Способ технического диагностирования оборудования локомотива и устройство для его осуществления



Способ технического диагностирования оборудования локомотива и устройство для его осуществления
Способ технического диагностирования оборудования локомотива и устройство для его осуществления
Способ технического диагностирования оборудования локомотива и устройство для его осуществления
B61L99/00 - Организация и управление движением на железных дорогах; средства техники безопасности на железнодорожном транспорте (линии энергоснабжения транспортных средств с электротягой B60M; размещение сигнальных или осветительных устройств, их установка, крепление или схемы их размещения для транспортных средствах вообще B60Q; тормоза и вспомогательное оборудование B61H, B61K; конструкция стрелок E01B; изолированные стыковые рельсовые соединения E01B 11/54; оптические устройства вообще G02; управление вообще G05; средства электросвязи H04)

Владельцы патента RU 2626168:

Общество с ограниченной ответственностью "ТМХ-Сервис" (RU)

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, для управления надежностью и технического экспресс-диагностирования оборудования локомотива. Способ включает запрос и получение данных диагностирования от бортовой микропроцессорной системы управления локомотива в виде параметров текущего технического состояния оборудования, их статистическую обработку на основе корреляционного анализа и формирование предупреждающего сигнала в случае прогнозирования отказа оборудования. В процессе статистической обработки указанные данные диагностирования разделяют на группы, относящиеся к однотипным узлам оборудования. Корреляционный анализ проводят в каждой группе по каждому параметру путем расчета коэффициентов корреляции. Отказ оборудования прогнозируют, если коэффициент корреляции отличается от своего среднестатистического значения больше чем на 2%. Устройство технического диагностирования содержит средства подключения к бортовой микропроцессорной системе управления локомотива и блок обработки, выполненный с возможностью реализации описанного способа. Достигается повышение точности прогнозирования отказа. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к системам управления надежностью и технического экспресс-диагностирования оборудования локомотива, и может быть использовано для своевременного выявления предотказных состояний оборудования локомотивов (тяговые электродвигатели, цилиндры дизеля и др.) на стадии работоспособного состояния путем вычисления коэффициентов корреляции параметров работы однотипных узлов и выявления тенденции их изменения.

Из уровня техники известен способ определения технического состояния системы автоматического регулирования турбоагрегата путем измерения значений мощности генератора, входных координат каналов регулирования, частоты вращения и давлений пара, а также выходных координат сервомоторов, формирования на основе результатов измерения характерных показателей в виде коэффициентов корреляции между измеренными значениями в камерах первого и второго отбора мощности, сопоставления значений сформированных коэффициентов корреляции с их эталонными значениями и установления нарушений работоспособности при совместном увеличении коэффициента корреляции между параметрами в камерах первого и второго отбора (см. RU 2056505, кл. F01D 21/14, опубл. 20.03.1996). Недостатками известного способа являются невозможность его использования для технического диагностирования локомотивов и неэффективность сравнения с эталоном, обусловленная высокой динамичностью изменения параметров у локомотивов в зависимости от условий эксплуатации. Например, работа генератора электростанции или трансформатора подстанции характеризуется однотипностью режима эксплуатации, поэтому удобен способ сравнения фактических характеристик с эталоном, в т.ч. методом корреляционного анализа. Для локомотива такой способ диагностирования возможен только на стенде или испытательной станции. В эксплуатации локомотив тянет поезда разной массы по разному профилю в различных климатических условиях с разной степенью износа узлов. У электровозов дополнительно влияет напряжение в контактной сети. Все это делает сравнение с эталоном крайне затруднительным.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ технического диагностирования оборудования локомотива, включающий запрос и получение данных диагностирования от бортовой микропроцессорной системы управления локомотива в виде параметров текущего технического состояния оборудования, их статистическую обработку на основе корреляционного анализа и формирование предупреждающего сигнала в случае прогнозирования отказа оборудования (см. заявку RU 2013147471, кл. B61K 11/00, опубл. 20.02.2014). Из этого же источника известно устройство технического диагностирования оборудования локомотива, содержащее средства подключения к бортовой микропроцессорной системе управления локомотива и блок обработки. Недостатками известных способа и устройства являются сложность обработки и громоздкость необходимого оборудования, корреляционный анализ предполагается использовать для выявления тенденций в состоянии надежности локомотивов в целом, а не по конкретной ситуации. Скачивание всех диагностических данных в стационарную систему требует большого информационного трафика и мощного процессора.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении точности прогнозирования отказа при помощи компактного бортового оборудования, в том числе, на этапе предотказного состояния, когда неисправность уже есть, а работоспособность сохраняется.

В части способа поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что согласно предлагаемому способу технического диагностирования оборудования локомотива, включающему запрос и получение данных диагностирования от бортовой микропроцессорной системы управления локомотива в виде параметров текущего технического состояния оборудования, их статистическую обработку на основе корреляционного анализа и формирование предупреждающего сигнала в случае прогнозирования отказа оборудования (предотказное состояние), в процессе статистической обработки разделяют указанные данные диагностирования на группы, относящиеся к однотипным узлам оборудования, и проводят корреляционный анализ в каждой группе по каждому параметру путем расчета коэффициентов корреляции ryx, а отказ оборудования прогнозируют, если ryx отличается от своего среднестатистического значения больше чем на 2%, причем

, где y - значение параметра диагностируемого узла; x - значение аналогичного параметра для каждого из остальных узлов в группе или среднее значение этого параметра в группе; α11(y,x) - ковариация параметров y и х; my - математическое ожидание параметра y; mx - математическое ожидание параметра х; σу - среднеквадратическое отклонение параметра y; σx - среднеквадратическое отклонение параметра х.

В части устройства поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что устройство технического диагностирования оборудования локомотива содержит средства подключения к бортовой микропроцессорной системе управления локомотива и блок обработки, выполненный с возможностью реализации описанного выше способа.

На фиг. 1 представлен алгоритм предлагаемого способа;

на фиг. 2 - схема интеграции предлагаемого устройства в систему оборудования локомотива.

Предлагаемый способ технического диагностирования оборудования локомотива включает запрос и получение данных диагностирования от бортовой микропроцессорной системы управления (МСУ) локомотива в виде параметров текущего технического состояния оборудования, их статистическую обработку на основе корреляционного анализа и формирование предупреждающего сигнала в случае прогнозирования отказа оборудования.

Основным отличием предлагаемого способа является процесс статистической обработки. Согласно изобретению полученные от МСУ данные диагностирования разделяют на группы, относящиеся к однотипным узлам оборудования.

Однотипные узлы применяются на локомотиве, в основном, для выполнения одинаковых функций в сходных условиях. Так, например, все тяговые электродвигатели локомотивов с электрической передачей развивают одинаковый крутящий момент на одинаковых частотах вращения. Цилиндры дизеля работают в одинаковых условиях. Однотипным оборудованием можно считать и единичное оборудование различных секций локомотива. Поскольку принцип работы однотипных узлов физически один и тот же, все параметры работы этих узлов при их нормальном функционировании будут отличаться незначительно и, в идеальном случае, должны оставаться в пределах погрешности средств измерения.

При изменении в течение времени режима работы локомотива (тяговый режим - выбег - торможение, изменение позиции управления, изменение профиля пути, смена поезда с изменением массы и др.) изменяются и значения контролируемых параметров. В исправном локомотиве параметры однотипных узлов при изменении режима работы или внешних условий должны меняться синхронно. Исходя из предположения, что большинство однотипного оборудования является исправным, асинхронность одного из них свидетельствует о проблемах. Таким образом, отсутствие синхронности (и как следствие - уменьшение значения коэффициента корреляции) является признаком предотказного состояния или уже наступившего скрытого отказа вследствие отсутствия настройки цепей управления (разрегулировки), недопустимого отклонения характеристик объекта диагностирования, его неисправности или неисправности датчиков. Все эти отклонения являются предотказными или неисправными техническими состояниями локомотива, которые могут не проявляться на общей работоспособности локомотива.

Например, сравнивая токи восьми тяговых электродвигателей (ТЭД) одного локомотива при снижении коэффициента корреляции одного ТЭД свидетельствует о наличие предотказного состояния в его части цепи, у двух ТЭД одной тележки - о наличие предотказного состояния в системе управления этой тележки и т.д. При этом общая тяга локомотива на промежуточных позициях может быть достаточна для тяги поезда даже при разбросе характеристик различных колесно-моторных блоков, дизель-генераторная установка может выдавать необходимую мощность даже при потере характеристик отдельных цилиндров, отклонение в скорости срабатывания электрических аппаратов может не приводить к срабатыванию защит от перегрузки (пока разброс характеристик еще небольшой). Для анализа асинхронности работы однотипных узлов требуется метод, позволяющий определять схожесть параметров, изменяющихся в целом синхронно.

В ходе разработки предлагаемого способа была проведена серия экспериментов и расчетов с использованием различных статистических методов анализа. Ряд методов оказались нечувствительными (например, определение закона распределения случайной величины) или сверхчувствительными (например, метод сравнения двух средних). Наиболее предпочтительным оказался метод корреляционного анализа. Корреляционный анализ необходимо проводить в каждой группе однотипного оборудования по каждому параметру путем расчета коэффициентов корреляции ryx. При этом отказ оборудования прогнозируют, если ryx отличается от своего среднестатистического значения больше чем на 2%, т.е. если констатируется наличие отклонения в работе диагностируемого узла от однотипных узлов. При этом субъективно отклонения не очевидны из-за работоспособности локомотива в целом и отсутствия замечаний со стороны машиниста: именно корреляционный анализ позволяет выявить предотказное состояние, которое следует устранить во время очередного планово-предупредительного обслуживания. Если отличие составляет меньше 2%, метод становится гиперчувствительным и прогнозирует отказ оборудования даже в случае его нормального функционирования.

В ходе апробации изобретения наблюдались предотказные состояния, приводившие к уменьшению коэффициента корреляции. Однако теоретически возможна ситуация, когда коэффициент корреляции в предотказном состоянии наоборот будет увеличиваться. Например, при наличие неполного короткого замыкания напряжение и/или ток в независимых в исправном состоянии цепях могут начать зависеть друг от друга.

Расчет коэффициента корреляции ryx производят по формуле:

,

где y - значение параметра диагностируемого узла;

x - значение аналогичного параметра для каждого из остальных узлов в группе (при числе однотипного оборудования до трех коэффициент корреляции считается между параметрами оборудования (1-2, 1-3, 2-3)) или среднее значение этого параметра в группе;

α11(y,x) - ковариация параметров y и х;

my - математическое ожидание параметра y;

mx - математическое ожидание параметра x;

σy - среднеквадратическое отклонение параметра y;

σx - среднеквадратическое отклонение параметра x.

Выбор указанной формулы для расчета коэффициента корреляции обусловлен тем, что именно этот метод дает наибольшую сходимость данных расчета с фактическим техническим состоянием оборудования локомотива по критерию ошибок первого (неисправность есть, диагноза нет) и второго (неисправности нет, диагноз есть) рода. Так, например, метод сравнения двух средних дает высокий процент ошибок второго рода (ошибки составляли до 95% от общего результата). У метода корреляционного анализа ошибок первого и второго рода для тяговых электродвигателей не обнаружено. Для оборудования дизельной группы имели место ошибки второго рода (до 10%), связанные с неточностью работы датчиков температуры.

Предлагаемые технические решения работают следующим образом.

Во время эксплуатации локомотива с датчиками (1.1 - 1Ν), установленными на однотипном оборудовании (блок 1), считывают данные, которые через входной блок 2 направляют в микропроцессорную систему управления локомотива (МСУ) 3, где после обработки сохраняют в модуле памяти 4 (жесткий диск, Flash-память и др.). На этом этапе происходит накопление исходной информации по диагностическим параметрам каждого оборудования из числа однотипных. При этом по командам, поступающим с пульта 5 машиниста локомотива с учетом данных с датчиков (1.1 - 1Ν), реализуют алгоритмы управления локомотивом с последующим воздействием на цепи управления через выходной модуль 6.

Периодически (т.к. метод корреляционного анализа предполагает работу с математическими ожиданиями и среднеквадратическими отклонениями наблюдаемых случайных величин параметров оборудования) производят расчет коэффициентов корреляции параметров однотипного оборудования с помощью блока обработки 7, снабженного средствами подключения к бортовой МСУ 3. На этом этапе производят статистическую обработку данных и корреляционный анализ полученных результатов. В случае обнаружения отклонений коэффициента корреляции ryx от своего среднестатистического значения больше чем на 2% у одного и более контролируемых узлов (1.1 - 1.N) из числа однотипных (блок 1) прогнозируют отказ оборудования, т.е. фиксируют предотказное состояние, и формируют соответствующий предупреждающий сигнал для отсылки сообщения ответственным исполнителям. Сигнал направляют на блок индикации 8 в кабине машиниста и сохраняют в модуле памяти 4, откуда через блок считывания 9 (порт, WiFi-передатчик, GSM/GPRS и др.) информация поступает в центр мониторинга 10 технического состояния локомотивов. На основании полученного сигнала при очередном плановом заходе в депо на техническое обслуживание (ТО) или ремонт (Р) даже в случае работоспособности локомотива принимают превентивные меры по устранению предотказного состояния и предотвращению отказа.

На завершающем этапе алгоритм последующего диагностирования может быть скорректирован, например уточнен процент отклонения коэффициента корреляции, при котором фиксируют предотказное состояние, или выявлена взаимосвязь локализации места отказа со степенью отклонения коэффициента корреляции. Так по коэффициентам корреляции ryx токов параллельно работающих тяговых электродвигателей двигателей (ТЭД), число которых на локомотиве колеблется от 4-х до 16, можно диагностировать следующие технические состояния

- ryx=98÷100%: ТЭД исправны;

- ryx=95÷98%: в цепи одного и ТЭД есть предотказное состояние или отклонение в настройке (например, резисторы ослабления поля отличаются по своим значениям или неисправны);

- ryx=80÷95%: временные отключения ТЭД, боксование колесно-моторного блока, другие отклонения от нормальной работы;

- ryx=50÷80%: существенная неисправность ТЭД. Если отклонение имеет место у всех ТЭД, то неисправность касается группы ТЭД, например одной тележки;

- ryx<50%: ТЭД неисправен или неисправны датчики.

Таким образом, за счет применения корреляционного анализа параметров однотипного оборудования локомотивов изобретение позволяет значительно повысить точность диагностирования. Благодаря использованию изобретения может быть проведено превентивное техническое обслуживание и/или ремонт, который позволит исключить наступление опасного и дорогостоящего отказа (потери работоспсобности) на этапе предотказного состояния (неисправность есть, работоспособность сохраняется). При этом необходимое для диагностирования оборудование компактно, а его использование нетрудоемко, корреляционный анализ может выполняться в режиме on-line и не требует больших информационных ресурсов.

1. Способ технического диагностирования оборудования локомотива, включающий запрос и получение данных диагностирования от бортовой микропроцессорной системы управления локомотива в виде параметров текущего технического состояния оборудования, их статистическую обработку на основе корреляционного анализа и формирование предупреждающего сигнала в случае прогнозирования отказа оборудования, отличающийся тем, что в процессе статистической обработки разделяют указанные данные диагностирования на группы, относящиеся к однотипным узлам оборудования, и проводят корреляционный анализ в каждой группе по каждому параметру путем расчета коэффициентов корреляции rух, а отказ оборудования прогнозируют, если rух отличается от своего среднестатистического значения больше чем на 2%, причем

где у - значение параметра диагностируемого узла;

х - значение аналогичного параметра для каждого из остальных узлов в группе или среднее значение этого параметра в группе;

α11(у,х) - ковариация параметров у и х;

mу - математическое ожидание параметра у;

mх - математическое ожидание параметра х;

σу - среднеквадратическое отклонение параметра у;

σх - среднеквадратическое отклонение параметра х.

2. Устройство технического диагностирования оборудования локомотива, содержащее средства подключения к бортовой микропроцессорной системе управления локомотива и блок обработки, выполненный с возможностью реализации способа по п. 1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области телекоммуникаций, а именно к области диагностирования и контроля технического состояния информационно-телекоммуникационных сетей связи в условиях ведения компьютерных и сетевых атак.

Изобретение относится к способу определения оптимальной периодичности контроля состояния процессов. Для определения оптимальной периодичности контроля оценивают условия функционирования объекта контроля, определяют интенсивность отказов, задают множество аппроксимирующих функций, удовлетворяющих заданным требованиям, задают точность аппроксимации, пределы и шаг изменения параметров аппроксимирующих функций, формируют множество данных о времени и характере воздействия дестабилизирующих факторов, фиксируют их и разделяют на однородные группы, аппроксимируют значения параметров дестабилизирующих факторов каждой из однородных групп аппроксимирующими функциями с заданной точностью, определяют частоту каждой полученной функции, строят вариационный ряд значений частот всех полученных функций, определяют наибольшее значение частоты и оптимальный период контроля.

Группа изобретений относится к способу и системе динамической частотной идентификации объектов управления. Для идентификации объектов управления подают испытательный сигнал на вход объекта управления или добавляют его к уставке замкнутой системы управления, формируют в памяти вычислительного устройства массив измеренных значений выходного сигнала объекта управления и значений сигнала управления с испытательным сигналом определенным образом, вычисляют комплексные интегралы на интервале времени фильтрации измеренных значений выходного сигнала и сигнала управления определенным образом, формируют и решают системы линейных алгебраических уравнений для получения идентифицированных оценок коэффициентов объекта управления, проверяют выполнение условия их сходимости определенным образом, при выполнении которой считается, что идентификация объекта выполнена, в противном случае увеличивают время фильтрации и повторяют все действия.

Изобретение относится к способу проверки аппаратуры носителя. Для проверки аппаратуры носителя с контролем линий связи и регистрацией информационного обмена подают напряжение питания на преобразователь питания пусковой установки носителя, преобразованное напряжение от преобразователя питания подают на центральный управляющий модуль, коммутирующий модуль и встроенный имитатор, задают режим проверки линий связи с помощью центрального управляющего модуля, осуществляют проверку всех линий связи коммутирующих модулей с ракетой и транспортно-пусковым контейнером на короткое замыкание, измеряют разности потенциалов и сопротивления между линиями связи, передают результаты проверки в центральный управляющий модуль, задают режим имитации и задействованные каналы, тип имитируемых ракет, наличие и типы имитируемых ошибок информационного обмена, осуществляют имитацию, передают результаты в центральный управляющий модуль, задают режим регистрации, осуществляют информационный обмен в соответствии с определенным протоколом информационного обмена, передают результаты работы и записанный информационный обмен в центральный управляющий модуль, делают заключение об исправности аппаратуры носителя на основе полученных данных.

Изобретение относится к области диагностики технических систем и может быть использовано при формировании эффективных диагностических тестов технических систем различной степени сложности.

Группа изобретений относится к способу построения инерциальных демпфированных систем с произвольным периодом, инвариантным по отношению к маневрированию объекта и инерциальной системе.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для выполнения работ по проверке и регулировке автопилота вертолета, в частности автопилота АП-34Б и составных элементов автопилота.

Переносной диагностический комплекс содержит ПК, адаптер USB, интерфейс USB, микроконтроллер, оперативное запоминающее устройство, интерфейс JTAG, оперативно перепрограммируемый логический узел, две шины управления и две шины данных, программатор, две отдельные взаимно инвертированно-синфазные по отношению друг к другу электрические цепи, соединенные определенным образом.

Переносной диагностический комплекс содержит ПК, адаптер USB, интерфейс USB, микроконтроллер, оперативное запоминающее устройство, две шины управления, две шины данных, интерфейс JTAG, оперативно перепрограммируемый логический узел, программатор, соединенные определенным образом.

Изобретение относится к области обработки информации с помощью электронно-вычислительных устройств, в частности протоколированию работы автоматизированных систем управления ракетно-космической техникой в реальном времени и диагностированию возможных неисправностей.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к системам идентификации номеров грузовых вагонов на сортировочных станциях. Способ идентификации номера грузового вагона включает установку на вагон пассивного устройства кодирования, активирование его в процессе движения, выдачу возбужденным устройством кодирования ответного кодового сообщения и считывание последнего.

Группа изобретений относится к области автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте. Техническое решение содержит установленную на локомотиве систему диагностики и пульт машиниста, блок обработки данных технической службы локомотивного хозяйства, интерфейс связи, цифровой канал передачи данных, аппаратно-программные устройства автоматизированных рабочих мест мастеров ремонтных депо, поездного диспетчера, технического диспетчера, дежурного диспетчера дирекции по ремонту тягового подвижного состава и дежурного диспетчера автоматизированной системы управления локомотивным хозяйством и пульт бригадира ремонтной бригады.

Изобретение относится к экипировочным устройствам для локомотивов железнодорожного транспорта, конкретно к средствам заправки локомотивов песком на пунктах технического обслуживания локомотивов.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики. Способ включает этапы управления.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к пассажирскому транспорту. Способ защиты водопроводных линий (9) и водяных емкостей (1, 13) транспортного средства, в особенности рельсового транспортного средства, от повреждений при замерзании заключается в отслеживании напряжения (U) в бортовой электрической сети транспортного средства и/или давления (Р) в пневматической сети (37) транспортного средства и опорожнении водопроводных линий (9) и водяных емкостей (5, 7, 13) или (1, 13), когда напряжение (U) падает ниже первой предельной величины или когда давление (Р) падает ниже третьей предельной величины.

Изобретение относится к системам водоснабжения и может быть использовано для хранения воды в средствах транспорта. .

Изобретение относится к системам заправки водой различных емкостей, в частности бака пассажирского вагона. .

Изобретение относится к системам водоснабжения и может быть использовано для заправки баков вагонов водой. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. .

Изобретение относится к средствам для обслуживания железнодорожного транспорта, в частности к средствам снабжения водой пассажирских поездов. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, для управления надежностью и технического экспресс-диагностирования оборудования локомотива. Способ включает запрос и получение данных диагностирования от бортовой микропроцессорной системы управления локомотива в виде параметров текущего технического состояния оборудования, их статистическую обработку на основе корреляционного анализа и формирование предупреждающего сигнала в случае прогнозирования отказа оборудования. В процессе статистической обработки указанные данные диагностирования разделяют на группы, относящиеся к однотипным узлам оборудования. Корреляционный анализ проводят в каждой группе по каждому параметру путем расчета коэффициентов корреляции. Отказ оборудования прогнозируют, если коэффициент корреляции отличается от своего среднестатистического значения больше чем на 2. Устройство технического диагностирования содержит средства подключения к бортовой микропроцессорной системе управления локомотива и блок обработки, выполненный с возможностью реализации описанного способа. Достигается повышение точности прогнозирования отказа. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх