СПОСОБ КОНТРОЛЯ РЕЖИМОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛОКОМОТИВОВ
METHOD OF CONTROLLING LOCOMOTIVE OPERATION MODES

Изобретение относится к области управления движением рельсового транспорта, а именно к способам контроля режимов эксплуатации локомотивов, и может быть использовано для повышения надежности работы и снижения стоимости обслуживания железнодорожного транспорта.
Из уровня техники известен способ контроля режимов эксплуатации локомотивов, заключающийся в сборе информации о работе локомотива бортовой микропроцессорной системой управления локомотивом, передаче указанной информации в централизованный блок анализа данных и ее обработке с помощью указанного блока (см. патент RU 2392149, кл. B61L 99/00, опубл. 20.06.2010). Недостатками известного способа являются низкая эффективность и сложность реализующей его системы (необходима установка дополнительного оборудования: специальных датчиков на локомотивах и пунктов считывания информации).
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности эксплуатации железнодорожного транспорта. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что согласно способу контроля режимов эксплуатации локомотивов, заключающемуся в сборе информации о работе локомотива бортовой микропроцессорной системой управления локомотивом, передаче указанной информации в централизованный блок анализа данных и ее обработке с помощью указанного блока, результаты статистической обработки, проведенной централизованным блоком анализа данных, в виде выявленных инцидентов направляют на сервер единой системы мониторинга, выполненной с возможностью формирования команды для системы разработки, с помощью которой разрабатывают алгоритм предотвращения нарушений режимов эксплуатации и компилируют новую версию программного обеспечения на основе указанного алгоритма, после чего устанавливают указанную версию программного обеспечения на бортовых системах управления локомотивами. Передачу информации о работе локомотива от бортовой системы управления в централизованный блок анализа предпочтительно осуществляют с помощью переносного запоминающего устройства и/или посредством беспроводной связи. Разработанную версию программного обеспечения предпочтительно передают на бортовую систему управления локомотивами с помощью переносного запоминающего устройства и/или посредством беспроводной связи. Централизованный блок анализа данных может включать несколько автоматизированных рабочих мест, обеспечивающих возможность работы с различными типами бортовых микропроцессорных систем управления локомотивами.
На чертеже представлена общая схема осуществления предлагаемого способа.
Принципиальным, с точки зрения построения алгоритмической защиты, свойством МСУ является возможность его перепрограммировать, заложив различные алгоритмы преобразования входного сигнала в выходной, что позволяет, исключив затраты на переоборудование локомотива, вносить изменения в функционирование контролируемых им узлов и агрегатов. Именно это свойство было положено в основу предлагаемого изобретения.
В России, вплоть до недавнего времени, алгоритмическая защита применялась в крайне ограниченном виде. Это объяснялось тем, что для ОАО «РЖД», являющегося фактическим хозяином абсолютного большинства локомотивов, соблюдение режимов работы оборудования локомотивов, гарантирующее его надежную работу, имело значительно меньший приоритет, нежели обеспечение перевозочного процесса максимальным количеством локомотивов. Фактически, защита узлов локомотива от нарушения режимов их работы внедрялась только в случае, если этот выход мог повлечь физическое разрушение агрегата, угрожающее безопасности перевозочного процесса. Однако после прихода в систему обслуживания сервисных компаний, имеющих прямую материальную заинтересованность в высоком уровне надежности локомотивов, их узлов и агрегатов, возникла необходимость в исключении не только режимов эксплуатации, но и режимов, негативно сказывающихся на надежности. Предлагаемый способ контроля не имеет возможности полного исключения вмешательства машиниста в процесс управления, что позволяет в случае возникновения внештатной ситуации отключить защиту, однако, исключает случаи злоупотребления аварийным режимом, позволяя своевременно выявлять тенденции к учащению подобных случаев и принимать меры.
Суть предлагаемого способа контроля режимов эксплуатации локомотивов заключается в непрерывном обновлении программного обеспечения локомотивов в целях обеспечения их наиболее эффективной эксплуатации. Для этого с помощью бортовой микропроцессорной системы управления (МСУ) локомотивом собирают информацию о его работе и посредством переносного запоминающего устройства и/или беспроводной связи передают ее в централизованный блок анализа данных. Централизованный блок анализа данных может включать несколько автоматизированных рабочих мест, обеспечивающих возможность работы с различными типами МСУ. В блоке анализа данных полученную информацию обрабатывают и результаты такой статистической обработки в виде выявленных инцидентов направляют на сервер единой системы мониторинга (ЕСМТ). На указанном сервере в случае необходимости формируют команду для системы разработки, с помощью которой формируется сообщение, на основании которого с разработчиками конкретной МСУ заключается договор. В рамках этого договора, исполнители разрабатывают алгоритм предотвращения нарушений режимов эксплуатации и компилируют новую версию программного обеспечения (ПО) на основе указанного алгоритма. Скомпилированную версию программного обеспечения передают на бортовую систему управления локомотивами с помощью переносного запоминающего устройства и/или посредством беспроводной связи.
Таким образом, изобретение предназначено для реализации на локомотивах, оборудованных бортовыми МСУ, и подразумевает наличие комплекса устройств, устанавливаемых как на локомотиве, так и стационарно. В частности для осуществления способа необходимо наличие запоминающих устройств для накопления и передачи информации (flash-память или жесткий диск) или элементов беспроводной связи (Wi-Fi или GPRS-передатчик), блока анализа диагностических данных на базе персонального компьютера, сервера ЕСМТ и системы разработки и компиляции новых версий ПО. В изобретении реализована постоянно действующая обратная связь, позволяющая в автоматизированном режиме разрабатывать и вводить изменения в порядок управления локомотивом и тягой поезда на основании статистического анализа выявленных при анализе данных МСУ нарушений режимов эксплуатации.
Предлагаемый способ может быть осуществлен посредством следующих средств и методов.
Бортовая МСУ представляет собой комплекс устройств, основной функцией которых является управление оборудованием локомотивов в процессе эксплуатации с целью обеспечения безопасности и поддержания оптимальных режимов работы. Для этого МСУ, получая преобразованную в дешифруемый сигнал информацию с датчиков (аналоговых, частотных и дискретных), формирует управляющие сигналы, которые преобразовываются в управляющие воздействия (частотные или дискретные). Большинство современных МСУ также имеют интерфейс взаимодействия с человеком - блок индикации (по сути - штатный промышленный компьютер), оборудованный встроенным модулем памяти.
В качестве устройств передачи данных могут быть использованы:
- Запоминающие устройства: переносные твердотельные накопители стандартной (FLASH, MiniSD или ММС) или собственной конструкции. Возможно 2 способа передачи информации: непосредственная запись данных на накопитель в процессе поездки, или запись данных из внутренней памяти МСУ во время планового обслуживания локомотивов. Второй способ признан более прогрессивным, т.к. исключает необходимость постоянного присутствия съемного накопителя на локомотиве.
- Беспроводная связь: GPRS или Wi-Fi сети, состоящие из передатчика (включается в состав МСУ) и стандартной мобильной сети (в случае с GPRS-передачей данных) или приемника в депо (в случае с Wi-Fi-передачей). Передача данных при помощи GPRS позволяет расширить зону охвата сети до размеров зоны охвата мобильных сетей, но ее стоимость прямо пропорциональна объему передаваемой информации, что не выгодно с точки зрения диагностики. Wi-Fi сеть охватывает, как правило, только пункт считывания информации, но позволяет передавать данные практически бесплатно.
Одна система может иметь несколько устройств передачи информации, сочетая их действие. Соответственно, схема сбора информации с локомотива может включать получение данных с локомотива в процессе его технического обслуживания или ремонта, твердотельные накопители и Wi-Fi передачу данных, постоянное получение информации с оборудованного МСУ парка локомотивов при помощи специального сервера (GPRS-передача) или сочетание этих методов. В последнем случае, для постоянной передачи данных выбирается некий необходимый минимум информации, а вся остальная информация собирается во время обслуживания или ремонта локомотива, или по востребованию.
Блок анализа данных представляет собой стандартный компьютер с установленным на нем специальным программным обеспечением - автоматизированным рабочем местом МСУ (далее - АРМ МСУ). АРМ каждой МСУ индивидуально, поэтому, при использовании разных МСУ на одном устройстве анализа данных может стоять несколько различных АРМ. В случае если МСУ использует нестандартный накопитель информации, компьютер дополнительно оснащается разъемом для подключения носителя. Анализ данных осуществляется посредством выгрузки с запоминающего устройства данных информации о поездке и ее дальнейшей обработки в АРМ МСУ в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режиме (в зависимости от возможностей конкретного АРМ). Результатом анализа являются отчеты по выявленным инцидентам (случаям некорректного функционирования локомотива), направляемые на сервер единой системы мониторинга локомотивов (ЕСМТ) через интернет.
Сервер ЕСМТ представляет собой собранный по индивидуальному заказу сервер, специализированный под работу с базами данных и имеющий связь с блоком анализа данных через интернет. Функция сервера заключается в обеспечении работы ЕСМТ, накоплении и хранении информации по инцидентам (любым ситуациям, отличным от нормальной работы) со всех устройств блока анализа данных за весь период времени. При помощи непрерывного мониторинга информации о поступающих инцидентах на сервере ЕСМТ выявляют опасные тенденции (далее - тренды) в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режиме и оповещают оператора. На основании полученной от ЕСМТ информации, оператор принимает решение о необходимости принятия мер по обнаруженным трендам. Если тренд имеет отношение к нарушению режимов эксплуатации локомотива - принимается решение о создании алгоритмической защиты.
Система разработки представляет собой стандартный компьютер, на который установлено программное обеспечение (среда программирования), которое может быть представлено как одним (интерпретатор), так и двумя (среда написания + компилятор) приложениями. Основная функция системы - разработка алгоритма предотвращения нарушений режимов эксплуатации и создание новых версий ПО для МСУ. В большинстве случаев в состав системы также включается испытательный образец МСУ, представляющий собой стенд с функционирующей МСУ и устройствами для имитации воздействий от узлов и агрегатов локомотива. Испытательный образец МСУ нужен для проверки работоспособности новых версий ПО.
Разработка алгоритмической защиты осуществляется на основании статистических выборок, полученных при обработке данных МСУ локомотивов, формируется список актуальных нарушений режимов эксплуатации и прорабатываются возможные способы защиты локомотива от этих нарушений. Для доработки алгоритмической защиты с организацией-разработчиком каждого типа МСУ заключается договор на поставку ПО, поскольку исходное ПО является интеллектуальной собственностью разработчика. В договоре указывается список конкретных нарушений режимов эксплуатации и способов защиты от них (на первом этапе - в виде приведенных в качестве примера табл.1 и 2). Исполняя договор, организация-разработчик создает версию ПО с улучшенными алгоритмами защиты и совместно и компанией-заказчиком производит испытания, лицензирование и внедрение модифицированного ПО.
Разработанные и готовые к внедрению алгоритмы проходят согласование с балансодержателем локомотива перед заключением договора на изменение ПО. Модифицированное ПО также проходит проверку перед установкой на тестовый локомотив, а готовый программный продукт сертифицируется по результатам анализа результатов обкатки на тестовом локомотиве. Защита считается внедренной с момента установки модифицированного ПО на все локомотивы, находившиеся на сервисном обслуживании на момент заключения договора на его разработку. Установку разработанного ПО осуществляют с помощью переносных запоминающих устройств и/или беспроводной связи.
Таким образом, корректирующая обратная связь реализуется в процессе сервисного обслуживания локомотива, оборудованного МСУ, когда данные о режимах работы оборудования локомотива периодически копируются группами диагностики с последующей расшифровкой вручную или посредством специальных программ - автоматических рабочих мест (АРМ МСУ). Выявленные при расшифровке данные нарушения режимов эксплуатации попадают в базу данных Единой системы мониторинга локомотивов (ЕСМТ) в виде отдельных записей -инцидентов. Аналогичные инциденты могут быть импортированы из базы данных АСУТ (в случае, если они были обнаружены при расследовании случая захода локомотива на неплановый ремонт). Проводимый в ЕСМТ в рамках процесса управления проблемами мониторинг получаемых инцидентов выявляет часто повторяющиеся или особо опасные нарушения. Далее, сервисной компанией совместно с производителем локомотива принимается решение о создании нового или модернизации старого ПО и производится внедрение улучшенной версии защиты на парке сервисных локомотивов.
Результатом осуществления предлагаемого способа является повышение эффективности управления железнодорожным транспортом, в частности, снижение количества выходов оборудования локомотивов из строя, и, как следствие, повышение общей надежности парка и снижение затрат на ремонт.