СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ
ELECTRIC TRAIN MONITORING SYSTEM

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к системе мониторинга технического состояния электропоездов, предназначенной для повышения безопасности движения и снижения эксплуатационных расходов.
Известна система диагностики электропоезда (патент на полезную модель RU 53253 U1, МПК В62К 9/00, 27.07.2005), предназначенная для контроля параметров буксовых узлов и/или тяговых редукторов электропоездов и включающая в себя датчики, воспринимающие рабочие параметры буксового узла и/или тягового редуктора, установленные на соответствующих узлах, измерительные устройства, расположенные на каждой тележке каждого вагона электропоезда, и устройство индикации.
Недостатком данной системы является недостаточный охват оборудования электропоезда, поскольку контроль параметров только буксовых узлов и/или тяговых редукторов без учета параметров работы прочих узлов и агрегатов механической системы и других систем электропоезда (тормозной системы, системы управления, силовой электрической системы, вспомогательного оборудования и т.д.) не обеспечивает всей полноты диагностики.
Известна система мониторинга на железнодорожном транспорте (свидетельство на полезную модель RU 61235 U1, МПК B60R 27/00, B61L 25/00, 09.11.2006), предназначенная для мониторинга подвижного транспортного средства.
Известна система мониторинга и контроля на железнодорожном транспорте (свидетельство на полезную модель RU 104906 U1, МПК B61L 25/00, 27.05.2011), предназначенная для мониторинга подвижного транспортного средства.
Общим недостатком последних двух систем является низкая достоверность диагностики механической части поезда по причине того, что блоки диагностики буксовых узлов и колесных пар не располагают информацией о скорости вращения механизмов, что не позволяет выделять периодические составляющие виброакустического сигнала на фоне шумовой составляющей и не позволяет нормировать уровень вибрации в нестационарных условиях движения транспорта.
Общими недостатками вышеперечисленных систем являются:
- системы не обеспечивают контроль состояния электропоезда, его подсистем, агрегатов и узлов при обслуживании и ремонте, что снижает безопасность движения и повышает эксплуатационные расходы, так как не позволяет устранять потенциальные отказы электропоезда до выхода в эксплуатацию;
- системы охватывают лишь один электропоезд и не производят мониторинг состояния всего парка электропоездов депо приписки, что снижает достоверность мониторинга, а значит и безопасность движения, и повышает эксплуатационные расходы;
- системы не предоставляют информацию о техническом состоянии электропоездов ответственному персоналу депо, что приводит к существенному влиянию «человеческого фактора» на достоверность мониторинга, снижает исполнительскую дисциплину на предприятии.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения, принятым за прототип, является система мониторинга электропоездов (патент на изобретение RU 2386563 С1, МПК B61L 3/00, B61L 25/00, 20.04.2010). Система содержит диагностическую сеть с центром мониторинга, состоящую из сервера, рабочих станций пользователей и беспроводных терминалов, взаимоувязанных радиоканалом с центром управления, расположенным на каждом подвижном транспортном средстве в распоряжении поездной бригады, бортовой компьютер которого взаимосвязан с подсистемой мониторинга головного вагона, и/или подсистемой мониторинга моторного вагона, и/или подсистемой мониторинга прицепного вагона, которые осуществляют измерение диагностических сигналов, оценку их параметров и выделение диагностических признаков, на основе которых производится оценка технического состояния отдельных узлов, агрегатов, подсистем и электропоезда в целом, а также осуществляют регистрацию текущей скорости движения и координат электропоезда.
Выявлены следующие недостатки прототипа:
- система не обеспечивает контроль состояния электропоезда, его подсистем, агрегатов и узлов при обслуживании и ремонте, что снижает безопасность движения и повышает эксплуатационные расходы, так как не позволяет устранять потенциальные отказы электропоезда до выхода в эксплуатацию;
- центр мониторинга системы сосредоточен в одном депо приписки, что не позволяет производить мониторинг состояния всего парка электропоездов на верхних уровнях принятия решений (дорога, компания и т.д.), снижает достоверность мониторинга, а значит и безопасность движения, и повышает эксплуатационные расходы;
- система не предоставляет информацию о техническом состоянии парка электропоездов на верхние уровни принятия решений, не обеспечивает ее резервирование и индивидуальное представление в зависимости от компетенции пользователей, что приводит к снижению надежности системы хранения данных, существенному влиянию «человеческого фактора» на достоверность мониторинга, снижает исполнительскую дисциплину на разных уровнях исполнения решений.
Целью предлагаемого технического решения является повышение безопасности движения электропоездов и одновременное снижение эксплуатационных расходов путем повышения достоверности мониторинга электропоездов.
Поставленная цель в предлагаемом техническом решении, системе мониторинга электропоездов, содержащей диагностическую сеть с центром мониторинга, состоящую из сервера, рабочих станций пользователей и беспроводных терминалов, взаимоувязанных радиоканалом с центром управления, расположенным на каждом подвижном транспортном средстве в распоряжении поездной бригады, бортовой компьютер которого взаимосвязан с подсистемой мониторинга головного вагона, и/или подсистемой мониторинга моторного вагона, и/или подсистемой мониторинга прицепного вагона, содержащими блоки диагностики ответственного механического, электропневматического и электрического оборудования, включающих соответствующие датчики, достигается тем, что центр мониторинга выполнен распределенным в совокупности диагностических сетей предприятий и учреждений транспорта, например, железной дороги, система включает сеть терминалов беспроводной связи, расположенных по маршрутам движения преимущественно на станциях и/или остановочных пунктах и/или депо, при этом диагностические сети также включают переносные и стационарные системы диагностики и информационные терминалы, а серверы диагностических сетей соединены в информационный кластер, образующий центр мониторинга, при этом программное обеспечение серверов выполнено с возможностью автоматического поддержания идентичности данных на серверах и индивидуального представления результатов мониторинга на рабочих станциях и информационных терминалах диагностической сети в зависимости от установленных компетенции пользователей.
Анализ отличительных признаков предлагаемой системы комплексной диагностики электросекций МВПС и обеспечиваемых ею технических результатов показал, что:
- распределенное исполнение центра мониторинга позволяет охватить мониторингом неограниченный парк электропоездов как в эксплуатации, так и на стадии ремонта;
- организация сети беспроводных терминалов связи по маршрутам движения преимущественно на станциях и/или остановочных пунктах и/или депо позволяет гибко охватить мониторингом любой парк электропоездов и обеспечить необходимую периодичность сеансов связи с каждым электропоездом в зависимости от требуемого периода мониторинга;
- включение в состав системы переносных и стационарных систем диагностики предприятий транспорта (например, депо приписки электропоезда) обеспечивает контроль состояния электропоезда, его подсистем, агрегатов и узлов в процессе обслуживания и ремонта, что повышает безопасность движения и снижает эксплуатационные расходы, так как устраняет потенциальные отказы электропоезда до выхода в эксплуатацию;
- объединение серверов диагностических сетей в единый информационный кластер и включение в программное обеспечение серверов возможности автоматического поддержания идентичности данных на серверах обеспечивает высокую надежность хранения диагностической информации, высокую устойчивость системы к сбоям, а следовательно,высокую достоверность мониторинга;
- включение в программное обеспечения серверов возможности индивидуального представления результатов мониторинга на рабочих станциях и информационных терминалах в зависимости от установленных компетенции пользователей значительно снижает требования к квалификации пользователей, позволяет реализовать представление соответствующей информации на разные уровни принятия решений, что повышает исполнительскую дисциплину и своевременность принятия решений, направленных на повышение безопасности движения и снижение эксплуатационных расходов.
Анализ совокупности отличительных признаков показал, что структура и состав предложенной системы обеспечивают автоматический мониторинг электропоездов с высокой степенью достоверности на всех уровнях принятия решений при их эксплуатации и ремонте, что позволяет значительно повысить исполнительскую дисциплину и безопасность движения. Совокупность отличительных признаков системы позволяет осуществить переход к эксплуатации и ремонту электропоездов по фактическому техническому состоянию, что обеспечивает существенную экономию эксплуатационных затрат.
Таким образом, предложенная совокупность отличительных признаков, обеспечивающая полученный результат, представляется новой на существующем этапе развития науки и техники и превосходит существующий мировой уровень. Изобретение соответствует изобретательскому уровню, поскольку достигаемый результат определяется не только суммой отличительных признаков, но и результатом их тесного взаимодействия между собой.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена система мониторинга электропоездов, содержащая:
1
N
1
N
1
N
1
N
1
N
- диагностические сети предприятий и учреждений транспорта 1-1, включающие серверы 2-2 с программным обеспечением 3-3 с возможностью автоматического поддержания идентичности данных и индивидуального представления результатов мониторинга в зависимости от установленных компетенции пользователей, рабочие станции пользователей 4-4, переносные и стационарные системы диагностики 5-5, информационные терминалы 6;
1
N
1
N
- информационный кластер 7, образующий центр мониторинга и объединяющий серверы диагностических сетей 2-2 с программным обеспечением 3-3 с возможностью автоматического поддержания идентичности данных;
1
M
1
K
1
N
- терминалы беспроводной связи 8-8, образующие единую сеть, связывающую бортовые системы мониторинга 9-9 электропоездов с диагностическими сетями 1-1;
1
K
1
2
1
2
1
2
- бортовые системы мониторинга электропоездов 9-9, включающие центры управления 10 и 10 в головных вагонах, оборудованные бортовыми компьютерами 11 и 11 соответственно, связанными с подсистемой мониторинга головного вагона 12 и 12 и/или подсистемой мониторинга моторного вагона 13 и/или подсистемой мониторинга прицепного вагона 14.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
M
1
2
1
N
1
N
1
N
1
N
1
N
1
N
1
N
1
N
1
N
1
N-1
Система мониторинга работает следующим образом. В центре управления 10 или 10 транспортного средства поездная бригада наблюдает на экране бортового компьютера 11 или 11, соответственно, состояние вверенного им транспортного средства в реальном времени. При этом подсистемы мониторинга вагонов 12, 12, 13 и 14 осуществляют измерение диагностических сигналов, оценку их параметров и выделение диагностических признаков, на основе которых производится оценка технического состояния отдельных узлов, агрегатов, подсистем и электропоезда в целом, а также осуществляют регистрацию текущей скорости движения и координат электропоезда. Как только один из центров управления 10 или 10 транспортного средства сближается с одним из терминалов беспроводной связи 8-8 на расстояние, допустимое для установления высокоскоростной радиосвязи, то соответствующий бортовой компьютер 11 или 11 формирует акт технической готовности электропоезда и передает его на наиболее доступный из серверов диагностической сети 2-2. Как только переносная или стационарная система диагностики 5-5 завершает испытания, то она также формирует и передает акт технической готовности узла, агрегата, подсистемы или электропоезда в целом на наиболее доступный из серверов диагностической сети 2-2. Программное обеспечение 3-3 обрабатывает, архивирует и публикует информацию о техническом состоянии электропоездов в центре мониторинга 7, откуда информация попадает на рабочие станции пользователей 4-4 и информационные терминалы 6 диагностических сетей 1-1 в соответствии с установленными компетенциями пользователей разных уровней принятия решений по управлению эксплуатацией и ремонтом электропоездов. В случае выхода из строя или замены одного из серверов 2-2 диагностических сетей 1-1 функционирование центра мониторинга 7 будет продолжено в полном объеме благодаря программному обеспечению с возможность поддержания идентичности данных 3-3 на оставшихся серверах, новые данные актов технической готовности узлов, агрегатов, подсистем и электропоездов в целом будут поступать на оставшиеся сервера 2-2 распределенного центра мониторинга 7.
Пользователи соответствующих уровней, начиная от машиниста электропоезда и ремонтного персонала депо приписки, до руководителей депо, управленческого персонала и руководства вышестоящих учреждений транспорта своевременно получат достоверную информацию о техническом состоянии подконтрольного парка транспортных средств и осуществят оперативное управление эксплуатацией и ремонтом подконтрольных транспортных средств с минимальными затратами (нет смысла ремонтировать исправную технику, закупать ненужные запчасти, узлы и/или новый транспорт), при этом сохраняя высокий уровень безопасности движения (ремонт только качественный, своевременный вывод из эксплуатации неисправного транспорта). Обеспечивая представление технического состояния парка электропоездов на различных уровнях иерархии система позволяет своевременно выявить и устранить низкую исполнительскую дисциплину, что также положительно сказывается на снижении расходов и повышении безопасности движения электропоездов.
Таким образом, в предлагаемой системе мониторинга электропоездов обеспечивается достижение поставленной цели - повышение безопасности движения электропоездов и одновременное снижение эксплуатационных расходов путем повышения достоверности мониторинга электропоездов.