УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА МЕТРОПОЛИТЕНА

Предлагаемое устройство относится к техническим средствам мониторинга технического состояния (ТС) подвижного состава метрополитена (ПСМ) и может быть использовано для регистрации, сбора и передачи инструментально-регистрируемой информации о ТС ПСМ, о полноте и качестве выполнения заданий машинистами, соблюдении правил технической эксплуатации ПСМ и правил ведения ПСМ в реальном масштабе времени в центр обработки информации метрополитена (ЦОИМ).
Возрастающие стандарты безопасности перевозки пассажиров на ПСМ ставят жесткие требования не только к техническому состоянию самих поездов, но и к качеству выполнения должностных обязанностей сотрудниками метрополитена, в частности машинистами поездов, диспетчерами и др. Указанный подход диктует необходимость использования при эксплуатации ПСМ системы мониторинга их ТС, которая позволяет своевременно выявлять предотказные состояния ПСМ и его узлов, отслеживать динамику изменения контролируемых параметров во времени, следить за действиями машиниста. Собранные системой мониторинга данные можно использовать для систем управления техобслуживанием и планированием работ по ремонту ПСМ. Мониторинг ТС ПСМ также позволяет повысить надёжность подвижного состава и оптимизировать снабжение запчастями, что приводит к снижению стоимости жизненного цикла ПСМ.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является система мониторинга подвижного состава (патент на полезную модель RU 136780, опубл. 20.01.2014) (прототип), 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. Существенным недостатком этого технического решения является то, что 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. Этот факт не позволяет фиксировать отклонения контролируемых параметров от нормы непосредственно при эксплуатации ПСМ в режиме реального масштаба времени и принимать меры по оперативному реагированию на указанные отклонения.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является расширение арсенала устройств мониторинга параметров движения и технического состояния подвижного состава метрополитена для своевременного выявления предотказного состояния ПСМ и его узлов в ЦОИМ.
Технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается существенном сокращении времени мониторинга параметров движения и технического состояния подвижного состава метрополитена.
Технический результат достигается тем, что устройство для мониторинга технического состояния подвижного состава метрополитена выполнено в экранированном от электромагнитных полей жестком корпусе, внутри которого закреплен блок регистратора параметров движения поезда (1), к выходу которого подключен вход блока буферизации (2), к выходам которого подключены энергонезависимый ударопрочный твердотельный накопитель (3) и вход модуля балансировщика трафика (4), выходы которого соединены с входами блока сети передачи данных (5) и модуля высокоскоростной передачи данных (6), имеющих в своем составе канальные процессоры, причем нижняя часть корпуса выполнена из виброгасящего материала, а в верхнюю часть корпуса заподлицо с его поверхностью встроены ударопрочный светодиод красного цвета (7), соединенный с выходом блока буферизации 2, а также ударопрочный светодиод зеленого цвета (8), соединенный с выходом модуля балансировщика трафика 4.
Функционирование устройства поясняется фигурой, на которой показаны основные компоненты: блок регистратора параметров движения поезда 1 (РПДП), который соединен интерфейсным кабелем с блоком буферизации 2 (ББ), который соединен интерфейсным кабелем с модулем  балансировщика трафика 4 (БТ), который, в свою очередь, соединен интерфейсным кабелем с блоком сети передачи данных 5 (БСПД), работающем в стандарте Wi-Fi, и модулем высокоскоростной передачи данных 6 (ВПД), работающем в стандарте LTE, а также с энергонезависимым ударопрочным твердотельным накопителем 3 емкостью, достаточной для хранения всей собранной информации о ТС ПСМ в течение одной рабочей смены. Горящий ударопрочный светодиод красного цвета 7, соединенный с выходом блока буферизации 2, сигнализирует о подаче питания на устройство, а горящий ударопрочный светодиод зеленого цвета 8, соединенный с выходом модуля балансировщика трафика 4, сигнализирует о передаче информации либо в БСПД 5, либо в модуль ВПД 6.
Передачу информации между компонентами устройства обеспечивают канальные процессоры, конструктивно входящие в каждый ее компонент.
Питание компонент устройства осуществляется от источника питания при помощи проводов питания.
Конструктивно устройство мониторинга параметров движения и технического состояния подвижного состава метрополитена имеет единую конструкцию и собрано в отдельном экранированном от электромагнитных полей жестком корпусе, который при помощи виброгасителей прикреплен к кузову головного вагона поезда внутри кабины машиниста. В верхнюю часть корпуса устройства встроены ударопрочные светодиоды красного цвета и зеленого цвета, позволяющий осуществлять визуальный контроль работы устройства машинистом поезда метрополитена.
Для обеспечения функционирования устройства вместе с ним поставляют комплект экранированных от электромагнитных полей, влаго- и пылезащищенных кабелей для соединения устройства с датчиками, размещенных в блоках, узлах, механизмах и агрегатах вагона метрополитена, для чего в составе устройства имеются разъемы, а также комплектом проводов питания, обеспечивающих подключение устройства к поездной системе электропитания.
Использование экранированных от электромагнитных полей корпуса и кабелей обусловлено требованием высокой достоверности передачи данных в сложной электромагнитной обстановке внутри тоннеля метрополитена при протекании электрического тока по проводам, расположенных внутри тоннеля, контактному рельсу, а также работающих электродвигателях и электрооборудования (кондиционеры, вентиляторы и др.) поезда метрополитена.
Функционирование устройства мониторинга параметров движения подвижного состава метрополитена заключается в следующем.
1) Устройство размещается в кабине головного вагона поезда метрополитена.
2) С помощью экранированных от электромагнитных полей, влаго- и пылезащищенных кабелей устройство подключается к датчикам, размещенных в блоках, узлах, механизмах и агрегатах вагона метрополитена.
3) С помощью провода питания устройство подключается к поездной системе электропитания.
4) При подаче питания на подвижной состав метрополитена через систему питания происходит включение устройство, о чем сигнализирует горящий красный светодиод 7 на корпусе устройства, и блок РПДП 1 начинает регистрировать параметры ТС ПСМ, поступающие от датчиков, в автоматическом режиме.
5) По интерфейсному кабелю указанная информация (зарегистрированные параметры ТС ПСМ) в автоматическом режиме передается в ББ 2, в котором данная информация разбивается на блоки, зашифровывается и кодируется помехоустойчивым кодированием и либо передается в модуль БТ 4, либо помещается в твердотельный накопитель 3.
6) Модуль БТ 4, постоянно анализируя качество каналов передачи данных (канал WiFi и канал LTE) в автоматическом режиме, направляет поток информации в канал, имеющий наибольшую пропускную способность в данный момент времени - либо в БСПД 5, либо в модуль ВПД 6, о чем сигнализирует горящий зеленый светодиод 8 на корпусе устройства. Для передачи информации через канал Wi-Fi модуль БТ 4 соединен интерфейсным кабелем с БСПД 5, для передачи информации через канал LTE соединен интерфейсным кабелем с модулем ВПД 6.
7) Если ни один из каналов не способен передавать информацию о ТС ПСМ, то она записывается в твердотельный накопитель 3. Как только качество хотя бы одного из каналов передачи данных позволит передавать информации о ТС ПСМ, ББ 2 извлекает ее из твердотельного накопителя и передает ее в модуль БТ 4, который, в свою очередь передает ее в один из каналов передачи данных.
Таким образом, за счет наличия в составе устройства, в составе которой имеется ББ 2, соединенного с энергонезависимым ударопрочным твердотельным накопителем 3 емкостью, достаточной для хранения всей собранной информации о ТС ПСМ в течение одной рабочей смены, и позволяющее принимать с блока РПДП 1 информацию от датчиков о ТС ПСМ в режиме реального времени и передавать ее в модуль БТ 4, который на основе анализа качества двух каналов передачи данных (Wi-Fi канал или LTE канал) передает информацию о ТС ПСМ в канал с наибольшей пропускной способностью: или в БСПД 5, или в модуль ВПД 6, которые осуществляют информационную связь через радиоканал с ЦОИМ, - обеспечивается существенное сокращение времени получения объективной оценки о ТС ПСМ в ЦОИМ.
Ввиду специфики использования подвижного состава метрополитена (в зависимости от маршрута следования, машинист может находиться либо в головном, либо в хвостовом вагоне поезда метрополитена), указанное Устройство целесообразно устанавливать не только в головном вагоне поезда метрополитена, но и в хвостовом вагоне. При этом использование двух комплектов устройства существенно повышается живучесть информации о ТС ПСМ.
Разработанное устройство может использоваться не только сокращения времени получения объективной оценки ТС ПСМ, но и для сокращения времени получения объективной оценки ТС городского наземного транспорта.