Application of intelligent systems in transport

<jats:p>The article discusses the application of intelligent transport systems for railway transport. The purpose of developing intelligent transport systems on railway transport is to strictly comply with the requirements for ensuring transport safety, reducing the level of environmental impact, significantly improving the efficiency of production activities. The software makes automatic accounting, control and analysis of fuel and energy resources consumption on the basis of the obtained data. At the same time, the dynamics of changes in fuel consumption indicators, actual and estimated costs of diesel fuel are visually reflected in real time on the monitor screen. If necessary, the system will help to identify the reasons for non-matching of these parameters and quickly contact the locomotive team to provide qualified assistance in their elimination. It is important that the hardware structure and the structure of the system software expand functionality, providing continuous operation and repair work, increasing the number of measured parameters, creating a closed fuel consumption control system in a locomotive economy. The use of these systems makes it possible to obtain an integrated assessment of the heat engineering condition of a locomotive with further scientifically substantiated correction of overhaul runs, to control its location and solve many other problems, which contributes to an increase in overhaul runs and the operational life of the locomotive.</jats:p>

section_content: Российский университет дружбы народов, Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

История статьи: Поступила в редакцию: 05 сентября 2019 Доработана: 07 октября 2019 Принята к публикации: 25 октября 2019 В статье рассматривается применение интеллектуальных транспортных систем на транспорте. Целями разработки интеллектуальных транспортных систем на железнодорожном транспорте являются неукоснительное выполнение требований по обеспечению безопасности перевозок, сокращение уровня влияния на окружающую среду, существенное повышение эффективности производственной деятельности. На основе полученных данных программное обеспечение производит автоматический учет, контроль и анализ расхода топливно-энергетических ресурсов. При этом на экране монитора наглядно в режиме реального времени отражается динамика изменения показателей топливоиспользования, фактические и расчетные затраты дизтоплива. В случае необходимости система поможет выявить причины несостыковки этих параметров и оперативно связаться с локомотивной бригадой для оказания квалифицированной помощи по их устранению. Важно, что конструкция аппаратной части и структура программного обеспечения предусматривает расширение ее функциональных возможностей, в том числе за счет организации непрерывного видеонаблюдения за действиями локомотивных и ремонтных бригад, увеличения количества измеряемых параметров, создания замкнутой системы контроля расхода топлива в локомотивном хозяйстве. Применение данных систем позволяет получить интегральную оценку теплотехнического состояния локомотива с дальнейшей научно-обоснованной коррекцией межремонтных пробегов, проконтролировать его местонахождения и решить множество других задач, что способствует увеличению межремонтных пробегов и сроков эксплуатационной работы локомотива.
section_name: И.К. Данилов

section_content: В процессе производства новых локомотивов и модернизации старых на них устанавливаются бортовые (встроенные) системы управления и диагностики, которые, помимо решения задач оперативного диагностирования всех систем тепловоза, способны контролировать и накапливать целый ряд параметров оборудования. Детальный анализ зарегистрированных данных помогает определить текущее техническое состояние локомотивного оборудования и вплотную подойти к обоснованной корректировке сроков планово-предупредительных ремонтов локомотивов на основе учета текущего технического состояния. К тому же при наличии удаленного беспроводного контроля параметров локомотива возможно выявление неисправностей еще в процессе его эксплуатации прямо во время поездки, что позволяет обеспечить оперативный ремонт и эффективное использование всего рабочего времени специалистов в депо по прибытии локомотива.
section_name: Постановка задачи

section_content: В ОАО «ВНИКТИ» разработана и в настоящее время внедряется на новых тепловозах автоматизированная система контроля параметров работы дизельного подвижного состава и учета дизельного топлива (АСК). 

Данная система предназначена для измерения и регистрации в автоматическом режиме на борту локомотива основных параметров, характеризующих режим и экономичность работы силовой установки, передачи этих данных по беспроводному каналу связи на сервер автоматизированной системы мониторинга работы тепловозов (АС МРТ) [4]. Кроме того, система АСК осуществляет сбор, регистрацию и передачу всей оперативной диагностической информации, получаемой от бортовых систем управления и диагностики локомотива, по беспроводному каналу связи в соответствующую базу данных автоматизированного рабочего места (АРМ), устанавливаемую в депо эксплуатации и ремонта (рис. 1). В системе АСК реализованы два независимых беспроводных канала передачи информации стандартов GSM (GPRS) и IEEE 802. 11 b/g (Wi-Fi). Передача параметров может осуществляться как в пути следования локомотива с использованием мобильного GPRS-Интернет соединения, так и по прибытии в депо с использованием технологии Wi-Fi или же проводного соединения Internet. В целях сокращения объема передаваемых через сеть GSM данных предусмотрена возможность передачи на стационарный АРМ не всех параметров, а только выбранных за определенный промежуток времени и при определенных условиях путем SQL-запроса [4]. Так, оператор АРМ диагностики может запросить интересующие его данные о мощности тягового генератора и количестве топлива в баке на 15-й позиции контроллера при температуре воды выше 70 °С и масла выше 60 °С за заданный отрезок времени, то есть любой интересующий параметр тепловоза и его энергетической установки в режиме реального времени (онлайн). Это позволяет значительно снизить расходы на оплату GPRS-Internet-трафика, уменьшить время ожидания на обмен данными с локомотивом и необходимые объемы памяти для хранения информации, сократить время ее обработки. При нахождении тепловоза в пути следования система АСК непрерывно фиксирует все диагностические параметры бортовой системы, а также измеряет количество (массу) топлива в баке, скорость движения, географическую координату. АСК осуществляет накопление ресурсных показателей работы основного оборудования тепловоза (выполненная работа дизель-генератором, время работы основного оборудования локомотива, число циклов включения/отключения компрессора, вентиляторов, время работы оборудования на предельных режимах по току и температуре, расход топлива, наработка коммутационной аппаратуры, срабатывание аппаратов защиты).
section_name: Материалы и методы

section_name: Рис.1. Принцип работы системы АСК [Figure 1. Principle of operation of ASC system]

section_content: Информация, передаваемая на сервер АС МРТ, предназначена для службы эксплуатации и может использоваться для контроля потребления топлива тепловозами [4]

Для каждого временного промежутка определяется средняя скорость движения поезда:

По рассчитанной средней скорости из характеристики локомотива определяется расход дизельного топлива за одну минуту на наивысшей позиции контроллера управления [5]

где P ВСП (w i ) -мощность на привод вспомогательных агрегатов в i-й момент времени, Вт; шаг изменения времени регистрации параметров, с;

-напряжение генератора в i-й момент времени, В; Q -низшая теплота сгорания дизельного топлива, Дж/кг; -частота вращения коленчатого вала в i-й момент времени, мин -1 ; -ток тягового генератора в i-й момент времени, А; η r -средний КПД тягового генератора;

-эффективный КПД дизеля при реализации средней эффективной мощности дизеля, определяемой из выражения [14] [15]. В состав системы АСК входят модуль накопителя, два датчика количества топлива, антенна, комплект кабелей. Внешнее питание модуля-накопителя осуществляется от бортовой сети локомотива, к модулю подключается совмещенная GSM/Wi-Fi/ GPS/ГЛОНАСС-антенна. Встроенный энергонезависимый накопитель рассчитан на хранение объема данных, регистрируемых в течение 30 суток работы тепловоза с последующим кольцевым обновлением информации. В настоящее время определение географической координаты и скорости тепловоза в модуле накопителя осуществляется по данным системы GPS. Однако модуль может быть легко адаптирован для использования навигационных данных от системы ГЛОНАСС. Модуль накопителя имеет источник автономного питания, рассчитанный на 2 часа работы системы в случае отключения АСК от аккумуляторной батареи тепловоза [16]. При отключении внешнего питания АСК или вскрытии модуля-накопителя производится информирование ответственных лиц путем отправки SMS на два телефонных номера. В системе АСК реализована функция самоди-агностики. Осуществляется контроль ряда параметров платы процессора, температуры внутри модуля-накопителя, последовательных каналов связи (обмен с системой диагностики, датчиками топлива), наличия GSM-сети, связи со спутниками системы GPS [16]. 

Таким образом, интеллектуальные транспортные системы позволяют получить интегральную оценку теплотехнического состояния локомотива с дальнейшей научно обоснованной коррекцией межремонтных пробегов и постановкой локомотива в ремонт, что увеличивает сроки его эксплуатационной работы. Одним из важных аспектов применения системы непрерывного удаленного контроля технических параметров является снижение расхода дизельного топлива в среднем на 5-10 %, что позволит сделать работу предприятий железнодорожного транспорта более эффективной. 

The article discusses the application of intelligent transport systems for railway transport. The purpose of developing intelligent transport systems on railway transport is to strictly comply with the requirements for ensuring transport safety, reducing the level of environmental impact, significantly improving the efficiency of production activities. The software makes automatic accounting, control and analysis of fuel and energy resources consumption on the basis of the obtained data. At the same time, the dynamics of changes in fuel consumption indicators, actual and estimated costs of diesel fuel are visually reflected in real time on the monitor screen. If necessary, the system will help to identify the reasons for nonmatching of these parameters and quickly contact the locomotive team to provide qualified assistance in their elimination. It is important that the hardware structure and the structure of the system software expand functionality, providing continuous operation and repair work, increasing the number of measured parameters, creating a closed fuel consumption control system in a locomotive economy. The use of these systems makes it possible to obtain an integrated assessment of the heat engineering condition of a locomotive with further scientifically substantiated correction of overhaul runs, to control its location and solve many other problems, which contributes to an increase in overhaul runs and the operational life of the locomotive.
section_name: Расчет расхода топлива

section_content: railway transport, intelligent transport system, efficiency, technical condition of locomotive equipment, automated control system of operation parameters, system, overhaul mileage
section_name: Keywords: