СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ ЛУБРИКАЦИИ НА ЛОКОМОТИВЕ-РЕЛЬСОСМАЗЫВАТЕЛЕ
LUBRICATOR CONTROL SYSTEM AT RAIL-LUBING LOCOMOTIVE

Изобретение относится к устройствам для смазки рельсов, устанавливаемым на транспортных средствах, в частности к системе для управления устройством лубрикации на локомотиве-рельсосмазывателе.
Известна система смазки рельса обочины линии с обратной связью (US 6991065 B2, F16N 1/00, 31.06.2006), в которой на локомотиве-рельсосмазывателе для смазки отрезка трассы обеспечено множество смазочных наконечников. Каждый наконечник связан с соответствующим насосом, и всеми насосами управляет компьютер. Система содержит датчики вибрации, звуковые датчики, или инерциальные датчики, которые определяют параметры движения локомотива, датчик времени, который определяет время, за которое колеса вращаются вокруг своей оси. Компьютер сравнивает полученные измерения с данными по трассе, которую смазывают содержащимися в его памяти, чтобы определить, необходима ли смазка.
Недостатком известной системы является отсутствие диспетчерского контроля и управления процессом лубрикации на локомотиве-рельсосмазывателе в режиме реального времени.
Известно навигационное контрольно-управляющее устройство для локомотива-рельсосмазывателя (RU 2394716 C1, B61L 25/02, 20.07.2010), содержащее n навигационных спутников, контрольно-корректирующую станцию, состоящую из последовательно соединенных приемной антенны, навигационного приемника, вычислителя поправок, модулятора, передатчика и передающей антенны, вычислитель пути и вычислитель местоположения, к которому подключен блок памяти, первый вход вычислителя пути соединен со вторым выходом навигационного приемника, блок сопряжения, при этом выход вычислителя местоположения соединен с входом блока сопряжения, выход которого предназначен для подключения к системе управления форсунками рельсосмазывателя.
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности передачи данных на устройство с диспетчерского пункта в режиме реального времени для управления процессом лубрикации.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является система для смазки рельсов (RU 86544 U1, B61K 3/02, 10.09.2009), которая содержит блок анализа и управления, соответствующие входы которого соединены с выходами группы датчиков, формирователь управляющих сигналов, вход которого подключен к одному из выходов блока анализа и управления, а выход - к исполнительному механизму, например к устройству для нанесения смазки на рельсы, при этом система содержит устройство определения положения системы на местности по сигналам глобальной спутниковой навигационной системы, связанное с блоком анализа и управления, а группа датчиков содержит датчик скорости рельсового транспортного средства.
Недостатком известной системы является то, что блок анализа и управления системы не имеет самостоятельной функции формирования управляющих сигналов оборудованием рельсосмазывания, кроме того, недостатком системы является отсутствие диспетчерского контроля и управления процессом лубрикации в режиме реального времени и отсутствие графического отображения данных о работе устройства лубрикации в кабине машиниста.
В основу изобретения положено решение следующих задач:
- автоматизация загрузки и установки обновлений карт лубрикации в бортовое устройство локомотива-рельсосмазывателя;
- отображение на автоматизированных рабочих местах дежурных по станциям информации о выполнении заданий по лубрикации в режиме реального времени и режиме просмотра предыстории за указанный период времени, удаленное администрирование бортовых устройств;
- контроль и управление устройством лубрикации на локомотиве-рельсосмазывателе, как в ручном, так и в автоматическом режиме с графическим отображением данных о работе устройства лубрикации в кабине машиниста.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности контроля и управления устройством лубрикации в режиме реального времени.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе для управления устройством лубрикации на локомотиве-рельсосмазывателе, содержащей навигационный блок, включающий навигационный приемник, выход которого подключен к входу вычислителя, выходом/входом соединенного с входом/выходом карты памяти, а также блок сопряжения с устройством лубрикации и блок контроля и управления устройством лубрикации, согласно изобретению блок сопряжения включает контроллер и коммутатор, каждый из которых соединен через клеммные колодки с реле, соединенным с устройством лубрикации, в навигационный блок введены радиомодем, инерциальный блок, контроллер, коммутатор и съемный блок памяти, выходы/входы которых подключены к входам/выходам вычислителя, при этом контроллер и коммутатор навигационного блока соединены соответственно с контроллером и коммутатором блока сопряжения, а блок контроля и управления включает вычислитель, соединенный с дисплеем и картой памяти, и коммутатор, причем вычислитель блока контроля и управления соединен через коммутатор блока контроля и управления с коммутатором блока сопряжения, а вычислитель навигационного блока через радиомодем по каналам связи GSM/Wi-Fi соединен с радиомодемом сервера управления базами данных лубрикации, к которому подключен персональный компьютер автоматизированного рабочего места дежурного по депо.
Система для управления устройством лубрикации на локомотиве-рельсосмазывателе выполняет следующие функции:
- определение и регистрация параметров дислокации локомотива-рельсосмазывателя: текущее время и координаты, и передача их по каналам связи в станционный аппаратно-технический комплекс;
- определение и регистрация параметров движения локомотива-рельсосмазывателя: текущие значения скорости, направление движения, пройденный путь и передачу их по каналам связи в станционный аппаратно-технический комплекс;
- сбор, запись, обработка и хранение на сервере управления базами данных лубрикации информации, получаемой в режиме реального времени о состоянии оборудования рельсосмазывания от контролируемых локомотивов-рельсосмазывателей;
- отображение на экране монитора автоматизированного рабочего места дежурного по депо картографической информации, дислокации и параметров состояния устройства лубрикации контролируемых локомотивов-рельсосмазывателей;
- автоматическая фиксация и документирование отказного состояния устройства лубрикации контролируемых локомотивов-рельсосмазывателей с указанием времени события;
- автоматизированная подготовка отчетов в табличной или графической форме о пройденных расстояниях и выполнении заданий по рельсосмазыванию за сутки, неделю, месяц, год;
- автоматизированная подготовка отчетов о состоянии связи по каналам сети общего пользования стандарта GSM.
На чертеже представлена система для управления устройством лубрикации на локомотиве-рельсосмазывателе.
Система для управления устройством лубрикации на локомотиве-рельсосмазывателе содержит навигационный блок 5, включающий навигационный приемник 11, выход которого подключен к входу вычислителя 12, соединенного с картой памяти 13, а также блок 6 сопряжения с устройством 7 лубрикации и блок 8 контроля и управления устройством лубрикации. Блок сопряжения включает контроллер 20 и коммутатор 21, каждый из которых соединен через клеммные колодки 18 с реле 19, которое соединено с устройством 7 лубрикации. В навигационный блок 5 введены радиомодем 14, инерциальный блок 17, контроллер 16, коммутатор 10 и съемный блок 15 памяти, выходы/входы которых подключены к входам/выходам вычислителя 12, при этом контроллер и коммутатор навигационного блока 5 соединены соответственно с контроллером 20 и коммутатором 21 блока 6 сопряжения, а блок 8 контроля и управления включает вычислитель 22, соединенный с дисплеем 24 и картой памяти 23, и коммутатор 25, причем вычислитель 22 соединен через коммутатор 25 с коммутатором 21, а вычислитель 12 через радиомодем 14 по каналам 26 связи GSM/Wi-Fi соединен с радиомодемом 27 сервера 4 управления базами данных лубрикации, к которому подключен персональный компьютер 3 автоматизированного рабочего места 2 дежурного по депо 1.
Система работает следующим образом.
Система разработана на базе архитектуры клиент-сервер и реализует два уровня взаимодействия составных компонентов.
Верхний уровень системы управления устройством 7 лубрикации на локомотиве-рельсосмазывателе 9 представлен аппаратно-техническими комплексами, размещенными на станциях, которые имеют территориально распределенную структуру и включающими в себя автоматизированные рабочие места 2 дежурных по депо 1.
Станционный аппаратно-технический комплекс размещается в помещениях локомотивных депо 1 и представляет собой автоматизированное рабочее место 2 дежурного по депо, выполненное на базе персонального компьютера 3, который подключен к серверу 4 управления базами данных лубрикации через сеть передачи данных. Сервер 4 управления базами данных лубрикации включает в себя радиомодем 27, который по каналам 26 связи GSM/Wi-Fi соединен с радиомодем 14 блока навигации 5 локомотива-рельсосмазывателя 9.
Автоматизированное рабочее место 2 дежурного по депо функционирует под управлением программного обеспечения, обеспечивающего сбор, обработку и отображение информации, принимаемой сервером 4 от устройств нижнего уровня системы и предназначено для редактирования и обратной загрузки карт лубрикации в навигационный блок 5 для управления устройством лубрикации.
Составные части нижнего уровня системы для управления устройством лубрикации на локомотиве-рельсосмазывателе 9 конструктивно выполнены в виде трех однокорпусных блоков со встроенными модулями электропитания от бортовой сети локомотива:
1) навигационный блок 5;
2) блок 6 сопряжения с устройством лубрикации;
3) блок 8 контроля и управления устройством лубрикации.
Блоки размещаются в кабине машиниста локомотива-рельсосмазывателя 9.
Навигационный блок 5 включает в себя:
а) навигационный приемник 11 спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS, обеспечивающий обработку сигналов систем ГЛОНАСС/GPS и обновление параметров навигационного решения (координаты местоположения, время, скорость и направление движения локомотива);
б) модем 14 GSM/Wi-Fi, обеспечивающий информационный обмен навигационного блока 5 с сервером 4 управления базами данных лубрикации по радиоканалу GSM/Wi-Fi;
в) вычислитель 12 с картой памяти 13, функционирующий под управлением операционной системы Linux и прикладного программного обеспечения;
г) съемный блок 15 памяти, для сохранения информационных сообщений при отсутствии связи с сервером 4;
д) инерциальный блок 17 с гироскопом и акселерометром для определения и регистрации параметров движения локомотива-рельсосмазывателя: текущие значения скорости, направление движения, пройденный путь;
е) контроллер 16, соединенный с блоком 6 сопряжения, обеспечивающий сопряжение навигационно-коммуникационного блока 5 с устройством лубрикации по интерфейсам CAN, RS485;
ж) коммутатор 10 с интерфейсом Ethernet 10/100 для подключения устройства лубрикации к блоку 8 контроля и управления устройством лубрикации.
Навигационный блок 5 обеспечивает определение навигационных параметров дислокации локомотива: текущее время и координаты, а также определение параметров движения локомотива: текущие значения скорости, направление движения. Временной интервал обновления данных от навигационного приемника - 50 мс (20 Гц).
В качестве основного канала приема и передачи информационных сообщений от навигационно-коммуникационного блока 5 на сервер 4 используется радиоканал 26 GSM/Wi-Fi.
Навигационный блок 5 обеспечивает прием информационных сообщений о заданиях на лубрикацию, содержащих карты лубрикации или изменения в них.
Навигационный блок 5 обеспечивает передачу информационных сообщений о значениях навигационных параметров на сервер 4.
Состав информации в сообщениях, которые передает навигационный блок 5 на сервер 4, следующий:
а) идентификационный номер сообщения;
б) идентификационный номер объекта;
в) значения географических координат дислокации объекта (широта и долгота);
г) значения даты и времени для временной зоны Гринвичского меридиана (формат UTC), соответствующие моменту определения навигационного решения;
д) значения скорости и направления движения объекта;
е) подтверждение достоверности определения координатно-временных параметров;
ж) данные инерциального блока;
з) вкл/выкл отключения электропитания блока.
Среднее значение временного интервала передачи информационных сообщений на сервер - 20 с.
Навигационный блок 5 обеспечивает сохранение информационных сообщений в съемном блоке 15 памяти при отсутствии связи с сервером 4 и обеспечивает автоматическое восстановление сеанса связи с сервером 4. При восстановлении связи навигационный блок 5 обеспечивает передачу той части информации, которая не была передана.
Навигационный блок 5 обеспечивает обмен информацией с блоком 6 сопряжения с устройством лубрикации по интерфейсам CAN, RS485 (тип интерфейса определяется комплектацией блока 6 сопряжения с устройством лубрикации).
При этом навигационный блок 5 обеспечивает:
а) контроль изменения значений ввода/вывода блока 6 сопряжения с устройством лубрикации;
б) формирование команд управления для блока 6 сопряжения с устройством лубрикации.
Блок 6 сопряжения с устройством лубрикации представляет собой набор базовых модулей ввода-вывода промышленного назначения, которые используются для подключения навигационного блока 5 к исполнительным устройствам и цепям контроля устройства лубрикации на локомотиве-рельсосмазывателе 9. Блок 6 сопряжения с устройством лубрикации выпускается в двух модификациях, что обеспечивает подключение к двум комплектам навесного рельсосмазывателя.
Блок 6 сопряжения с устройством лубрикации включает в себя:
а) коммутатор 21 с интерфейсом Ethernet 10/100 для подключения блока 6 сопряжения с устройством лубрикации к навигационному блоку 5 и к блоку 8 контроля и управления устройством лубрикации;
б) контроллер 20, обеспечивающий сопряжение по интерфейсам CAN, RS485 с навигационным блоком 5 и обеспечивает управление устройством лубрикации по внутренней шине обмена данными;
в) реле 19 для управления устройством лубрикации;
г) клеммные колодки 18 для передачи сигнала от контроллера 20 и коммутатора 21 на реле 19.
Обмен информацией с навигационным блоком 5 реализуется через контроллер 20, который поддерживает интерфейс RS-485 или CAN-шины. Блок 6 сопряжения с устройством лубрикации обеспечивает:
а) выдачу информации об изменении значений ввода-вывода по запросу навигационного блока 5;
б) исполнение команд управления, принятых от навигационного блока 5;
в) выдачу информации об изменении значений ввода-вывода по запросу блока 8 контроля и управления устройством лубрикации;
г) исполнение команд управления, принятых от блока 8 контроля и управления устройством лубрикации.
Управление включением форсунок рельсосмазывателей осуществляется с помощью замыкания цепей управления контактами реле. Команда управления включением и выключением форсунок рельсосмазывателей формируется в навигационном блоке 5 в соответствии с дислокацией и маршрутом следования локомотива-рельсосмазывателя 9. Маршруты следования и карты кривых, подлежащих смазыванию, хранятся в памяти навигационного блока 5 и, при достижении локомотива-рельсосмазывателя 9 точки смазывания, автоматически выдается команда на включение нужной форсунки.
В состав блока 8 контроля и управления устройством лубрикации входят:
а) вычислитель 22 с модулем памяти 23, функционирующий под управлением операционной системы Linux;
б) панель с дисплеем 24 и шестью функциональными кнопками;
в) коммутатор 25, обеспечивающий управление устройством 7 лубрикации через блок 6 сопряжения с устройством лубрикации и информационный обмен с навигационным блоком 5 по интерфейсу Ethernet.
Локомотивы 9 с двумя кабинами комплектуются двумя блоками 8 контроля и управления устройством лубрикации, которые устанавливаются в разные кабины.
Блок 8 контроля и управления устройством лубрикации обеспечивает информационный обмен с навигационным блоком 5 по интерфейсу Ethernet через коммутатор 21, расположенный в блоке 6 сопряжения с устройством лубрикации.
Состав навигационной информации в сообщениях, принимаемых блоком 8 контроля и управления устройством лубрикации от навигационного блока 5 следующий:
а) значение географической широты;
б) значение географической долготы;
в) значения даты и времени для временной зоны Гринвичского меридиана, соответствующие моменту определения навигационного решения;
г) значение скорости движения;
д) значение направления движения (азимута);
е) подтверждение достоверности навигационных определений (GSM);
ж) оповещение о наличии связи навигационного блока 5 с сервером 4 управления базами данных лубрикации.
Блок 8 контроля и управления устройством лубрикации обеспечивает представление навигационной информации на экране монитора в текстовом и графическом виде, отображает местоположение локомотива на векторной карте.
Состав информации о параметрах контролируемой аппаратуры в сообщениях, принимаемых блоком 8 контроля и управления устройством лубрикации от навигационного блока 5, следующий:
а) идентификационный номер типа контролируемой аппаратуры;
б) включение/выключение левой форсунки;
в) включение/выключение правой форсунки;
г) включение/выключение режима «программное управление»;
Блок 8 контроля и управления устройством лубрикации обеспечивает представление информации о параметрах контролируемой аппаратуры на экране монитора в текстовом и графическом виде.
Блок 8 контроля и управления устройством лубрикации обеспечивает управление процессом лубрикации с помощью органов управления (кнопок).
Таким образом, за счет обмена данными о работе устройства лубрикации в режиме реального времени по каналам связи GSM/Wi-Fi локомотива-рельсосмазывателя с автоматизированным рабочим местом диспетчера по станции, достигается повышение надежности контроля и управления устройством лубрикации.