СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ КОМПОНЕНТОВ ПУТИ СЕТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЛИНИЙ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА
METHOD OF DIAGNOSTICS OF COMPONENTS WAYS OF NETWORK OF RAILWAY LINES OF RAILWAY TRANSPORT

Изобретение относится к способу и к системе для диагностики рабочего состояния одного или нескольких компонентов пути сети железнодорожных линий рельсового транспорта, которое имеет по меньшей мере одно измерительное устройство для измерения измерительных значений по меньшей мере одной измерительной величины, при этом рабочее состояние характеризуется с помощью по меньшей мере одной измерительной величины.
Известны компоненты пути сети железнодорожных линий рельсового транспорта, которые имеют измерительные устройства, с целью измерения измерительных значений измерительной величины. Так, например, на стрелке расположен прибор для измерения тока с целью регистрации измерительных значений тока электродвигателя для установки стрелки. Затем измерительные значения оцениваются посредством сравнения их, например, с установленным заранее пороговым значением. Если измерительное значение компонента пути превышает пороговое значение, то делается вывод о неисправности компонента пути.
В основе изобретения лежит задача создания способа и системы с целью точного прогнозирования текущего ремонта.
Эта задача решена с помощью предметов независимых пунктов 1 и 8 формулы изобретения. Модификации и варианты выполнения изобретения представлены признаками зависимых пунктов формулы изобретения.
Согласно изобретению представлен способ диагностики рабочего состояния одного или нескольких компонентов пути сети железнодорожных линий рельсового транспорта, при этом компоненты пути содержат каждый по меньшей мере одно первое измерительное устройство для измерения первых измерительных значений по меньшей мере одной измерительной величины, которая служит для описания рабочего состояния соответствующего компонента пути, содержит следующие стадии способа:
- измерения первых измерительных значений с помощью по меньшей мере одного первого измерительного устройства по меньшей мере одного компонента пути,
- измерения других, независимых от рабочего состояния по меньшей мере одного компонента пути, вторых измерительных значений с помощью по меньшей мере одного другого, второго, измерительного устройства,
- передачи по меньшей мере первых измерительных значений в расположенный на стороне пути контрольный центр,
- оценки первых измерительных значений в контрольном центре с помощью заданного алгоритма с учетом вторых измерительных значений, и
- создания по меньшей мере одного результата оценки для выдачи.
По меньшей мере один компонент пути сети железнодорожных линий для рельсовых транспортных средств, в частности, пригодных для пассажирских перевозок, содержит по меньшей мере одно первое измерительное устройство, называемое также иногда измерительным датчиком. Оно расположено, в частности, в или на компоненте пути. В качестве неисчерпывающего перечня измерительных устройств можно еще здесь указать: измерение тока/напряжения, температурный датчик и/или датчик положения.
Первые измерительные значения, измеренные с помощью первого измерительного устройства по меньшей мере одного компонента пути, зависят от рабочего состояния или изменения рабочего состояния по меньшей мере одного компонента пути и служат поэтому для описания рабочего состояния. Рабочее состояние по меньшей мере одного компонента пути характеризуются полностью в заданный момент времени свойствами компонента пути, если они уже не заданы неизменными свойствами компонента пути как такового. Для полного описания свойств компонента пути в заданный момент времени могут требоваться, наряду с первыми измерительными значениями измерительной величины, другие информации.
В противоположность этому другие, вторые, измерительные значения измеряются независимо от рабочего состояния или изменений рабочего состояния по меньшей мере одного компонента пути с помощью второго измерительного устройства. При этом второе измерительное устройство расположено, например, в качестве части места измерения вне по меньшей мере одного компонента пути, в частности на расстоянии от него. Второе измерительное устройство не обязательно должно быть стационарным, например оно расположено на транспортном средстве, в частности, на рельсовом транспортном средстве. В частности, второе или вторые измерительные устройства являются расположенными на стороне пути, неподвижными измерительными устройствами. Так, вторые измерительные значения могут измеряться в центральном месте, таком как метеорологическая служба, и относятся к непосредственному или опосредованному окружению компонента пути.
Эти другие, вторые, измерительные значения являются измерительными значениями по меньшей мере одной измерительной величины, для которой измеряются также первые измерительные значения компонента пути, и/или другие, вторые, измерительные значения являются измерительными значениями для других измерительных величин. Вторые измерительные значения являются независимыми от значений первых измерительных значений. Обратный случай не обязателен. Так, например, температурный датчик в качестве первого измерительного устройства компонента пути измеряет измерительные значения измерительной величины температура компонента пути. Расположенный вне компонента пути и независимый температурный датчик, расположенный, например, вблизи компонента пути, измеряет, в свою очередь, температуру воздуха в своем окружении. Температура компонента пути повышается в зависимости от повышающейся температуры воздуха окружения. В противоположность этому повышающаяся температура компонента пути влияет на температуру воздуха окружения лишь не существенно, и поэтому этим влиянием можно пренебречь, поэтому температура воздуха окружения в этом наглядном примере является независимой от температуры компонента пути.
Вторые измерительные значения могут также передаваться дополнительно к первым измерительным значениям в контрольный центр и включаться в оценку первых измерительных значений. С другой стороны, вторые измерительные значения могут также оцениваться отдельно от первых измерительных значений в предшествующей стадии способа, и лишь результат этой оценки учитывается при оценке первых измерительных значений с помощью заданного алгоритма. Например, измеряется несколько вторых измерительных значений измерительных величин для описания погоды, таких как температура, давление или влажность. Из них выводится прогноз погоды. Таким образом, оценка вторых измерительных значений может приводить к прогнозам значений температуры, которые учитываются при оценке первых измерительных значений. Таким образом, оценка первых измерительных значений в контрольном центре осуществляется с помощью заданного алгоритма в непосредственной или опосредованной зависимости от вторых измерительных значений.
Согласно одной модификации изобретения как первые, так и вторые измерительные значения оцениваются с помощью заданного алгоритма. В любом случае по меньшей мере один результат оценки зависит как от первых, так и вторых измерительных значений.
Для оценки могут применяться многие различные алгоритмы. Так, согласно одному примеру выполнения изобретения заданный алгоритм может быть пригоден для анализа тренда измерительного ряда первых измерительных значений заданной измерительной величины. Если температура изменяется во времени, то можно прогнозировать, когда вероятно будет превышена заданная пороговая температура. Другие примеры алгоритмов содержаться в следующем открытом неисчерпывающем перечне: анализ частоты, хода изменения тока, хода изменения напряжения, времени прохождения.
Передача первых измерительных значений от компонента пути в контрольный центр осуществляется, например, без проводов. При этом беспроводная передача происходит по меньшей мере на некоторых участках, т.е. передача не должна быть беспроводной на всем пути от компонента пути до контрольного центра. Беспроводная передача происходит, например, посредством соединения DFU, например через сеть GSM, UMTS или LTE, между компонентом пути и приемной и передающей установкой этой сети. Между приемной установкой и контрольным центром другая передача измерительных данных может также осуществляться по проводам. Первые измерительные значения после создания в заданном цикле передаются от компонента пути в контрольный центр. При этом передача первых измерительных значений от компонента пути к контрольному центру осуществляется, в частности, независимо от заданных рабочих состояний или изменений рабочих состояний компонента пути. Для передачи первых измерительных значений от компонента пути к контрольному центру компонент пути имеет передатчик, а контрольный центр - приемник. Передачу можно называть также переносом. Передатчик и приемник выполнены дополняющим друг друга образом. Контрольный центр расположен на стороне пути и тем самым на стороне грунта, в частности, стационарно и удаленно от компонента пути.
Аналогично передаче первых измерительных значений можно передавать также вторые измерительные значения по меньшей мере от одного другого, второго, измерительного устройства в контрольный центр, в частности, циклично. Если первые и вторые измерительные значения передаются циклично, то цикл может быть одинаковым. В противоположность этому, если вторые измерительные значения измеряются вторым измерительным устройством в контрольном центре, то отпадает необходимость в передаче. Беспроводная передача вторых измерительных значений в контрольный центр, естественно, также возможна.
В контрольном центре происходит оценка измерительных значений с помощью заданного алгоритма. Для этого контрольный центр имеет, в частности, контроллер, который пригоден для оценки первых и при необходимости вторых измерительных значений с помощью заданного алгоритма. Это обеспечивает преимущество простого и быстрого согласования алгоритма. Алгоритм и измерительные значения могут храниться в памяти, так же как и промежуточные результаты оценки. Оценка приводит по меньшей мере к одному результату. Этот результат создается в контрольном центре.
Он передается дополнительно в рельсовое транспортное средство и выдается там в заданном виде, например визуально, и/или результат оценки выдается на стороне пути, в частности в контрольном центре, в заданном виде, например визуально. В качестве альтернативного решения возможна также выдача клиентам. Результат оценки можно выдавать также в Интернет с целью обеспечения к нему доступа из различных мест. Визуализация осуществляется, например, в виде изображения на экране. Наряду с визуализацией возможна выдача акустического сигнала, тактильного сообщения или SMS в качестве других видов выдачи. Результат оценки первых и вторых измерительных значений с помощью заданного алгоритма может принимать многие соответствующие формы. Это может быть простым стоп-сигналом, который в виде акустического сигнала тревоги передается машинисту рельсового транспортного средства. С другой стороны, это может быть диагностикой или прогнозом неисправности по меньшей мере для одного компонента пути, который выдается в отдел технического обслуживания для составления плана технического обслуживания компонента пути. В качестве другого примере можно назвать также прогноз срока службы. Способ пригоден для профилактического технического обслуживания (predictive maitenance) и тем самым пригоден для прогнозирования вероятности технической неисправности компонента пути и/или, с целью предотвращения ее, планирования соответствующих интервалов технического обслуживания.
Для передачи результата из контрольного центра в рельсовое транспортное средство, контрольный центр и рельсовое транспортное средство имеют согласованные друг с другом передающие и приемные установки. Результаты передаются в этом случае от контрольного центра в рельсовое транспортное средство, в частности, без проводов.
Получение результата в контрольном центре имеет наряду с возможностью неограниченного по месту доступа к результату дополнительное преимущество не ограниченного во времени доступа. Так, согласно другому варианту выполнения множество результатов в различные моменты времени для заданного периода времени хранятся в контрольном центре и готовы к выдаче. Таким образом, с одной стороны, нет необходимости иметь память в рельсовом транспортном средстве. С другой стороны, выдача одного или нескольких результатов может осуществляться также в зависимости от событий, а также в зависимости от самого результата оценки или в зависимости от состояний или изменения состояния компонента пути. Это называется также управлением в зависимости от событий.
Если, например, целью оценки является определение фактического, надежного рабочего состояния компонента пути, то результат оценки может быть «положительно» или «отрицательно». Сам результат создается контрольным центром, даже когда он является «положительным». Однако результат «положительно» не передается и/или не выдается; лишь результат «отрицательно» передается и/или выдается, например, в виде стоп-сигнала для машиниста. Поэтому выдача по меньшей мере одного результата и/или передача по меньшей мере одного результата из контрольного центра по меньшей мере в одно рельсовое транспортное средство может зависеть от результата оценки. В противоположность этому передача первых измерительных значений от компонента пути в контрольный центр происходит независимо от заданных состояний или изменений состояния компонента пути. То есть передача является не управляемой в зависимости от событий передачей, а выполняется циклично. Аналогичным образом, вторые измерительные значения могут также передаваться циклично.
Согласно другой модификации способа согласно изобретению сеть железнодорожных линий содержит по меньшей мере одну группу идентично выполненных компонентов пути, при этом
- первые измерительные значения по меньшей мере одной заданной измерительной величины для каждого из идентично выполненных компонентов пути измеряются с помощью соответствующего по меньшей мере одного измерительного устройства каждого компонента пути,
- измеренные первые измерительные значения передаются от компонентов пути в расположенный на стороне пути контрольный центр,
- измеренные первые измерительные значения оцениваются в контрольном центре с помощью заданного алгоритма, и
- по меньшей мере один результат оценки подготавливается в контрольном центре для выдачи.
В качестве простой оценки с помощью заданного алгоритма измерительные значения идентично выполненных компонентов пути сравниваются друг с другом в контрольном центре. Затем можно делать вывод о неисправном состоянии одного из идентично выполненных компонентов пути, когда измерительное значение компонента пути по меньшей мере на заданное значение отклоняется от других измерительных значений других идентично выполненных компонентов пути.
Измерительные значения идентичных компонентов пути, которые сравниваются друг с другом, измеряются, в частности, одновременно.
Согласно одной другой модификации сигнал выдается при отклонении измерительного значения одного компонента пути от других измерительных значений других идентично выполненных компонентов пути по меньшей мере на заданный первый предел. Сигнал может принимать, например, вид акустического сигнала тревоги или визуального изображения. Другой сигнал создает, например, указание времени внутри заданного срока в календаре сроков технического обслуживания компонента пути.
Для сравнения измерительных значений идентично выполненных компонентов пути в контрольном центре могут выполняться, например, следующие стадии способа:
- запоминания переданных от компонента пути в контрольный центр первых измерительных значений,
- вычисления расстояний друг от друга первых измерительных значений,
- сравнения расстояний с заданным первым пределом.
О неисправном состоянии первого компонента пути делается вывод, и при необходимости выдается сигнал, когда расстояние первого измерительного значения первого компонента пути до первого измерительного значения другого, идентично выполненного, второго, компонента пути превышает заданный первый предел.
Наряду с простым определением расстояний друг от друга отдельных измеренных одновременно первых измерительных значений идентично выполненных компонентов пути, возможны многие другие алгоритмы, с целью распознавания отклонения по меньшей мере одного измерительного значения от других измерительных значений. Известными алгоритмами для этого являются, например, определение отдельных остатков модельной функции, полученных с помощью методов наименьших квадратичных погрешностей, определения отдельных отклонений от ожидаемого значения и других моделей статистического анализа.
Кроме того, могут быть заданы многие пределы с целью обеспечения возможности делать различные выводы при отклонении и выдавать, при необходимости, соответствующие результаты. Так, при отклонении по меньшей мере одного первого измерительного значения на первый предел может быть указана необходимость технического обслуживания, при отклонении на второй предел может указываться приближающийся выход из строя соответствующего компонента пути и выдаваться сигнал предупреждения.
Согласно другой модификации по меньшей мере один предел задается в зависимости от других, вторых, измерительных значений измерительной величины и/или одной или нескольких других измерительных величин, при этом другие, вторые, измерительные значения измеряются с помощью по меньшей мере одного другого, второго, измерительного устройства, которое не зависит от компонентов пути и тем самым не зависит также от рабочих состояний компонентов пути и которое измеряет другие, вторые, измерительные значения, естественно, также независимо от рабочих состояний идентично выполненных компонентов пути.
Измерительные величины, для которых могут измеряться первые измерительные значения и/или вторые измерительные значения, являются, например, скоростью, частотой вращения, током и/или напряжением, температурой, давлением или ускорением. Соответствующие измерительные устройства должны быть аналогичными. Частоту вращения и/или температуру можно измерять, например, для электродвигателей, редукторов или колес.
Согласно одному наглядному примеру вычисляются расстояния между отдельными первыми измерительными значениями идентично выполненных компонентов пути для измерительной величины, которая характеризует рабочие состояния компонентов пути. Если измерительная величина является температурой и измеряются соответствующие первые измерительные значения для идентично выполненных компонентов пути, которые расположены в аналогичных местах сети железнодорожных линий, то заданный первый предел не зависит от температуры окружения компонентов пути, поскольку при увеличивающейся окружающей температуры все измерительные значения для идентично выполненных компонентов пути также сдвигаются вверх. Однако, если идентично выполненные компоненты пути расположены в сильно отличающихся друг от друга местах в сети железнодорожных линий, то окружающая температура может оказывать влияние на первые измерительные значения температуры отдельных компонентов пути. Так, первые измерительные значения температуры первого компонента пути могут быть значительно выше при значительно более высокой температуре окружения первого компонента пути по сравнению со вторым компонентом пути при значительно меньшей температуре окружения второго компонента пути. Дополнительно к этому, можно учитывать также измерительные значения для других измерительных величин. Так, например, температура расположенного компонента пути по существу зависит от солнечного облучения, в противоположность расположенному в тени, но в остальном идентично выполненного компонента пути. Для каждого первого измерительного значения заданной измерительной величины идентично выполненных компонентов пути в зависимости от вторых измерительных значений одной или нескольких других измерительных величин и/или в зависимости от измерительных значений для той же измерительной величины, которые измеряются независимо от идентично выполненных компонентов пути, можно задавать по меньшей мере один предел или другие пределы. Таким образом, первые пределы могут отличаться друг от друга от измерительного значения к измерительному значению заданной измерительной величины идентично выполненным компонентам пути и/или от соответствующего компонента пути к компоненту пути.
Если идентично выполненные компоненты пути имеют каждый два датчика температуры, первый датчик температуры в первом месте каждого компонента пути и другой, второй, датчик температуры в отличном от первого места втором месте каждого компонента пути, то можно сравнивать друг с другом исключительно первые измерительные значения первого датчика температуры и аналогично первые измерительные значения второго датчика температуры. Однако это не требуется обязательно. Точно также все первые измерительные значения заданной измерительной величины и, как уже указывалось выше, также другие, вторые, измерительные значения той же и/или других измерительных величин можно сравнивать друг с другом с целью распознавания неисправного состояния компонента пути, например, посредством сравнения вторых измерительных значений других измерительных величин с первыми измерительными значениями заданной измерительной величины с целью вывода из него заданного первого предела.
Как указывалось выше, одновременно измеряются лишь первые измерительные значения для идентично выполненных компонентов пути, которые сравниваются друг с другом, но также вторые измерительные значения. Это не исключает того, что резко выпадающие значения измерительного ряда могут быть отфильтрованы из следующих друг за другом измерительных значений или может быть сглажен измерительный ряд.
За счет центральной оценки измерительных значений нескольких компонентов пути можно просто задавать последовательность выполнения технического обслуживания.
Таким образом, компонент пути для выполнения способа содержит по меньшей мере одно первое измерительное устройство для измерения первых измерительных значений по меньшей мере одной измерительной величины и по меньшей мере один передатчик для передачи измерительных значений от компонента пути в контрольный центр. Измерительный датчик является эквивалентным названием для измерительного устройства.
Другое, независимое от компонента пути, место измерения содержит по меньшей мере одно другое, второе, измерительное устройство для измерения других, независимых от рабочего состояния компонента пути, вторых измерительных значений и передатчик для передачи измерительных значений от другого места измерения в контрольный центр. По меньшей мере другое, второе, измерительное устройство расположено согласно другой модификации на расстоянии по меньшей мере от одного компонента пути. При этом расстояние выбрано настолько большим, что вторые измерительные значения являются независимыми от рабочего состояния компонента пути и тем самым, в частности, от значений первых измерительных значений.
В противоположность этому контрольный центр для выполнения способа согласно изобретению содержит по меньшей мере один приемник для передачи измерительных значений от компонента пути в контрольный центр и по меньшей мере один контроллер для оценки первых измерительных значений с помощью заданного алгоритма с учетом других, вторых, измерительных значений. Возможно, контроллер пригоден для оценки первых и вторых измерительных значений с помощью заданного алгоритма.
В другой модификации контроллер пригоден для оценки первых измерительных значений с помощью отличающихся друг от друга алгоритмов. Алгоритмы присутствуют, например, в виде программного обеспечения. Их легко заменять и/или изменять. Кроме того, контроллер может быть пригоден для обработки других, вторых, измерительных значений, которые измеряются с помощью других, вторых, измерительных устройств, которые не зависят от компонента пути.
По меньшей мере из одного компонента пути указанного вида, одного места измерения указанного вида и по меньшей мере одного контрольного центра указанного вида образуется система или устройство для выполнения способа согласно изобретению. Кроме того, она может содержать по меньшей мере одно запоминающее устройство, в котором хранятся алгоритмы и в которое имеет доступ контроллер. Кроме того, она может содержать по меньшей мере одно средство, например устройство ввода, в частности так называемый интерфейс человек-машина, для изменения заданного алгоритма. В этом случае контроллер пригоден для оценки первых и вторых измерительных значений с помощью отличающихся друг от друга алгоритмов.
Изобретение допускает множество вариантов выполнения. Оно поясняется ниже на основании примера выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями и на которых изображено:
фиг. 1 - схема системы из двух компонентов пути, рельсового транспортного средства и контрольного центра для выполнения способа согласно изобретению;
фиг. 2 - выполнение анализа тренда.
На фиг. 1 схематично показана система из сети железнодорожных линий, рельсового транспортного средства 1 и контрольного центра 2.
Рельсовое транспортное средство 1 имеет различные или идентично выполненные компоненты транспортного средства и по меньшей мере одно второе измерительное устройство 3, 4 для измерения вторых измерительных значений по меньшей мере одной заданной измерительной величины для каждого компонента транспортного средства, например тахометр для измерения фактической скорости рельсового транспортного средства 1. Кроме того, рельсовое транспортное средство 1 содержит передатчик 5 для передачи вторых измерительных значений в контрольный центр 2. Вторые измерительные значения передаются от вторых измерительных устройств 3, 4 через шину передачи данных в рельсовом транспортном средстве 1 в передатчик 5.
Контрольный центр 2 содержит в свою очередь приемник 6 для приема измерительных значений от рельсового транспортного средства 1. Передатчик 5 и приемник 6, естественно, согласованы друг с другом. В данном случае приемник 6 показан в виде базовой станции сети мобильной связи, которая расположена на расстоянии от контрольного центра 2. Таким образом, стационарный контрольный центр 2 имеет множество возможных приемников. Передаваемые из рельсового транспортного средства 1 в приемник 6 измерительные значения в этом примере выполнения передаются через Интернет от приемника по меньшей мере в один контроллер 7 контрольного центра для сравнения измерительных значений.
Наряду с измерительными значениями компонента транспортного средства, измеренными с помощью вторых измерительных устройств 3, 4, в контроллере 7 для оценки учитываются первые измерительные значения.
Здесь измеряются первые измерительные значения инфраструктуры рельсового транспортного средства 1, в частности пути и контактного провода, с помощью первых измерительных устройств 8, 9 и с помощью других передатчиков 10, 11 передаются в контрольный центр 2. Все измерительные значения передаются, в частности, в кодированном виде. Однако также другие, возможно не кодированные, вторые измерительные значения, например, относительно погоды, могут включаться в оценку и тем самым учитываться. Здесь позицией 12 обозначены все дополнительные источники измерительных значений, такие как, например, служба погоды. Сокращение RDT* обозначает дистанционную передачу данных (Remote Data Transfer).
На фиг. 2 иллюстрирован с помощью графика простой анализ тренда в качестве алгоритма для оценки измерительных значений. Показано изменение во времени тока электродвигателя для открывания и закрывания стрелки в качестве компонента пути для следующих друг за другом циклов открывания стрелки. Измерительные значения трех циклов 16, 17 и 18 открывания стрелки оцениваются в контрольном центре. Можно прогнозировать ход 19 изменения тока электродвигателя для следующего цикла открывания стрелки. Дополнительно или в качестве альтернативного решения можно вычислять тренд, представленный прямой 20. Если задано пороговое значение 21, в частности, в зависимости от других, здесь не рассматриваемых, вторых измерительных значений, превышение которого током электродвигателя позволяет делать вывод о неисправном состоянии стрелки, то результатом анализа тренда является вывод, что ток электродвигателя, вероятно, в следующий цикл открывания стрелки превысит пороговое значение. Это можно выдавать в качестве результат оценки. Однако оценка может рекомендовать выключение стрелки с целью предотвращения повреждения и/или включение технического обслуживания стрелки в план технического обслуживания. Выдача результата оценки может состоять также в том, что стрелка автоматически, без вмешательства персонала, выключается.