[04-2019] Система диагностики тормозной сети поезда

[Admin]

Система диагностики тормозной сети поезда

А.М. ХУДОНОГОВ, д-р техн, наук

Е.Ю. ДУЛЬСКИЙ, П.Ю. ИВАНОВ, кандидаты технических наук

HLUL МАНУЙЛОВ, Иркутский государственный университет путей сообщения,

И.А. СТАСЕВИЧ, главный инженер Восточно-Сибирской дирекции тяги

Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава является одним из важнейших его узлов, от уровня развития, основных параметров конструкции и состояния которого в большой степени зависят безопасность движения поездов и участковая скорость. В связи с этим остро стоят вопросы совершенствования не только тормозного оборудования, но и технологии его обслуживания, диагностики и ремонта [1,2].

Одним из важнейших регламентированных параметров диагностики тормозной сети поезда является ее плотность [3]. На сегодняшний день ее замер производит машинист при помощи манометра и часов. Погрешность такого замера достигает порядка 40 %, а средняя потеря времени составляет более 7 мин за поездку [4]. В связи с этим актуальным является вопрос цифровизации данного процесса [5].

В настоящее время разработана система диагностики, работа которой основана на принципиально новом алгоритме. Система состоит из микроконтроллерного блока, блока датчиков давления и блока интерфейса. В тормозной магистрали и тормозных цилиндрах уже имеется штатный датчик. При монтаже системы устанавливается аналогичный датчик на питательную магистраль. Система автоматически измеряет плотность, по изменению которой выявляет случаи обрывов тормозной магистрали, перекрытия концевых кранов, наличие ледяных пробок, утечки из тормозной магистрали, а также выявляет причину самопроизвольного срабатывания автотормозов. Алгоритм и программа обрабатывают кривую давления, непрерывно определяют плотность тормозной сети, вычисляют утечки от периферийных устройств [6].

На рис. 1 приведена функционально-принципиальная схема питания системы диагностики тормозной сети поезда. Питание осуществляется от автомата 50 В «Резерв». Система состоит из блока коммутации, блока индикации и датчика давления. На входе блока коммутации
установлены преобразователи напряжения типа AMI 5E-4805SIZ со встроенным стабилизатором напряжения, которые, в свою очередь, питают микроконтроллер (МК) 5 В и датчик давления КРТ-9.
Для сбора данных предусмотрен блок памяти объемом 2 Гб. Преобразователи, микроконтроллер и блок индикации заземлены [7]. Информирование машиниста о показателе плотности тормозной сети поезда осуществляется через блок индикации.

В системе использован микроконтроллер Atmega 328Р на отладочной плате Arduino nano (с корпусом TQFP-32). Для питания преобразователя датчика давления КРТ-9 использован повышающий преобразователь МТ3608.

Блок коммутации состоит из микроконтроллера Arduino nano, модуля памяти преобразователя напряжения 50 — 5 В, часов реального времени, повышающего преобразователя 5 — 18 В, служащего для питания преобразователя давления (рис. 2).

Выключатель 4 замыкает и размыкает цепь питания устройства. После включения питания подается напряжение на преобразователь 50 — 5 В для осуществления питания микроконтроллера, часов реального времени, модуля памяти, преобразователя напряжения 5 — 18 В, а также для питания преобразователя давления КРТ-9. После получения показаний давления микроконтроллер производит вычисление плотности тормозной сети поезда. Данные сохраняются в модуле памяти и выводятся на блок индикации (рис. 3). Для предотвращения несанкционированного доступа к модулю памяти в системе имеется замок 5 [8, 9]. На рис. 4 показаны все части системы диагностики.

Во время работы локомотива с поездом система диагностики тормозной сети поезда осуществляет непрерывный замер времени снижения давления на заданный минимальный интервал (с шагом в 0,01 МПа), после чего при помощи математической модели вычисляется плотность тормозной сети поезда и осуществляется вывод информации на дисплей.

Способ диагностики тормозной сети поезда [10] состоит в том, что во время работы локомотива с поездом осуществляется контроль плотности тормозной сети поезда на предмет ее отклонения от нормы, вычисляемой индивидуально для каждого поезда автоматически. Микроконтроллерный блок определяет причины отклонения плотности тормозной сети поезда от установленной нормы на основании информации, поступающей с датчиков давления с учетом характера пневматических процессов. По параметру плотности осуществляется диагностика тормозной сети поезда на предмет утечек, перекрытий концевых кранов, ледяных пробок.

Алгоритм и программно-технический комплекс системы диагностики тормозной сети поезда позволяют осуществлять ускоренный замер плотности в 30 раз быстрее штатного и производить диагностику в непрерывном режиме [11, 12]. Использование новой системы позволит увеличить участковую скорость движения на 0,87 км/ч благодаря снижению времени замера плотности тормозной сети с 7 мин до 15 с за поездку, повысить точность измерения плотности тормозной сети поезда в 3 раза.

При внедрении системы на тяговом подвижном составе ОАО «РЖД» срок ее окупаемости составляет 9 мес. Система диагностики тормозной сети поезда позволяет минимизировать влияние человеческого фактора на технологическую операцию по замеру плотности тормозной сети поезда и снизить погрешность в диагностике по данному параметру на 75 %.

Библиография

1. Автоматические тормоза / В.Г. Иноземцев, В.М. Казаринов, В.ф. Ясенцев. — М.: Транспорт, 1981. — 464 с.

2. Анализ влияния человеческого фактора на безотказную работу тормозного оборудования поездов / Н.И. Мануйлов, П.Ю. Иванов, Е.Ю. Дульский // Наука вчера, сегодня, завтра. 2016. № 12-2 (34). С. 48 — 57.

3. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации, утвержденные приказом Минтранса России от 21 декабря 2010 г. № 286 [Электронный ресурс]: URL: http://www.old.opzt.ru/_files/17090.pdf (дата обращения: 11.09.2018 г.).

4. Мануйлов Н.И. Влияние человеческого фактора на надежность тормозного оборудования поезда // Мир транспорта / под ред. Левина Б.А. — Москва: изд-во МКЖТ МПС России, 2017, № 3 (70) — С. 196 — 204.

5. О проекте «Концепция реализации комплексного научно-технического проекта «Цифровая железная дорога» [Электронный ресурс]: URL: https://www.samgups.ru/ units/unir/Proekt%20koncepcii%20cifr.%20dorogi.pdf.

6. Причины самопроизвольного срабатывания автотормозов в грузовых поездах / П.Ю. Иванов, Н.И. Мануйлов, Е.Ю. Дульский // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2017. № 2 (30). С. 17 — 25.

7. Мосолов Д.Н. Учебное пособие по курсу «Электротехника и электроника». — М.: ФГБОУ «Московский государственный университет экономики, статистики и информатики», 2008. — 195 с.

8. Интеллектуальная система диагностики тормозной сети поезда / П.Ю. Иванов, Н.И. Мануйлов, А.М. Худоногов, Е.Ю. Дульский // Локомотивы. Транспортнотехнологические комплексы. XXI век: материалы V Международной научно-технической конференции, посвященной 180-летию железных дорог России, Санкт-Петербург, 14—16 ноября 2017 г. — СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2017. — 456 с. — С. 346 — 350.

9. Интеллектуальная система диагностики тормозной сети поезда/А.М. Худоногов, П.Ю. Иванов, Н.И. Мануйлов, Е.Ю. Дульский // Известия Петербургского университета путей сообщения, 2018. Том 15, выпуск 1. С. 130 — 135.

10. Патент РФ № 2662295 Иванов П.Ю., Мануйлов Н.И., Дульский Е.Ю. Способ интеллектуальной диагностики тормозной сети поезда и устройство для его реализации / П.Ю. Иванов, Н.И. Мануйлов, Е.Ю. Дульский // Патент РФ МПК 51 В 60 Т 17/22, Бюл. №8, опубл. 19.03.2018.

11. Основы технической диагностики / В. В. Карибский и др.; под общ. ред. П.П. Пархоменко. — М.: Энергия, 1976. — 464 с.

12. Орлов С.А. Программная инженерия: учебник для вузов. — 5-е издание обновленное и дополненное. Стандарт третьего поколения. — СПб., 2016. — 640 с.