[02-2019] Новые технологии для новых локомотивов

[Admin]

Новые технологии для новых локомотивов

Программные комплексы обучают специалистов, диагностируют оборудование

Д.Н.КУРИЛКИН, заведующий кафедрой;

В.В. Грачев,доцент;

Ф.Ю. БАЗИЛЕВСКИЙ, доцент;

А.В. ГРИЩЕНКО, профессор;

М.Н. ПАНЧЕНКО, старший преподаватель; кафедра «Локомотивы и локомотивное хозяйство», ФГБОУ ВО ПГУПС, г. Санкт-Петербург

В настоящее время на большей части сети железных дорог получает широкое распространение тяговый подвижной состав новых серий. Такой подвижной состав активно поступает в эксплуатационные локомотивные депо (ТЧЭ) и принимается на обслуживание сервисными локомотивными депо и производственными участками по ремонту тягового подвижного состава (СЛД и ТРПУ). В публикуемой статье рассматриваются обучающие и контролирующие программные комплексы (ОКПК) для диагностики, отладки и послеремонтных испытаний оборудования локомотивов, а также подготовки и повышения квалификации специалистов локомотивного хозяйства для работы с новыми сериями тягового подвижного состава. Материал актуален как для специалистов по техническому обслуживанию и ремонту локомотивов, так и работников, занимающихся эксплуатацией тягового подвижного состава.


Основное отличие как уже выпускаемых в настоящее время локомотивов нового поколения, так и планируемых к выпуску в ближайшие годы, заключается в широком использовании средств автоматики и вычислительной техники для управления основным оборудованием локомотива.

Конструкция экипажной части и силовых установок нового тягового подвижного состава допускает возможность освоения его ремонтным и эксплуатационным персоналом благодаря опыту, накопленному при работе с локомотивами прежних серий, позволяет в значительной мере сохранить преемственность поколений в обучении и повышении квалификации персонала. Однако электрическое и электронное оборудование новых локомотивов кардинально отличается от соответствующих систем локомотивов прежних серий.

Значительная часть этого оборудования ранее на локомотиве просто отсутствовала, вследствие чего опыт многих специалистов обесценивается, процесс его передачи молодым кадрам прерывается. В этих условиях подготовка и переподготовка кадров требует принципиально новых подходов.

Для изучения конструкции и принципов функционирования как электрического оборудования, так и других узлов локомотивов традиционно используются учебники, учебные пособия, плакаты и другие печатные издания, а также физические макеты оборудования, наклейки и топу подобная продукция от казахской компании WOW Print https://wowprint.kz/product/pechat-nakleek/. Процесс написания и подготовки к выходу печатных изданий занимает несколько лет, вследствие чего, в условиях интенсивного обновления локомотивного парка, их материал часто устаревает еще до выхода издания в свет. Также сложность в обучении возникает из-за ограниченности в объеме иллюстрационного материала и текстовой информации. Физические макеты дороги, сложны в эксплуатации и часто малоинформативны, особенно если речь идет об электронном оборудовании систем управления локомотивом.

Одним из способов решения проблемы является внедрение в процесс об

учения обучающих и контролирующих программных комплексов (ОКПК) для изучения работы электрооборудования локомотивов. Их разработку на протяжении многих лет ведут сотрудники кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» ФГБОУ ВО ПГУПС (Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»).

ОКПК состоит из двух компонентов: электронного учебника и математической модели изучаемой электрической схемы (цифрового стенда — программного тренажера) с визуализацией состояния ее цепей, аппаратов и электронных компонентов.

Электронный учебник предназначен для первоначального знакомства с электрооборудованием локомотивов. Благодаря наличию большого количества анимированных иллюстраций он также удобен для групповых занятий (технического обучения). Пример такой иллюстрации приведен на рис. 1.

Программный тренажер представляет собой развернутую математическую модель электрической схемы, обеспечивающую возможность динамического изменения и визуализации ее состояния в зависимости от действий обучаемого. Для электрической схемы цепей управления локомотива — это замыкание и размыкание контактов, срабатывание реле, действие электронного оборудования, состояние контрольных ламп и т.п. (рис. 2).

Программные тренажеры позволяют работать в трех режимах:

- работа с исправным оборудованием;

- работа с заданной неисправностью;

- сдача зачета на знание устройства и принципа действия данного узла, в котором сдающий зачет должен в течение определенного времени найти заданную неисправность (она выбирается случайным образом при каждом запуске тренажера в этом режиме или вводится инструктором).

На данный момент времени на кафедре «Локомотивы и локомотивное хозяйство» ПГУПС полностью разработаны и внедрены в учебный процесс ОКПК электрического оборудования тепловозов ТЭМ2, ТЭМ18ДМ, ТГМ4Б.

Использование обучающих программных комплексов при подготовке работников локомотивного хозяйства позволяет достичь следующих результатов:

- повышение эффективности работы преподавателей и интенсивности обучения;

- гибкое изменение программы курса под конкретные цели обучения;

- повышение объективности оценки знаний специалистов;

- улучшение качества обучения и квалификации выпускаемых специалистов.

Развитием данного направления является создание и внедрение распределенных тренажерно-обучающих и испытательных комплексов (РТОИК). Наряду с обучением специалистов, такой комплекс должен решать задачи диагностики, отладки и послеремонтных испытаний оборудования локомотивов. С этой целью в его состав включены (рис. 3):

- натурный комплект изучаемого или испытуемого оборудования, например, микропроцессорная система управления (МСУ);

- компьютерная модель локомотива 2 в части, взаимодействующей с оборудованием 1, и электронный учебник для изучения испытуемого оборудования;

- модуль согласования (шлюз) 3, транслирующий расчетные параметры модели в реальные физические сигналы и обратно;

- инструкторский терминал 4 для формирования тестовых заданий и контроля процесса их выполнения.

Такой комплекс позволит решать следующие основные задачи:

- испытание и тестирование отремонтированного оборудования в условиях взаимодействия с реальным (для него) объектом управления в реальном масштабе времени, т.е. выполнять функции контрольно-поверочной аппаратуры для соответствующей группы оборудования локомотива;

- изучение работы электрической схемы тепловоза в целом или в части взаимодействия с определенной группой оборудования персоналом сервисных или эксплуатационных депо;

- изучение порядка взаимодействия схемы локомотива с электронным оборудованием в реальных режимах работы тепловоза;

- анализ взаимодействия схемы тепловоза с оборудованием в аварийных ситуациях (при наличии неисправностей цепей тепловоза с возможностью его неограниченного расширения).

В2017 г. специалисты кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» ПГУПС совместно с АО «ВНИКТИ» в рамках работы над созданием такого комплекса выполнили разработку компьютерной модели электрической схемы тепловоза 2(3)ТЭ25К2М (рис. 4 —5).

Программа реализует следующие функции:

визуальное отображение основных цепей электрической схемы тепловоза ЗТЭ25К2М версии ЗТЭ25КМ.070.01.000 ЭЗ; под основными цепями понимаются цепи, обеспечивающие взаимодействие силового оборудования тепловоза с системой МСУ, а также управление этим оборудованием с пульта управления;

- ввод управляющих воздействий оператора (машиниста), связанных с обеспечением функционирования силовой цепи тепловоза; данная версия Программы не воспроизводит работу слаботочного вспомогательного оборудования (цепей освещения, устройств климат-контроля кабины машиниста, приборов безопасности);

- расчет потенциалов в более чем 700 узлах электрической схемы при изменении состояния контактной группы любого из коммутационных электрических аппаратов схемы, аппаратов управления или силовых ключей (дискретных выходов) системы МСУ;

- визуальное отображение текущего состояния контактных групп коммутационных аппаратов (реле, контакторов, кулачковых переключателей) и аппаратов управления;

отображение текущего значения потенциала в каждом из узлов схемы при выборе его оператором (наведения на него курсора манипулятора типа «мышь»);

отображение текущего значения тока через контактные группы коммутационных аппаратов и аппаратов управления при выборе его оператором (наведения на него курсора «мыши»);

- задание неисправности контактных групп аппаратов управления (тумблеров, автоматических выключателей, ручных переключателей), контактных групп реле, вспомогательных контактных групп контакторов и кулачковых переключателей; неисправность группы задается оператором посредством щелчка на изображении контактной группы правой кнопкой «мыши» и выбора вида неисправности из открывшегося меню;

- расчет текущих значений всех параметров силовой установки тепловоза, контролируемых системой МСУ; при этом расчетный режим работы силовой установки определяется текущим состоянием контактных групп коммутационных аппаратов, аппаратов управления, а также алгоритмом работы модели устройства обработки информации (УОИ);

- визуальное отображение текущих значений параметров силовой установки тепловоза, а также состояния основного оборудования тепловоза («включено/вы-ключено»);

- преобразование текущих значений параметров силовой установки тепловоза в кодированные значения, принимаемые моделью УОИ системы МСУ;

- обмен с моделью УОИ по Ethernet в соответствии с утвержденным протоколом;

- ввод состояния силовых ключей (дискретных выходов) системы МСУ, полученного от модели УОИ в процессе обмена, пересчет состояния управляемых ими коммутационных электрических аппаратов и потенциалов узлов схемы с последующим визуальным отображением их текущего состояния.

Использование модели в составе тренажерно-обучающего и испытательного комплекса позволяет повысить качество обучения ремонтного персонала сервисных компаний и повысить надежность работы оборудования благодаря повышению качества его тестирования при периодических ремонтах и проверках, снизить количество случаев проведения неплановых ремонтов для локомотивов новых серий, отнесение ответственности за которые происходит за сервисными или ремонтными подразделениями, например, за СЛД или ТРПУ.

Использование программных комплексов в эксплуатации также исключительно полезно. Например, в эксплуатационных локомотивных депо помощникам машиниста и машинистам, особенно работающим на разных видах тяги, приходится осваивать достаточно большое количество тягового подвижного состава. Как показывает практика эксплуатационной работы, качественное освоение новых серий тягового подвижного состава локомотивными бригадами значительно уменьшает количество отказов всех групп, относимых за эксплуатацией, в том числе, возникающих по вине локомотивных бригад.
Использование реального оборудования локомотива в составе тренажерно-обучающего комплекса позволит исключить затраты на создание дорогостоящих физических макетов оборудования и существенно повысить качество обучения благодаря привлечению обучаемых специалистов к решению реальных задач по диагностике и испытанию оборудования эксплуатируемых и обслуживаемых на предприятии локомотивов.

В то же время, использование эталонной модели в процессе испытаний оборудования позволяет проверить его работу в реальных эксплуатационных режимах и существенно сократить время на локализацию отказов.

Библиография

1. Использование программных тренажеров для изучения работы электрического оборудования современных локомотивов / Курилкин Д.Н., Грищенко А.В., Грачев В.В., Базилевский Ф.Ю. // В сборнике: Локомотивы. XXI век Сборник трудов IV Международной научно-технической конференции, посвященной 140-летию со дня рождения доктора технических наук, профессора Ю.В. Ломоносова. 2016. с. 240 — 242.

2. Грищенко А.В., Грачев В.В., Базилевский Ф.Ю., Лавский В.Г., Антонов А.А. «Информационные технологии для тепловозов», журнал «Локомотив.» 2007. №4 (604). с. 18 — 24.

З.Электрическая схема тепловоза ТЭМ2 / Базилевский Ф.Ю., Грачев В.В., Грищенко А.В., Курилкин Д.Н. // свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RUS 2016614920 02.12.2015

4. Электрическая схема тепловоза ТЭМ18ДМ / Базилевский Ф.Ю., Грачев В.В., Грищенко А.В., Курилкин Д.Н. // свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RUS 2016610557 23.11.2015