ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ (ДГУ) ТЕПЛОВОЗОВ С ПОМОЩЬЮ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «БОРТ»

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена актуальным вопросам контроля и диагностики дизель-генераторной установки (ДГУ) тепловозов с применением аппаратно-программного комплекса «борт». В статье представлено описание об устройствах и структуре организация контроля технического состояния дизель-генераторной установки (ДГУ)  тепловозов, а также обоснована целесообразность упреждающей диагностики, которая позволяет заблаговременно выявить дефекты на самой ранней стадии их развития. Приведены основные функции аппаратно-программного комплекса «Борт». Также представлено описание происходящих в процессе работы дизель-генераторной установки (ДГУ) тепловозов, при эксплуатации. Проведен анализ режимов непрерывного контроля технического состояния дизель-генераторной установки (ДГУ).

ABSTRACT

The article is devoted to topical issues of control and diagnostics of a diesel generator plant (DGP) of diesel locomotives using the “board” hardware and software complex. The article presents a description of the devices and structure of the organization of monitoring the technical condition of a diesel generator set (DGU) of diesel locomotives, as well as the expediency of proactive diagnostics, which allows early detection of defects at the earliest stage of their development. The main functions of the hardware-software complex "Bort" are given. A description of the diesel locomotives that occur during the operation of a diesel generator plant ( (DGP) during operation is also presented. The analysis of modes of continuous monitoring of the technical condition of a diesel generator plant (DGP) was carried out.

Ключевые слова: диагностика, дизель-генераторная установка (ДГУ), современные методы, нейросетевой модул, локомотив.

Keywords: diagnostics, diesel generator plant (DGP), modern methods, neural network module, locomotive.

Введение. Повышение эффективности и надежности локомотивов требует регулярного контроля их оборудования в процессе эксплуатации. С внедрением современных микропроцессорных систем бортовой автоматики и контроля не только реализация аварийной сигнализации при критической работе оборудования, но и эффективные методы обработки полученных данных измерений, обеспечивающие достоверное прогнозирование изменения технического состояния ключевых узлов оборудования вопрос разработки  все еще актуален.

Современный локомотив представляет собой технически сложную, возобновляемую систему, поэтому его успешная работа зависит от выполнения определенного комплекса профилактических и восстановительных мероприятий, направленных на поддержание и восстановление рабочего состояния, рабочего состояния и выявленного ресурса.

Одним из важнейших принципов при планировании объемов ремонта локомотивной техники является учет ее реального технического состояния, снижение эксплуатационных расходов железных дорог и снижение транспортных расходов. Непрерывный контроль технического состояния локомотива в эксплуатации осуществляется с помощью стационарных и бортовых средств технической диагностики.

Еще одним из основных направлений является повышение эксплуатационной надежности, ресурсных и технико-экономических показателей локомотивов, повышение эффективности локомотивного хозяйства и снижение эксплуатационных расходов железных дорог. Эта проблема не может быть решена без внедрения современных систем технического обслуживания локомотивов, основанных на учете их фактического технического состояния при планировании объемов ремонта локомотивов. Средства технического диагностирования являются надежным источником информации о техническом состоянии действующих систем локомотива.

Повышение эксплуатационной надежности, ресурса и технико-экономических показателей тепловозов является одним из основных направлений повышения эффективности локомотивного хозяйства и снижения эксплуатационных расходов железных дорог [10]. Решение этой проблемы невозможно без внедрения современных систем технического обслуживания локомотивов, основанных на учете их фактического технического состояния при планировании объема ремонта. Источником информации о техническом состоянии систем локомотивов в эксплуатации являются средства технической диагностики. Последные годы уделяется значительное внимание внедрению диагностических средств и оборудований во время эксплуатации. На сегодняшней день основное усилия направлены на разработку и внедрения таких высокотехнологических устройств в предприятия и объекты железных дорог стран СНГ.

К сожалению, ранний опыт эксплуатации таких технологий показывает, что ожидаемого существенного сокращения расходов на техническое обслуживание и ремонт локомотивов удается добиться далеко не всегда вследствие значительных затрат времени на подготовку и проведение диагностирования, которые во многих случаях сопоставимы с временем, необходимым для замены соответствующих узлов. При этих условиях выполнение регулярного периодического диагностирования локомотива, необходимого для достоверной оценки его текущего технического состояния, как правило, невозможно. Эффективность использования средств стационарной диагностики может быть существенно повышена в случае использования их совместно со средствами бортовой диагностики, осуществляющих непрерывный контроль значений основных параметров оборудования локомотива непосредственно во время его эксплуатации. В этом случае процесс технического обслуживания локомотива может осуществляться по следующей схеме (рис. 1).

Рисунок 1. Схема гибридного использования стационарной диагностики со средствами бортовой диагностики

Общая (интегральная) оценка технического состояния оборудования локомотива осуществляется средствами бортовой диагностики. В случае выявления отклонений в процессе ближайшего планового ремонта или технического обслуживания выполняется детальное диагностирование соответствующего оборудования. Основным препятствием на пути внедрения подобной системы технического обслуживания является чрезвычайно низкий уровень контроле пригодности серийных локомотивов, практически исключающий возможность внедрения средств бортовой диагностики без существенной доработки конструкции силовых установок локомотивов.

Главными задачами диагностики подвижного состава являются определение текущего состояния и прогнозирование изменения технического состояния локомотивов в зависимости от наработки [1-6]. Для решения этих задач могут быть использованы модели, различные по методам построения и применения, использующие искусственных сетей (ИС) для оценки технического состояния современного подвижного состава. Новшеством в локомотивном хозяйстве является аппаратно-программный комплекс «Борт» предназначенный для контроля теплотехнического состояния дизель-генераторных установок тепловозов и расхода топлива.

Аппаратно-программный комплекс «Борт» имеет такие основные компоненты как:

• Основной модуль индикации
• Допольнительный модуль индикации
• Сетевой маршрутизатор
• Модуль безопасного вычислителя

Рисунок 2. Основные компоненты аппаратно-программного комплекса «Борт»

Выше приведенные компоненты совместно с бортовым нейромодулем обеспечивают локомотив автоведением, выденаблюдением,автоматической системой бдительности машиниста  и радиуоборудованиями. В свою очередь бортовой нейромодуль имеет такие ключевые функции как:

• Контроль бдительности машиниста
• Распознавание действий машиниста наоснове анализа минималистичного скелета человека
• Маркировка рабочей смены машиниста для отображения на рабочих местах заказчика
• Простая интеграция с существующей системойвидеорегистрации на локомотиве
• Возможность реализации иных задач видео аналитики под технологические требования заказчика. [7]

Рисунок 3.  Пример алгоритма работы нейросети в задаче : «Контроль бдительности машиниста»

На мониторе интерфейса аппаратно-программного комплекса «Борт» совмещены данные о локомотиве. С помощью данных на мониторе можно узнать вовремя о приёме сигналов АЛСН, определения скорости и местоположения тепловоза, о надобности применение экстренного торможения, о регистрации данных внутри кабины и по ходу движения, а также наложение данных о скорости, координатах. Кроме того, можно ввести энергооптимальное ведение поезда в автоматическом режиме и режима советчика, моделированного с помощью искусственного интеллекта. [8]

Рисунок 4. Совмещенные данных систем намониторе аппаратно-программного комплекса «Борт»

Рисунок 5. Алгоритм оценки технического состояния дизель-генераторной установки (ДГУ) тепловозов с применением аппаратно-программного комплекса «Борт»

Как видно бортовой аппаратно-программный комплекс «Борт» (АПК «Борт») регистрирует и анализирует параметров работы и учета дизельного топлива при эксплуатации тепловозов, кроме того ведет непрерывный контроль технического состояния и режимов эксплуатации дизель-генераторной установки тепловозов. Топливо является основным источником автономных локомотивов и для этого автоматический учет топливо является важным аспектом во время эксплуатации. С помощью аппаратно-программный комплекса «Борт» (АПК «Борт»)  производится автоматический контроль прихода и расхода топлива при эксплуатации тепловоза и определение не санкционированных его сливов и передачи зарегистрированных данных с использованием беспроводного канала (online-режим) и резервного проводного канала.

Кроме того, комплекс обеспечивает:

- определение объема топлива в баке по левому и правому борту, л;

- расчет среднего значения объема топлива, л;

- расчет массы топлива в баке, кг; - измерение температуры топлива, °С ;

- определение плотности топлива в баке, кг/м3; - определение наличия подтоварной воды в топливном баке; - запись параметров в масштабе времени в энергонезависимое устройство памяти (карта состояния локомотива и личная карта машиниста).

- определение скорости движения тепловоза, км/час;

- определение координат на местности;  

-передач по радиоканалу GPRS накопленных данных на FTP-сервер; - создание статистической базы для формирования системы объективной информации о расходе топлива на тягу поездов;

- самодиагностику статуса датчиков и модулей системы. [9]

Заключение

Таким образом, показано, что контроль и диагностики дизель-генераторной установки (ДГУ) тепловозов является одним из ключевых аспектов. Своевременная диагностика дизель-генераторной установки (ДГУ) обеспечивает безопасность движения и снижает расход топлива. Для точности применение высокотехнологических и наукоёмких технологий является мощным и доступным инструментом, которые способным давать достоверные результаты при технической диагностике дизель-генераторной установки (ДГУ). С применением аппаратно-программного комплекса «Борт» можно повысить эффективность и надежность локомотивов. С помощью бортового аппаратно-программного комплекса «Борт» (АПК «Борт») можно регистрироват и сделать анализ параметров работы и учета дизельного топлива во время эксплуатации тепловозов, кроме того можно вести  непрерывный контроль технического состояния ирежимов эксплуатации дизель-генераторной установки тепловозов.

Список литературы:

1. Бортовая система диагностики локомотива ТЭП70БС /Федотов М.В., Набатчиков Ю.Н. // Труды ВНИКТИ,-2004-№ 83-с.92-96.
2. Система МСУ-Т магистрального пассажирского локомотива ТЭП70БС /Сергеев. С.В., Камышников С.А. //Труды ВНИКТИ,-2004-№ 83-с.64-76.
3. Грачев, В.В. Оценка технического состояния тепловозного дизеля по данным бортовой микропроцессорной системы управления / В.В. Грачев, М.Ш. Валиев // Известия ПГУПСа / Петербургский государственный университет путей сообщения. – Санкт-Петербург. – 2010. – №1(22). – С. 22 – 32.
4. Валиев, М.Ш. Диагностика рабочего процесса тепловозного дизеля в условиях эксплуатации / М.Ш. Валиев // Вестник Транспорта Поволжья / Самарский государственный университет путей сообщения. – Самара. – 2011. – №1(25). - С. 35 – 39.
5. Валиев М.Ш., Қосимов Х.Р. / Локомотивларнинг техник ҳолатини микропроцессор тизими ёрдамида аниқлаш. // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте 20-21 декабря 2019 г.стр. 118-122. Г.И. Бабокин Применение нейронных сетей для диагностики электромеханических систем / Шпрехер Д.М. // НИ.-РХТУ-2011г., С. 132-139.
6. Грачев В.В., Валиев М.Ш.. Оценка технического состояния тепловозного дизеля по данным бортовой микропроцессорной системы управления // Известия ПГУПС,-2010-Вып.1- с.22-32.
7. Сергеев. С.В., Камышников С.А. Система МСУ-Т магистрального пассажирского тепловоза ТЭП70БС // Труды ВНИКТИ,-2004-№ 83-с.64-76.
8. Федотов М.В. Унифицированная микропроцессорная система управления и диагностики (МСУД) // Труды ВНИКТИ,-2004-№ 83-с.8-10.
9. Diagnostics of the Technical Condition of Rolling Bearings of Asynchronous Traction Motors of Locomotives Based on Data Mining. Russ. Electr. Engin. 91 (10), 593–596 (2020). 91, pp.604–608 (2020). DOI: 10.3103/S1068371220100119.
10. Абдулазиз Юсуфов Махамадали ўғли, Қодиров Нозим Солиевич, Жамилов Шухрат Фармон ўғли,Келдибеков Зокир Оллабердиевич. (2022). “Ўзбекистон темир йўллари” акциядорлик жамияти локомотив паркини техник ҳолатини таҳлили. “Yosh Tadqiqotchi” Jurnali, 1(1), 198–205. doi.org/10.5281/zenodo.6298747.