРМ-ШН) и представляет собой линейный пункт сбора информации (ЛПС). Информацию о неисправном состоянии устройства ЖАТ с линейного пункта диагностирования (ЛПД) и линейного пункта сбора информации (ЛПС), в процессе поиска неисправности, передают на центральный пункт (ЦП), которым является компьютер автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ (сигнализации централизации и блокировки) (АРМ-ШЧД) и/или компьютер автоматизированного рабочего места поиска неисправностей (АРМ-ПН). На центральном пункте (ЦП) производят сбор информации о неисправном состоянии устройства ЖАТ, запрашивают техническую документацию на неисправное устройство ЖАТ из компьютера автоматизированного рабочего места ведения технической документации (АРМ-ВТД). В центральном пункте синтезируют алгоритм поиска неисправности устройства ЖАТ и синтезированный алгоритм направляют компьютеру в линейный пункт сбора информации (ЛПС) для его реализации. Полученную в центральном пункте (ЦП) информацию также направляют компьютерам в линейный пункт диагностирования (ЛПД), и на сервер центра технической диагностики и мониторинга (ЦТДМ), который выполняет функцию единого диагностического центра управления (ЕДЦУ).

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в устройстве удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики (ЖАТ), содержащем устройства автоматики и телемеханики (ЖАТ), контролируемые выходы которых посредством контроллеров связаны со входами автоматизированных рабочих мест, выполненных на базе компьютеров, использованы по меньшей мере два автоматизированных рабочих места - автоматизированное рабочее место механика (АРМ-ШН) и автоматизированное рабочее место электромеханика (АРМ-ШНС), компьютеры которых подсоединены через концентратор к контроллерам устройств (ЖАТ), и совместно представляют собой линейный пункт диагностирования (ЛПД), снабженный программируемой системой технической диагностики и мониторинга (СТДМ). Введен мобильный измерительно-программный комплекс (ИПК), выполненный на базе компьютера автоматизированного рабочего места механика (АРМ-ШН) и представляющий собой линейный пункт сбора информации (ЛПС). Входы-выходы компьютеров ЛПС и линейного пункта диагностирования (ЛПД) связаны с входами-выходами компьютера автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места поиска неисправностей (АРМ-ПН), представляющих собой центральный пункт (ЦП). К дополнительному второму входу-выходу компьютера автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места поиска неисправностей (АРМ-ПН) подсоединен компьютер автоматизированного рабочего места ведения технической документации (АРМ-ВТД). Компьютеры ЦП связаны своим третьим входом-выходом с входом-выходом сервера центра технической диагностики и мониторинга (ЦТДМ), выполняющим функцию единого диагностического центра управления (ЕДЦУ).

Возможен дополнительный вариант выполнения устройства, согласно которому в линейный пункт сбора информации (ЛПС) мобильного измерительно-программного комплекса (ИПК) введены планшет и сетевой принтер. Первый вход планшета служит проведения измерений диагностических параметров устройств ЖАТ, а второй его вход связан с первым выходом компьютера автоматизированного рабочего места механика (АРМ-ШН) линейного пункта сбора информации (ЛПС). Первый вход автоматизированного рабочего места механика (АРМ-ШН) линейного пункта сбора информации (ЛПС) служит для получения алгоритмов поиска неисправности от выхода компьютеров автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или автоматизированного рабочего места поиска неисправностей (АРМ-ПН) центрального пункта (ЦП). Первый выход планшета связан со вторым входом автоматизированного рабочего места механика (АРМ-ШН) линейного пункта сбора информации (ЛПС), второй его выход - с первым входом сетевого принтера. Второй выход автоматизированного рабочего места механика (АРМ-ШН) линейного пункта сбора информации (ЛПС) связан с входом компьютеров автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места поиска неисправностей (АРМ-ПН) центрального пункта, а третий его выход - со вторым входом сетевого принтера. Выход сетевого принтера служит для передачи данных протоколов проверок при поиске неисправности устройств ЖАТ к компьютерам центрального пункта, снабженных базами данных (БД) о неисправностях и нормативно-справочной информации (БСН). Первый вход-выход компьютера автоматизированного рабочего места электромеханика (АРМ-ШНС) линейного пункта диагностирования (ЛПД) связан с первым входом-выходом компьютера автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места поиска неисправностей (АРМ-ПН) центрального пункта. Первый вход-выход автоматизированного рабочего места механика (АРМ-ШН) линейного пункта диагностирования (ЛПД) также связан с первым входом-входом компьютера автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места поиска неисправностей (АРМ-ПН) центрального пункта. Второй вход-выход компьютера автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места поиска неисправностей (АРМ-ПН) центрального пункта связан с входом-выходом компьютера автоматизированного рабочего места ведения технической документации (АРМ-ВТД). Компьютеры центрального пункта связаны своим третьим входом-выходом с входом-выходом сервера центра технической диагностики и мониторинга (ЦТДМ) и служат для передачи по их третьему входу-выходу передачи данных о поиске и устранении неисправностей, а также для приема данных о текущем состоянии устройств ЖАТ.

Под компьютерами в настоящем изобретении понимаются различные вычислительные средства, обладающие необходимым объемом памяти и быстродействием: непосредственно компьютеры, цифровые планшеты, ноутбуки и т.п.

Мобильный измерительно-программный комплекса (ИПК) может быть выполнен на базе смартфона/планшета и универсального измерительного прибора.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются с помощью варианта его выполнения со ссылками на фигуры.

Фиг. 1 изображает структурную схему заявленного устройства.

Фиг. 2 изображает функциональную схему устройства.

Фиг. 3 изображает блок-схему алгоритма работы устройства.

Фиг. 4 изображает блок-схему алгоритма поиска неисправности (АПК-ПН).

Поскольку заявленный способ реализуется непосредственно в устройстве, его техническая сущность подробно приведена в разделе описания работы этого устройства.

Устройство (фиг. 1) удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики (ЖАТ) содержит устройства 1 автоматики и телемеханики (ЖАТ), контролируемые выходы которых посредством контроллеров связаны с входами автоматизированных рабочих мест, выполненных на базе компьютеров. В отличие от ближайшего аналога, для ускорения устранения неисправностей ЖАТ использованы по меньшей мере два автоматизированных рабочих места 2, 3 - автоматизированное рабочее место 2 механика (АРМ-ШН) и автоматизированное рабочее место 3 электромеханика (АРМ-ШНС), компьютеры которых подсоединены через концентратор 4 к контроллерам устройств (ЖАТ). Автоматизированные рабочие места 2, 3 совместно представляют собой линейный пункт 5 диагностирования (ЛПД), снабженный программируемой системой технической диагностики и мониторинга (СТДМ). Введен мобильный измерительно-программный комплекс 6 (ИПК), выполненный на базе компьютера автоматизированного рабочего места 7 механика (АРМ-ШН), и представляющий собой линейный пункт 8 сбора информации (ЛПС). Входы-выходы компьютеров линейного пункта 8 сбора информации (ЛПС) и линейного пункта 5 диагностирования (ЛПД) связаны, соответственно, с входами-выходами компьютера автоматизированного рабочего места 9 диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места 10 поиска неисправностей (АРМ-ПН), представляющих собой центральный пункт 11 (ЦП). К дополнительному второму входу-выходу компьютеров центрального пункта 11 (ЦП) подсоединен компьютер автоматизированного рабочего места 12 ведения технической документации (АРМ-ВТД). Компьютеры центрального пункта 11 связаны своим третьим входом-выходом с входом-выходом сервера центра 13 технической диагностики и мониторинга (ЦТДМ), выполняющим функцию единого диагностического центра управления (ЕДЦУ), и при помощи центрального пункта 11 (ЦП) обеспечивает синхронную работу всех компьютеров.

В линейный пункт 8 сбора информации (ЛПС) мобильного измерительно-программного комплекса 6 (ИПК) введены планшет 14 и сетевой принтер 15 (фиг. 2). Первый вход планшета 14 связан с котроллерами устройств ЖАТ, а второй его вход - с первым выходом компьютера автоматизированного рабочего места 7 механика (АРМ-ШН) линейного пункта 8 сбора информации (ЛПС). Первый вход автоматизированного рабочего места 7 механика (АРМ-ШН) линейного пункта 8 сбора информации (ЛПС) служит для ввода данных алгоритмов поиска неисправности от выхода компьютеров автоматизированного рабочего места 9 диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или автоматизированного рабочего места 10 поиска неисправностей (АРМ-ПН) центрального пункта 11 (ЦП). Первый выход планшета 14 связан со вторым входом автоматизированного рабочего места 7 механика (АРМ-ШН) линейного пункта 8 сбора информации (ЛПС), второй его выход - с первым входом сетевого принтера. Второй выход автоматизированного рабочего места 7 механика (АРМ-ШН) линейного пункта 8 сбора информации (ЛПС) связан с входом компьютеров автоматизированного рабочего места 9 диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места 10 поиска неисправностей (АРМ-ПН) центрального пункта 11, а третий его выход - со вторым входом сетевого принтера 15, выход которого служит для передачи данных протоколов проверок при поиске неисправности устройств ЖАТ к компьютерам центрального пункта 11, снабженных базами данных (БД) о неисправностях и нормативно-справочной информации (БСН). Первый вход-выход компьютера автоматизированного рабочего места 3 электромеханика (АРМ-ШНС) линейного пункта 5 диагностирования (ЛПД) связан с первым входом-выходом компьютера автоматизированного рабочего места 9 диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места 10 поиска неисправностей (АРМ-ПН) центрального пункта 11. Первый вход-выход автоматизированного рабочего места 2 механика (АРМ-ШН) линейного пункта 5 диагностирования (ЛПД) также связан с первым входом-входом компьютера автоматизированного рабочего места 9 диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места 10 поиска неисправностей (АРМ-ПН) центрального пункта 11. Второй вход-выход компьютера автоматизированного рабочего места 9 диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места 10 поиска неисправностей (АРМ-ПН) центрального пункта 11 связан с входом-выходом компьютера автоматизированного рабочего места 12 ведения технической документации (АРМ-ВТД). Компьютеры центрального пункта 11 связаны своим третьим входом-выходом с входом-выходом сервера центра технической диагностики и мониторинга (ЦТДМ) и служат для передачи по их третьему входу-выходу передачи данных о поиске и устранении неисправностей и для приема данных о текущем состоянии устройств ЖАТ.

Работает заявленное устройство (фиг. 1) следующим образом.

Устройство построено по иерархическому принципу и имеет три уровня взаимодействия с системой технического диагностирования и мониторинга (СТДМ).

Первый уровень включает линейный пункт 5 диагностирования (ЛПД), компьютеры автоматизированных рабочих мест которого АРМ-ШН 2 и АРМ-ШНС 3 снабжены программируемой СТДМ и мобильный измерительно-программный комплекс 6 (ИПК), выполненный на базе компьютера автономного автоматизированного рабочего места 7 механика (АРМ-ШН) и представляющий собой линейный пункт 8 сбора информации (ЛПС).

Второй уровень представляет собой центральный пункт 11 (ЦП) и выполнен на базе компьютера автоматизированного рабочего места 9 диспетчера дистанции СЦБ (АРМ-ШЧД) и/или компьютера автоматизированного рабочего места 10 поиска неисправностей (АРМ-ПН), которые связаны с компьютером автоматизированного рабочего места 12 ведения технической документации (АРМ-ВТД).

Третий уровень - сервер центра 13 технической диагностики и мониторинга (ЦТДМ), выполняющий функцию единого диагностического центра управления (ЕДЦУ), с которым связаны компьютеры центрального пункта 11.

В устройстве также предусмотрен ввод исходных диагностических данных для построения алгоритмов поиска неисправностей ручным способом, когда диспетчер ШЧ (дистанция сигнализации, централизации и блокировки) получает информацию от дежурной по станции, или от автоматизированного рабочее места 2 механика (АРМ-ШН), или автоматизированного рабочего места 3 электромеханика (АРМ-ШНС) ЛПД 5, а компьютеры ЦП 11 обрабатывают такую информацию при помощи АПК-ПН (Аппаратно-программного комплекса поиска неисправностей на основе действующей технической документации) и/или ЦППА-ПН (Центральный пункта построения алгоритмов поиска неисправности) в дистанциях СЦБ. Таким образом, устройство обеспечивает аналитическую поддержку диагностирования всех устройств ЖАТ, даже тех, у которых не предусмотрены средства автоматического контроля. Устройство может использовать построение графов состояний устройств ЖАТ на основе действующей технической документации.

На первом уровне в ЛПС 8 выполняются дополнительные измерения диагностических параметров устройств ЖАТ согласно алгоритму поиска неисправности, построенного на ЦППА-ПН в ЦП 11 и переданного на ЛПС 8.

На втором уровне в ЦП 11 осуществляется сбор диагностической информации о неисправном устройстве ЖАТ от системы технической диагностики и мониторинга (СТДМ) либо от дежурной по станции и запрашивается техническая документация из АРМ-ВТД 12. Затем диагностическая информация о неисправном устройстве и техническая документация анализируются АПК-ПН ЦП 11, строится алгоритм поиска неисправностей и передается оперативному персоналу на мобильный измерительно-программный комплекс 6 (ИПК) в реальном времени. На ЦППА-ПН в ЦП 11 построенные алгоритмы хранятся длительное время. Также ЦППА-ПН из ЦП 11 передает эти алгоритмы в центры технической диагностики и мониторинга и в АСУ других подразделений.

На третьем уровне при помощи компьютера ЦП 11 центр технической диагностики и мониторинга (ЦТДМ) управляет синхронной работой всех компьютеров.

После проявления неисправности ЖАТ (фиг. 2) значения диагностических параметров неисправного устройства автоматически от СТДМ с выходов АРМ-ШН 2, АРМ-ШНС 3 ЛПД 5 поступают на первый вход-выход в один или оба компьютеров ЦП 11 (либо вносятся диспетчером). Диагностической информацией из СТДМ ЛПД 5 является:

- значения диагностических параметров отказавшего устройства или системы ЖАТ;

- данные о поездном положении в момент проявления неисправности объекта контроля (свободен, замкнут или занят путь, участок пути, участвующие в маршруте и определяющие технологическое состояние объекта контроля).

Далее по второму входу-выходу из ЦП 11 в АРМ-ВТД 12 отправляется запрос с исходными данными, взятыми из СТДМ:

- название дороги;

- номер ШЧ (дистанции СЦБ);

- название станции;

- тип и номер устройства (например, стрелка №5),

на техническую документацию неисправного устройства (принципиальные схемы). В случае их отсутствия загружается типовая схема для соответствующей системы ЭЦ (электрическая централизация) или АБ (автоматическая блокировка), в составе которой эксплуатируется устройство с выявленной неисправностью.

После получения полного объема информации по второму входу-выходу из АРМ-ВТД 12 компьютерами ЦП 11 - АРМ-ШЧД 9 и/или АРМ-ПН 10 (АПК-ПН) синтезируют алгоритм поиска неисправности (фиг. 4) на основе своих баз знаний (БД) и нормативно-справочной информации (БСН) и формируется список минимального количества возможных неисправных элементов в той последовательности, в которой необходимо их проверять с целью сокращения времени поиска.

В БД присутствуют алгоритмы нормального функционирования устройства и алгоритмы поиска неисправности соответствующего устройства (фиг. 4), которые разработаны на основе данных автоматической обучающей системы (АОС-ШЧ) и опыта обслуживающего персонала на предприятии. Алгоритм поиска неисправности для конкретной неисправности устройства ЖАТ синтезируется в режиме диалога пользователь - устройство на основе введенных данных о неисправности устройства ЖАТ и соответствующего алгоритма поиска неисправности. Устройство выводит для пользователя вопросы, ответы на которые позволяют найти возможный неисправный элемент или список элементов. Вопросы сформулированы так, что пользователю достаточно отвечать только «да», «нет» или «не знаю».

Также на принципиальных схемах устройства, полученных из АРМ-ВТД 12, выделяются элементы, которые необходимо проверить, и указываются точки дополнительных измерений.

Затем сформированный список минимального количества возможных неисправных элементов либо синтезированный алгоритм дополнительных измерений (проверок) диагностических параметров с выхода ЦП 11 передается на первый вход АРМ-ШН 7 (АПК-ПН) линейного пункта сбора информации ЛПС 8. С помощью компьютера АРМ-ШН 7 алгоритм дополнительных измерений (проверок) передается с его первого выхода на второй вход планшета 14 (цифровой), на первый вход которого поступают результаты измерения диагностических параметров устройств ЖАТ. В планшете 14 анализируются результаты измерений, путем их сравнения с нормативными значениями диагностических параметров неисправного устройства. На основе анализа формируется список возможных неисправных элементов, которые поступают с первого выхода планшета 14 на второй вход компьютера АРМ-ШН 7. Результаты дополнительных измерений сохраняются на планшете 14 и со второго выхода компьютера АРМ-ШН 7 передаются на вход компьютеров АРМ-ШЧД 9 и/или АРМ-ПН 10 в ЦП 11. В зависимости от возможности наиболее быстрого устранения неисправности конкретного устройства ЖАТ механиками, электромеханиками ЛПД 5 или ЛПС 8 мобильного ИПК 6 принимаются соответствующие меры. Данные о результатах поиска неисправности и ее устранении печатаются на сетевом принтере 15 в виде итогового протокола и передаются на ЦП 11, с третьего входа-выхода которого они поступают на вход-выход сервера ЦТДМ 13, на экране которого отражаются все сведения о неисправностях устройств ЖАТ и их устранении.

Алгоритм заявленного устройства изображен на фиг. 3.

При наличии СТДМ на объекте контроля блоками принятия решений 21, 22 и блоком 23 осуществляется ввод исходных данных для начала синтеза алгоритма поиска неисправности, который осуществляется автоматически по информационному стыку. В противном случае пользователь самостоятельно собирает необходимую информацию о неисправном устройстве и вводит ее ручным способом блоком 24. По данным об объекте контроля (станция/перегон, вид и номер устройства) формируется запрос в АРМ-ВТД 12 на техническую документацию для неисправного устройства: блок принятия решений 25 и блоки 26, 27. После чего пользователь запускает синтез алгоритма поиска неисправности блоком принятия решений 28. В случае вывода сообщения об ошибке запуска блоком принятия решений 30, проверяется корректность, полнота исходных данных и вносятся нужные исправления блоком 32. В противном случае производится обращение о технической поддержке в блок 31. Далее идет подстановка введенных значений диагностических проверок в алгоритм поиска неисправности - блок 29, который хранится в БД, а также сравнение с нормативными значениями диагностических параметров. В случае, когда обязательных для ввода диагностических параметров не хватает для получения списка возможных неисправных элементов, устройство выводит для пользователя дополнительные вопросы блоком 29, на которые необходимо отвечать «да», «нет» или «не знаю». Элементы, из полученного списка возможных неисправных, выделяются красным цветом на принципиальной схеме устройства блоком принятия решений 33. В случае некорректной работы устройства производится обращение на техническую поддержку в блок 35. Далее результаты работы устройства передаются на ЛПС 8 блоком 34, с помощью которого осуществляется поиск неисправности блоком 36. Результаты поиска неисправности передаются на ЦП 11 блоком 37, откуда информация уже поступает в ЦТДМ 13.

Алгоритм поиска неисправности компьютерами ЦП 11: АРМ-ШЧД 9 и/или АРМ-ПН 10 (АПК-ПН) показан на фиг 4.

Синтез алгоритма поиска неисправности начинается после того, как введены все обязательные значения диагностических параметров устройства ЖАТ. Далее устройство программным методом проходит по всем вопросам/проверкам алгоритма поиска неисправности блоком 91, который хранится в БД. Когда ответ на i (где i - номер шага) вопрос/проверку содержится в списке введенных значений диагностических параметров, устройство проверяет дискретный или аналоговый это параметр блоком 92. Если параметр аналоговый, то устройство ЦП 11 сравнивает введенное значение с нормативным и выводит ответ на i вопрос/проверку блоком 94. В случае, когда параметр дискретный, то устройство ЦП 11 сразу выводит ответ на i вопрос/проверку блоком 93. Если после ответа на i вопрос/проверку устройство не выводит список возможных неисправных элементов, то осуществляется переход к следующему вопросу. И так пока не будет получен список возможных неисправных элементов. После чего программным методом устройство ЦП 11 выделяет красным цветом возможные неисправные элементы из полученного списка блоком 97. В случае, когда обязательных для ввода диагностических параметров не хватает для получения списка возможных неисправных элементов, устройство выводит для пользователя дополнительные вопросы блоком 95, на которые необходимо отвечать «да», «нет» или «не знаю». В случае, когда пользователь ответит «Да» или «Нет», устройство переходит к блоку 94. После ответа «Не знаю», устройство выводит сообщение «Вариантов неисправностей слишком много, необходимо точно ответить на выше заданный вопрос», и осуществляется переход к блоку 96. В противном случае переход осуществляется к выделению красным цветом возможных неисправных элементов из полученного списка.

Таким образом, за счет использования соответствующего оборудования устройства (фиг. 1) удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики (ЖАТ): ЛПД 5, ЛПС 8, ЦП 11, ЦТДМ 13 удается сократить время восстановления работоспособности устройств ЖАТ, повысить безопасность и бесперебойность движения поездов.

Наиболее успешно заявленные способ и устройство удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики (ЖАТ) промышленно применимы во внедряемом аппаратно-программном комплексе автоматизированного поиска неисправностей на основе действующей технической документации КЗ АРМ-ВТД.

Изобретение относится к средствам диагностики состояния железнодорожной автоматики и телемеханики. В способе используют по меньшей мере два автоматизированных рабочих места - автоматизированное рабочее место механика и автоматизированное рабочее место электромеханика, компьютеры которых подсоединены через концентратор к контроллерам устройств ЖАТ, совместно эти компьютеры представляют собой линейный пункт диагностирования (ЛПД). Одновременно информацию контроля работоспособности устройств ЖАТ передают на мобильный измерительно-программный комплекс (ИПК), выполненный на базе компьютера автоматизированного рабочего места механика и представляющий собой линейный пункт сбора информации (ЛПС). Информацию о неисправном состоянии устройства ЖАТ в ЛПД и в ЛПС передают в центральный пункт (ЦП), которым является компьютер автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции сигнализации централизации и блокировки и/или компьютер автоматизированного рабочего места поиска неисправностей. В ЦП производят сбор информации, запрашивают техническую документацию на неисправное устройство ЖАТ из компьютера автоматизированного рабочего места ведения технической документации (АРМ-ВТД). Полученную информацию направляют в ЛПД, в ЛПС и на сервер центра технической диагностики и мониторинга (ЦТДМ). Устройство имеет по меньшей мере два автоматизированных рабочих места - автоматизированное рабочее место механика и автоматизированное рабочее место электромеханика, компьютеры которых подсоединены через концентратор к контроллерам устройств ЖАТ, совместно представляющий собой ЛПД. Введен мобильный ИПК - ЛПС. Компьютеры ЛПД и ЛПС связаны с компьютерами ЦП, которым подсоединен компьютер АРМ-ВТД. Компьютеры ЦП связаны также с сервером ЦТДМ. Достигается повышение безопасности и бесперебойности движения поездов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики (ЖАТ), заключающийся в том, что дискретную и/или аналоговую информацию контроля работоспособности устройств ЖАТ преобразуют в цифровую форму и передают по цифровым каналам связи на автоматизированное рабочее место, компьютер которого программным методом отслеживает и оценивает техническое состояние устройств ЖАТ, отличающийся тем, что используют по меньшей мере два автоматизированных рабочих места - автоматизированное рабочее место механика и автоматизированное рабочее место электромеханика, компьютеры которых подсоединены через концентратор к контроллерам устройств ЖАТ, совместно представляющие собой линейный пункт диагностирования, снабженный программируемой системой технической диагностики и мониторинга, в процессе поиска неисправности путем проведения измерений информацию контроля работоспособности устройств ЖАТ передают на мобильный измерительно-программный комплекс, выполненный на базе компьютера автоматизированного рабочего места механика и представляющий собой линейный пункт сбора информации, обработанную компьютерами информацию о неисправном состоянии устройства ЖАТ в линейном пункте диагностирования и в линейном пункте сбора информации передают в центральный пункт, которым является компьютер автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции сигнализации централизации и блокировки и/или компьютер автоматизированного рабочего места поиска неисправностей, в центральном пункте производят сбор информации о неисправном состоянии устройства ЖАТ, запрашивают техническую документацию на неисправное устройство ЖАТ из компьютера автоматизированного рабочего места ведения технической документации, компьютером автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции сигнализации централизации и блокировки и/или компьютером автоматизированного рабочего места поиска неисправностей центрального пункта синтезируют алгоритм поиска неисправности устройства ЖАТ и полученную в центральном пункте информацию направляют компьютерам в линейный пункт диагностирования, в линейный пункт сбора информации и на сервер центра технической диагностики и мониторинга, который выполняет функцию единого диагностического центра управления.

2. Устройство удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики (ЖАТ), содержащее устройства автоматики и телемеханики, контролируемые выходы которых посредством контроллеров связаны с входами автоматизированных рабочих мест, выполненных на базе компьютеров, отличающееся тем, что использованы по меньшей мере два автоматизированных рабочих места - автоматизированное рабочее место механика и автоматизированное рабочее место электромеханика, компьютеры которых подсоединены через концентратор к контроллерам устройств ЖАТ, совместно представляющий собой линейный пункт диагностирования, снабженный программируемой системой технической диагностики и мониторинга, введен мобильный измерительно-программный комплекс, выполненный на базе компьютера автоматизированного рабочего места механика и представляющий собой линейный пункт сбора информации, входы-выходы компьютеров линейного пункта сбора информации и линейного пункта диагностирования связаны с входами-выходами компьютера автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции сигнализации централизации и блокировки (СЦБ) и/или компьютера автоматизированного рабочего места поиска неисправностей, представляющих собой центральный пункт, также к дополнительному второму входу-выходу которых подсоединен компьютер автоматизированного рабочего места ведения технической документации, компьютеры центрального пункта связаны своим третьим входом-выходом с входом-выходом сервера центра технической диагностики и мониторинга, выполняющим функцию единого диагностического центра управления.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в линейный пункт сбора информации мобильного измерительно-программного комплекса введены планшет и сетевой принтер, первый вход планшета служит для проведения измерений диагностических параметров устройств ЖАТ, а второй его вход связан с первым выходом компьютера автоматизированного рабочего места механика линейного пункта сбора информации, первый вход автоматизированного рабочего места механика линейного пункта сбора информации служит для получения алгоритма поиска неисправности от выхода компьютеров автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ и/или автоматизированного рабочего места поиска неисправностей центрального пункта, первый выход планшета связан со вторым входом автоматизированного рабочего места механика линейного пункта сбора информации, второй его выход - с первым входом сетевого принтера, второй выход автоматизированного рабочего места механика линейного пункта сбора информации связан с входом компьютеров автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ и/или компьютера автоматизированного рабочего места поиска неисправностей центрального пункта, а третий его выход - со вторым входом сетевого принтера, выход которого служит для передачи данных протоколов проверок при поиске неисправности устройств ЖАТ к компьютерам центрального пункта, снабженных базами данных о неисправностях и нормативно-справочной информации, при этом первый вход-выход компьютера автоматизированного рабочего места электромеханика линейного пункта диагностирования связан с первым входом-выходом компьютера автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ и/или компьютера автоматизированного рабочего места поиска неисправностей центрального пункта, первый вход-выход автоматизированного рабочего места механика линейного пункта диагностирования связан с первым входом-входом компьютера автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ и/или компьютера автоматизированного рабочего места поиска неисправностей центрального пункта, второй вход-выход компьютера автоматизированного рабочего места диспетчера дистанции СЦБ и/или компьютера автоматизированного рабочего места поиска неисправностей центрального пункта связан с входом-выходом компьютера автоматизированного рабочего места ведения технической документации, компьютеры центрального пункта связаны своим третьим входом-выходом с входом-выходом сервера центра технической диагностики и мониторинга и служат для передачи по их третьему входу-выходу передачи данных о поиске и устранении неисправностей и для приема данных о текущем состоянии устройств ЖАТ.