Результат интеллектуальной деятельности: Автоматизированная система контроля за работой специального подвижного состава

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к средствам диагностики железнодорожного подвижного состава, и может быть использовано в специальном подвижном составе (СПС) различного типа, как с силовыми установками, так и без них, используемом для ремонтов и текущего содержания железных дорог.

Известна бортовая система диагностики тягового подвижного состава, содержащая датчик измерения уровня топлива в баке, микропроцессор, соединенный с блоком сопряжения микропроцессора с портом последовательной передачи данных, блоком определения местоположения, с блоком контроля технических параметров агрегатов и узлов, с блоком долговременного хранения данных и беспроводной передачи и с многофункциональным дисплеем, отличающаяся тем, что бортовая система диагностики снабжена дополнительным датчиком измерения уровня топлива в баке, блоком коррекции, подключенным к микропроцессору, двухосевым датчиком ускорения, подключенным к блоку коррекции, причем оба датчика измерения уровня топлива в баке подключены к блоку коррекции и расположены в топливном баке по диагонали, а к блоку долговременного хранения данных и беспроводной передачи подключена антенна (RU 2497081 C1, G01D 5/251, 24.05.2012).

Недостатком известного устройства является то, что основным его предназначением является контроль параметров и диагностика двигательной установки тягового подвижного состава (в первую очередь - контроль уровня топлива), и ограниченные возможности контроля и оценки фактической выработки специального подвижного состава и качества выполнения работ по ремонту и обслуживанию железнодорожного пути.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков является принятая за прототип бортовая система диагностики самоходного специального подвижного состава, содержащая микропроцессор, блок сопряжения микропроцессора с каналом последовательной передачи данных, датчик измерения уровня топлива в баке, датчик измерения наружной температуры, блок определения местоположения, блоки контроля технических параметров агрегатов и узлов, блок звукового сигнала синтезатора, блок долговременного хранения данных и беспроводной передачи их на диспетчерский пункт, многофункциональный дисплей с блоком коммутации и управления микропроцессором, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения качества ремонтов железнодорожного пути, бортовая система диагностики самоходного специального подвижного состава снабжена блоком определения режимов работы и блоком определения технологических параметров, которые через микропроцессор связаны с блоком звукового синтезатора и блоком долговременного хранения данных и беспроводной передачи их на диспетчерский пункт (RU 2402448 C1, G01D 5/251, 27.10.2010).

Известное устройство позволяет контролировать режим работы двигательной установки СПС, регистрировать технологические параметры путевых машин, которые определяют качество ремонта железнодорожного пути.

Недостатками данного устройства являются следующие.

1. Бортовая система диагностики обеспечивает диагностику параметров СПС в интересах машиниста и сотрудников бригады (отображение текущих технических параметров на дисплее, выдача предупредительных звуковых сигналов), для удаленных пользователей (диспетчерских пунктов) возможно лишь получение по запросу записанной информации о контролируемых технических параметрах. При этом получение информации, характеризующей техническую эффективность применения СПС (объем выработки, удельная топливная эффективность в типовых режимах применения рабочих органов и т.д.), не обеспечивается.

2. Режим работы машины (рабочий, транспортный режим, холостой ход) определяется на основании полученной информации с датчика скорости движения СПС и датчика частоты вращения двигательной установки без учета расхода топлива в реальном времени. Входящий в состав прототипа датчик уровня топлива позволяет только контролировать интегральное потребление топлива за некоторый (достаточно длительный) период времени или пробег (смена, сутки, 100 км и т.п.), а применение датчика наружной температуры не обеспечивает достоверность контроля объема топлива в баке, поскольку удельная плотность топлива зависит не от температуры наружного воздуха, а от температуры топлива непосредственно в баке. Кроме того, использованное в прототипе понятие «рабочий режим» для большинства типов СПС является обобщенным и не дает представления о конкретном технологическом процессе, выполняемом СПС (подбивка, рихтовка, выправка пути, подъем и перемещение грузов, очистка балласта и т.д.).

3. В указанной системе расчет выработки СПС производится за счет сопоставления фиксируемых данных со значением скорости и времени работы в данном режиме, тем самым производится расчет только расстояния, пройденного в рабочем режиме, без определения конкретного места производства работы, а также без учета расстояния пройденного СПС в рабочем режиме без использования рабочих органов. При данном способе определения выработки СПС также отсутствует возможность учитывать работу СПС, производящего манипуляции рабочими органами без перемещения по железнодорожному пути. В системе отсутствует привязка фронта работ (мест начала и окончания работы, продолжительности работ, режимом применения СПС) к географическим и железнодорожным координатам.

4. Отсутствует возможность определения типа перемещаемого груза кранами и манипуляторами, установленными на СПС некоторых типов, ограничивая тем самым возможность контроля эффективного использования СПС.

5. В схеме устройства отсутствует автономный источник питания, что ограничивает типы СПС, на которых может использоваться устройство. Оно может применяться только на СПС, имеющем силовую установку. Кроме того, невозможно определение местонахождения СПС при следовании его в «холодном состоянии» (т.е. в составе поезда с локомотивом) или при отстое.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей и повышении достоверности автоматизированного контроля процессов эксплуатации СПС, применяемого при ремонте и обслуживании инфраструктуры железных дорог, и обеспечении передачи конечному пользователю (владельцу СПС, инфраструктуры) оценки объемов фактически выполненных работ и учета технического ресурса СПС, исключая участие в процессах формирования и передачи информации человеческий фактор (вмешательство членов бригады СПС).

Технический результат достигается тем, что автоматизированная система контроля за работой специального подвижного состава содержит блок управления, соединенный с блоком хранения данных, дисплеем, звуковым сигнализатором, блоком радиосвязи, блок контроля технических параметров, блок спутниковой навигационной системы, датчик уровня топлива в баке, датчик частоты вращения двигателя, блок питания от бортовой сети, и отличается тем, что дополнительно содержит блок привязки и обработки параметров, первый вход которого подключен к выходу блока контроля технических параметров, второй вход к выходу блока спутниковой навигационной системы, третий вход к выходу датчика уровня топлива в баке, четвертый вход к выходу датчика частоты вращения двигателя, а выход - к первому входу блока управления, дифференциальный датчик расхода топлива и датчик температуры топлива в баке, выходы которых подключены к пятому и шестому входам блока привязки и обработки параметров, блок автономного питания, соединенный с блоком питания от бортовой сети, блок фотофиксации действий рабочих органов и персонала, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход с входом блока распознавания изображений, выход которого соединен с вторым входом блока управления, удаленное автоматизированное рабочее место (АРМ), связанное по радиоканалу с блоком радиосвязи.

Сущность изобретения поясняется чертежом (Фиг. 1), на котором представлена структурная схема автоматизированной системы контроля за работой специального подвижного состава.

Автоматизированная система контроля за работой специального подвижного состава включает блок управления 1, блок привязки и обработки параметров 2, блок контроля технических параметров 3, блок СНС 4, датчик уровня топлива 5, дифференциальный датчик расхода топлива 6, датчик температуры топлива в баке 7, датчик частоты вращения двигателя 8, дисплей 9, звуковой сигнализатор 10, блок питания от бортовой сети 11, блок автономного питания 12, блок хранения данных 13, блок радиосвязи 14, удаленное АРМ 15, блок фотофиксации 16, блок распознавания изображений 17.

Автоматизированная система контроля за работой специального подвижного состава работает следующим образом.

Входы блока контроля технических параметров 3 с использованием интерфейсов, реализованных в том или ином типе СПС, подключаются к выходам датчиков рабочих органов, агрегатов и узлов СПС. Информация из блока контроля технических параметров 3 поступает в блок привязки и обработки параметров 2, в который также поступает информация от блока спутниковой навигации 4 (точное время, географические координаты и скорость движения СПС), датчика уровня топлива 5, дифференциального датчика расхода топлива 6, датчика температуры топлива в баке 7, датчика частоты вращения двигателя 8. В блоке привязки и обработки параметров 4 производится:

определение режима работы двигателя СПС (рабочий, транспортный, холостой ход) на основании данных о скорости передвижения СПС, мгновенном расходе топлива и частоте вращения двигателя;

определение рабочего режима СПС (выправка рельсового пути, очистка балласта, перемещение груза и т.д.) с помощью данных, получаемых от датчиков рабочих органов;

привязка полученной информации к текущему времени и текущим географическим координатам СПС;

фильтрация и усреднение данных датчиков рабочих органов, привязка к координатам железнодорожной системы отсчета километров;

расчет удельных мгновенных затрат топлива на проведение конкретной технологической операции по данным дифференциального датчика расхода топлива 6 и данных датчиков рабочих органов;

расчет текущего объема и запаса топлива для проведения типовых технологических операций с помощью данных от датчика уровня топлива 5, дифференциального датчика расхода топлива 6, датчика температуры топлива в баке 7.

Дифференциальный датчик расхода топлива 6 устанавливается в топливную магистраль двигателя и регистрирует мгновенный (в реальном масштабе времени) расход топлива независимо от вибраций СПС, наклона топливного бака при нахождении на участках пути со сложным профилем (на подъеме, уклоне, кривой). Достоверность контроля объема топлива в баке обеспечивается совместной обработкой данных датчика уровня топлива и датчика температуры топлива в баке, что позволяет учитывать изменение удельной плотности топлива в зависимости от температуры топлива в баке.

Из блока привязки и обработки параметров 2 информация поступает в блок управления, который обеспечивает отображение на дисплее 9 технических параметров, необходимых персоналу СПС при выполнении технологических операций по обслуживанию и ремонту пути, а также выдачу предупредительных сигналов в звуковой сигнализатор 10 при достижении параметрами критических значений, возникновении нештатных и аварийных ситуаций. Информация, предназначенная для оценки объемов фактически выполненных работ, расхода и запаса топлива, удельной топливной эффективности технологических операций, аварийных ситуациях через блок радиосвязи 14 передается на удаленное АРМ 15. Весь поток информации из блока управления поступает также в блок хранения данных 13, откуда информация может считываться на съемные носители при техническом обслуживании СПС или передаваться с помощью блока радиосвязи 14 при поступлении команды из блока управления 1 по запросу удаленного АРМ 15.

Блок автономного питания 12 содержит аккумуляторную батарею и зарядное устройство, которое подключено к блоку питания от бортовой сети 11. При наличии напряжения бортовой сети электропитания (работающей двигательной установке СПС) питание системы осуществляется от блока питания от бортовой сети 11, а аккумуляторная батарея подзаряжается через зарядное устройство. При пропадании напряжения бортовой сети (выключении двигателя либо по иной причине) система автоматически переключается на электропитание от блока автономного питания 12 (аккумуляторной батареи).

Для фотоконтроля действий рабочих органов и персонала система включает блок фотофиксации 16, содержащий одну или несколько фотокамер, установленных на корпусе СПС, выход которых подключен к устройству распознавания изображений 17. При этом выход последнего подключен к соответствующему входу блока управления 1, а вход блока фотофиксации 16 к выходу блока управления 1.

Блок управления 1 подает команды на блок фотофиксации 16 в зависимости от информации датчиков положения рабочих органов (кран, манипулятор, подъемная площадка, буровая установка и т.д.), поступающих в блок управления из блока привязки обработки параметров, и технологических режимов работы СПС (подъем груза, выправка пути, очистка балласта и т.п.), либо по запросу с удаленного АРМ 15. Фотокамеры по команде формируют изображения (грузов, рабочих органов, персонала) и передают его в блок распознавания изображений 17. При положительном результате распознавания (совпадении изображения с имеющимся в предварительно записанном каталоге образов) в блок управления 1 передается информация о типовом объекте, при отрицательном результате -собственно изображение с фотокамеры. В блоке управления 1 изображение привязывается к текущему времени и координатам и записывается в блок хранения данных 13, а также передается (по запросу) на удаленное АРМ 15.

Удаленное автоматизированное рабочее место 15 обеспечивает отображение результатов выполненных работ, в том числе в графическом виде с использованием технологии геоинформационных систем, с привязкой информации как к географическим координатам, так и к координатам железнодорожной системы отсчета километров, показателей технической эффективности СПС, данных о расходе и остатках топлива, а также возможность формирования и передачи на СПС планового задания на работы по обслуживанию и ремонту пути.

Таким образом, предлагается автоматизированная система контроля за работой специального подвижного состава, которая позволяет расширить функциональные возможности и повысить достоверность автоматизированного контроля процессов эксплуатации СПС, применяемого при ремонте и обслуживании инфраструктуры железных дорог, а также обеспечить передачу конечному пользователю (владельцу СПС, железнодорожной инфраструктуры) оценок объемов фактически выполненных работ с привязкой ко времени и месту производства работы, в том числе с возможностью распознавания грузов, перемещаемых кранами, израсходованных и остаточных топливных ресурсах СПС, показателях топливной эффективности отдельных технологических операций, исключая участие в процессах формирования и передачи информации человеческий фактор (вмешательство членов бригады СПС).