Система для оценки технического состояния железнодорожного подвижного состава Российский патент 2024 года по МПК B61K9/12 G01M17/08 G06F17/40 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам автоматики и телемеханики, осуществляющим контроль технического состояния движущегося железнодорожного состава на основании измерения различных параметров грузовых вагонов.

Известен интегрированный пост автоматизированного приема и диагностики подвижного состава, содержащий установленную над рельсовым путем несущую конструкцию, на которой размещены телевизионные камеры, предназначенные для получения изображения бортов и крыши вагона, датчики определения начала состава, счета вагонов и счета колесных пар, прожекторы, лазерные сканеры, предназначенные для сканирования пространства в плоскости с целью контроля габарита подвижного состава и габарита погрузки, тензометрические датчики, установленные на расстоянии друг от друга на шпальную решетку под подошву рельсов, позволяющие проводить мониторинг весовых параметров, скорости движения вагонов, состояния профиля колес, осуществлять автоматическое выявление колес с износом поверхности катания по прокату с тонким или высоким гребнем (RU 2720603, B61K 9/00, 15.05.2020).

Недостатком интегрированного поста автоматизированного приема и диагностики подвижного состава является то, что решение о состоянии контролируемого грузового вагона принимает оператор на основании совокупности показаний всех подсистем, входящих в интегрированный пост автоматизированного приема и диагностики подвижного состава, т.е. результат контроля существенным образом зависит от квалификации оператора.

Известно техническое решение, в котором используют бальную систему оценок состояния колесных пар железнодорожного транспорта по 8 измеренным параметрам: отслаивания, царапин, вмятин, полигонального износа, разницы диаметров колес, обода, диаметра и показателей износа протектора каждого колеса. В соответствии с представленным решением на основании полученных комплексных оценок для каждого колеса, предоставляются рекомендации по своевременному техническому обслуживанию колеса (CN 115593464A, B61K9/12, 13.01.2023).

Недостатком известного технического решения является диагностирование только одного узла железнодорожного транспорта, при проведении контроля сложного механизма, которым является грузовой вагон. Известное техническое решение позволяет оценивать фактическое состояние колесной пары, но при этом не позволяет обнаружить причину выявленных дефектов, которой могут быть сопряженные узлы контролируемого вагона.

В качестве прототипа принята система технического и коммерческого контроля состояния поездов, содержащая узловой пост комплексного диагностического контроля, включающий перегонный концентратор данных, входы которого соединены с выходами линейного пункта теплового контроля, средства ранней диагностики подшипников буксовых узлов, средства измерения дефектов геометрии, профиля и параметров износа колес, средства контроля нарушений геометрии и линейной динамики вписывания тележек в путь и средства идентификации подвижных единиц, при этом перегонный концентратор данных связан через канал связи со станционным концентратором данных, к которому подключена станционная радиостанция, соединенная по радиоканалу с радиостанцией, подключенной к пульту управления машиниста локомотива, выходы станционного концентратора данных посредством сети передачи данных соединены с информационными входами блока обработки оперативных данных информационного центра комплексного диагностического контроля, к которому подключен блок анализа, первые входы/выходы которого соединены с выходами/входами блока хранения оперативной информации, а вторые входы/выходы соединены с выходами/входами аппаратно-программного устройства автоматизированного рабочего места работника информационного центра комплексного диагностического контроля, которое посредством сети передачи данных, связано с центральным обрабатывающим комплексом многоуровневой автоматизированной системы управления безопасностью движения, пунктом технического осмотра и аппаратно-программным устройством автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, к перегонному концентратору данных подключены средство контроля габаритов погрузки, средство тепловизионного дистанционного контроля загрузки вагонов, средство контроля инвентарных номеров вагонов, средство коммерческого осмотра подвижного состава на подъездных путях промышленных предприятий, средство коммерческого осмотра подвижного состава для формирования отчета о прошедшем составе, средство взвешивания и учета вагонов и грузов, средство автоматического подсчета числа осей подвижного состава, средство для осмотра бортов вагонов, средство для осмотра крыш вагонов, средство для осмотра груза, средство для осмотра верхних люков, средство для контроля очистки полувагонов и платформ, средство для осмотра рам вагонов, средство для визуальной идентификации инвентарного номера вагона, средство видеорегистрации процесса прохождения поезда, средство для контроля габаритов, средство для контроля уровня налива цистерн, средство автоматизированного визуального контроля технических характеристик подвижного состава, средство лазерного контроля отрицательной динамики и габарита и средство сопряжения для дополнительных средств контроля, при этом блок обработки оперативных данных центра комплексного диагностического контроля подключен к серверу дорожного информационно-вычислительного центра, порт данных которого через корпоративную сеть передачи данных подключен к автоматизированным системам оперативного управления перевозками, управления станциями и управления сортировочной станицей, при этом сервер в своем составе содержит модуль базы данных дорожного информационно-вычислительного центра, предназначенный для работы с большими массивами файлов разнородных данных, модуль агрегирования информации и программный модуль автоматизации интеллектуальной поддержки принятия решений диспетчера и операторов системы, выполненный с использованием обучаемых нейронных сетей (RU 2728202, B61K 9/12, 28.07.2020).

Недостатком известной системы является то, что при принятии решения о необходимости ремонта или изъятия из эксплуатации анализируемых ими элементов подвижного состава не учитываются ремонтные мощности текущего пункта технического обслуживания, вследствие чего появляется влияние человеческого фактора на процесс принятия решения о браковке контролируемых грузовых вагонов в отцепочный ремонт.

Технический результат изобретения заключается в повышении уровня безопасности перевозочного процесса и снижении количества непредвиденных отцепок вагонов в текущий отцепочный ремонт в пределах гарантийных участков за счет применения комплексного организационно-технологического подхода к браковке вагонов, а также сокращение ущерба, связанного с повреждением и утратой груза в пути следования и нарушением нормативных сроков доставки, за счет повышения степени выявляемости неисправностей, возникающих в пути следования.

Технический результат достигается тем, что система для оценки технического состояния железнодорожного подвижного состава содержит размещенные на станциях пункты технического обслуживания, в каждом из которых установлены комплекс систем технической диагностики железнодорожного подвижного состава, информационные выходы которого подключены ко входам аппаратно-программного комплекса СКАТ, автоматизированное рабочее место с подсистемой единой корпоративной автоматизированной системы управления вагонного хозяйства, к которой подключен персональный компьютер, и модуль формирования интегральной оценки технического состояния и остаточного ресурса подвижных единиц, вход/выход которого подключен к соответствующему выходу/входу аппаратно-программного комплекса СКАТ, другой выход/вход которого соединен с первым входом/выходом подсистемы единой корпоративной автоматизированной системы управления вагонного хозяйства, второй вход/выход которой и дополнительный вход/выход модуля формирования интегральной оценки технического состояния и остаточного ресурса подвижных единиц подключены к соответствующим выходам/входам единой корпоративной автоматизированной системы управления вагонного хозяйства, соединенной с аппаратно-программным комплексом СКАТ, к выходу единой корпоративной автоматизированной системы управления вагонного хозяйства подключен блок единой модели данных перевозочного процесса.

Комплекс систем технической диагностики железнодорожного подвижного состава включает в себя автоматизированную систему обнаружения вагонов с отрицательной динамикой, подсистему акустического ультразвукового контроля, автоматизированную систему контроля подвижного состава на ходу поезда, систему контрольно-технических измерений и пост акустического контроля.

На фиг.1 приведена функциональная схема системы для оценки технического состояния железнодорожного подвижного состава.

Система для оценки технического состояния железнодорожного подвижного состава содержит размещенные на станциях пункты 1 технического обслуживания, в каждом из которых установлены комплекс 2 систем технической диагностики железнодорожного подвижного состава, информационные выходы которого подключены ко входам аппаратно-программного комплекса 3 СКАТ, автоматизированное рабочее место с подсистемой 4 единой корпоративной автоматизированной системы управления вагонного хозяйства, к которой подключен персональный компьютер 5, и модуль 6 формирования интегральной оценки технического состояния и остаточного ресурса подвижных единиц, вход/выход которого подключен к соответствующему выходу/входу аппаратно-программного комплекса 3 СКАТ, другой выход/вход которого соединен с первым входом/выходом подсистемы 4 единой корпоративной автоматизированной системы управления вагонного хозяйства, второй вход/выход которой и дополнительный вход/выход модуля 6 формирования интегральной оценки технического состояния и остаточного ресурса подвижных единиц подключены к соответствующим выходам/входам единой корпоративной автоматизированной системы 7 управления вагонного хозяйства, соединенной с аппаратно-программным комплексом СКАТ, к выходу единой корпоративной автоматизированной системы 7 управления вагонного хозяйства подключен блок 8 единой модели данных перевозочного процесса.

Комплекс 2 систем технической диагностики железнодорожного подвижного состава включает в себя автоматизированную систему 9 обнаружения вагонов с отрицательной динамикой, подсистему 10 акустического ультразвукового контроля, автоматизированную систему 11 контроля подвижного состава на ходу поезда,  систему 12 контрольно-технических измерений и пост 13 акустического контроля.

Система для оценки технического состояния железнодорожного подвижного состава функционирует следующим образом.

На подходе к опорной станции, оборудованной пунктом 1 технического обслуживания (ПТО), установлен комплекс 2 систем технической диагностики железнодорожного подвижного состава, включающий автоматизированную систему 9 обнаружения вагонов с отрицательной динамикой (АСООД), подсистему 10 акустического ультразвукового контроля экипажной части подвижного состава (ПАУК), автоматизированную систему 11 контроля подвижного состава на ходу поезда (КТСМ), систему 12 контрольно-технических измерений (КТИ), пост 13 акустического контроля буксовых узлов (ПАК), с выходов которых диагностические данные передаются через аппаратно-программный комплекс 3 «СКАТ» (АПК СКАТ) в единую корпоративную автоматизированную систему 7 управления вагонного хозяйства (ЕК АСУВ), а также на входы модуля 6 формирования интегральной оценки технического состояния и остаточного ресурса подвижных единиц (ДКБ) и в подсистему 4 единой корпоративной автоматизированной системы управления вагонного (ЕК АСУВ ПТО НП). Модуль 6 обеспечивает интегральную оценку технического состояния и остаточного ресурса всех продиагностированных подвижных единиц, на основании диагностических данных, полученных через аппаратно-программный комплекс 3 «СКАТ» от комплекса 2 систем технической диагностики железнодорожного подвижного состава, установленного на подходе к текущему ПТО 1 (в рассматриваемом случае выходные данные систем 9-13), а также на основании диагностических данных полученных через аппаратно-программный комплекс 3 «СКАТ» от комплекса 2 систем технической диагностики, установленных на подходах к предыдущим ПТО 1 (ранее пройденным подвижными единицами), которые в зависимости от предъявляемых к ним требованиям могут иметь другой состав средств технической диагностики, входящий в комплекс 2 систем технической диагностики железнодорожного подвижного состава.

На основании проведенных модулем 6 интегральных оценок технического состояния и остаточного ресурса всех продиагностированных подвижных единиц, а также информации о пунктах конечного следования подвижных единиц в модуле 6 автоматически формируется и подписывается в подсистеме 4 форма ВУ–23, для соответствующих подвижных единиц. Результаты работы модуля 6 автоматически передаются через аппаратно-программный комплекс 3 «СКАТ» в единую корпоративную автоматизированную систему 7 управления вагонного хозяйства с получением от неё сформированного сообщения о переводе подвижной единицы в неисправные (сообщение 1353). Информация о техническом состоянии подвижных единиц из единой корпоративной автоматизированной системы 7 управления вагонного хозяйства передается в блок 8 единой модели данных перевозочного процесса.

Модуль 6 формирования интегральной оценки технического состояния и остаточного ресурса подвижных единиц может иметь разные реализации, например, на основе нейронной сети или бальной системы оценок состояния, наиболее простая из которых выглядит следующим образом - условие формирования тревожного показания модуля 6 (ДКБ), определяется формулой:

где П_ИПБ – порог интегрального параметра безопасности вагона, определяется с учетом ремонтных мощностей эксплуатационного вагонного депо и максимальной возможностью ремонта вагонов в сутки на каждой конкретной станции индивидуально так, чтобы количество забракованных вагонов по тревожному показанию ДКБ составило 20% от общего возможного количества отцепляемых в ТОР вагонов не менее чем за полгода, где Ψ описывает распределение вагонов за достаточно большой период времени (не менее чем за полгода), а 0,2 - это 20% квантиль этого распределения;

С_ИПБ – интегральный параметр безопасности для приведенного примера:

где – баллы в соответствии с тревожными показаниями по функции ФК (фрикционный клин), тревога Т0 – 1 балл, тревога Т1 – 2 балла, тревога Т2 – 3 балла;

– баллы в соответствии с тревожными показаниями по функции ОД (отрицательная динамика), тревога Т0 – 1 балл, тревога Т1 – 2 балла, тревога Т2 – 3 балла;

– баллы в соответствии с тревожными показаниями по функции ДПК (дефекты поверхности катания колеса), тревога Т0 – 0,5 балл, тревога Т1 – 1 балла, тревога Т2 – 2 балла;

– баллы в соответствии с тревожными показаниями по функции НП (неравномерность погрузки), тревога Т0 – 1 балл, тревога Т1 – 2 балла, тревога Т2 – 3 балла;

– баллы в соответствии с тревожными показаниями по функции КТИ, тревога Т0 – 1 балл, тревога Т1 – 2 балла;

– баллы в соответствии с тревожными показаниями по функции КТСМ, тревога Т0 – 1 балл, тревога Т1 – 2 балла;

– баллы в соответствии с тревожными показаниями по функции ПАК, тревога Т0 – 1 балл, тревога Т1 – 2 балла.

В случае, если интегральный показатель С_ИПБ больше или равен пороговому значению П_ИПБ, то ДКБ=1, что означает безусловную отцепку вагона в текущий отцепочный ремонт. На фиг.2 приведен пример, полученной на основе статистического анализа данных по станции Батайск (Северо-Кавказская ж.д.) зависимости числа вагонов, подлежащих отцепке Н_ДКБ порога интегрального параметра безопасности (П_ИПБ), в соответствии с которой при использовании 20% ремонтных ресурсов станции (около 200 вагонов) порог интегрального параметра безопасности равен пяти П_ИПБ=5.

Тревожные показания, сформированные средствами вагонной диагностики, передают в аппаратно-программный комплекс 3 СКАТ, куда также передается из Единой корпоративной автоматизированной системы 7 управления вагонного хозяйства информация о прогнозируемом остаточном ресурсе грузовых вагонов проходящего поезда. На основе указанных данных автоматически определяются вагоны, требующие отцепки в текущий отцепочный, либо повторный ремонт. Вместе с тревожными показаниями, полученными от систем вагонной диагностики, инвентарные номера забракованных вагонов передаются в ЕК АСУВ и ЕК АСУВ ПТО НП, эти данные транслируется на персональный компьютер 5 автоматизированного рабочего места АРМ (ЕК АСУВ ПТО НП) и используются оператором ПТО в процессе организации и проведения технического обслуживания подвижного состава. Также эти данные используются в ЕК АСУВ для автоматической браковки вагонов, с последующей передачей информации о забракованных вагонах в блок 8 единой модели данных перевозочного процесса (справка 1353). Помимо указанного на основании находящихся в аппаратно-программном комплексе 3 СКАТ тревожных показаний, полученных от систем вагонной диагностики, установленных на подходе к текущему ПТО, а также тревожные показаний от систем вагонной диагностики, установленных на подходах к предыдущим (по ходу следования поезда) ПТО, в ДКБ определяются вагоны, находящиеся в наихудшем техническом состоянии, и учитываются ремонтные мощности текущего ПТО (данные о которых передают в ДКБ из ЕК АСУВ), но не более заданного порога, например, не более 10% мощностей текущего ПТО. Сформированные ДКБ тревожные показания передаются в ЕК АСУВ, где соответствующие вагоны автоматически бракуются с формированием уведомления ВУ-23 и информацию о забракованных вагонах передают в ЕМД ПП (справка 1353).

Таким образом, повышение уровня безопасности перевозочного процесса и снижение количества непредвиденных отцепок вагонов в текущий отцепочный ремонт в пределах гарантийных участков обеспечивается за счет определения состояния грузового вагона на основе тревожных показаний, полученных от систем вагонной диагностики, установленных на подходе к текущему ПТО, а также тревожных показаний от систем вагонной диагностики, установленных на подходах к предыдущим, по ходу следования поезда, при этом учитываются ремонтные мощности ПТО, а по сформированному интегральному критерию определяется совокупное состояние грузового вагона (его соответствие или несоответствие допустимым нормативам).

Изобретение относится к системам контроля технического состояния железнодорожного подвижного состава. Система для оценки технического состояния железнодорожного подвижного состава содержит пункты технического обслуживания, аппаратно-программный комплекс СКАТ, единую корпоративную автоматизированную систему управления вагонного хозяйства, блок единой модели данных перевозочного процесса. Каждый пункт технического обслуживания включает в себя комплекс систем технической диагностики железнодорожного подвижного состава, информационные выходы которого подключены к входам аппаратно-программного комплекса СКАТ, автоматизированное рабочее место и модуль формирования интегральной оценки технического состояния и остаточного ресурса подвижных единиц. Технический результат заключается в повышении уровня безопасности перевозочного процесса и снижении количества непредвиденных отцепок вагонов в текущий отцепочный ремонт. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система для оценки технического состояния железнодорожного подвижного состава, содержащая размещенные на станциях пункты технического обслуживания, в каждом из которых установлены комплекс систем технической диагностики железнодорожного подвижного состава, информационные выходы которого подключены ко входам аппаратно-программного комплекса СКАТ, автоматизированное рабочее место с подсистемой единой корпоративной автоматизированной системы управления вагонного хозяйства, к которой подключен персональный компьютер, и модуль формирования интегральной оценки технического состояния и остаточного ресурса подвижных единиц, вход/выход которого подключен к соответствующему выходу/входу аппаратно-программного комплекса СКАТ, другой выход/вход которого соединен с первым входом/выходом подсистемы единой корпоративной автоматизированной системы управления вагонного хозяйства, второй вход/выход которой и дополнительный вход/выход модуля формирования интегральной оценки технического состояния и остаточного ресурса подвижных единиц подключены к соответстующим выходам/входам единой корпоративной автоматизированной системы управления вагонного хозяйства, соединенной с аппаратно-программным комплексом СКАТ, к выходу единой корпоративной автоматизированной системы управления вагонного хозяйства подключен блок единой модели данных перевозочного процесса.

2. Система для оценки технического состояния железнодорожного подвижного состава по п.1, отличающаяся тем, что комплекс систем технической диагностики железнодорожного подвижного состава включает в себя автоматизированную систему обнаружения вагонов с отрицательной динамикой, подсистему акустического ультразвукового контроля, автоматизированную систему контроля подвижного состава на ходу поезда, систему контрольно-технических измерений и пост акустического контроля.