С.В. Павловский, И.Е. Зарубина

Проблема расследования случаев отказа
технических средств тягового подвижного состава

  Событие, при котором произошло нарушение работоспособности системы, называется отказом.

   На выяснение причин отказа любого технического средства локомотива необходимо немало времени, что негативно сказывается на качестве эксплуатационной работы локомотивного комплекса в виде неплановых перепростоев в ремонте на момент расследования и выявления причин отказа.

   Как известно, для расследования случая отказа локомотива в срок установлен нормативный период времени, который составляет не более трёх суток с момента его наступления. Опыт показывает, что установление точных причин отказа технических средств локомотива и, как следствие, предупреждение подобных случаев в дальнейшей работе в указанные сроки трудноосуществимо. Для этого необходима чёткая систематизация информации о случившемся отказе технического средства.

   В связи с этим в локомотивном комплексе компании ОАО «РЖД» были внедрены вспомогательные средства расследования случаев отказов локомотивов в виде автоматизированных программ учёта локомотивного парка и причин отказов, такие, как «АСУТ-Т», «ИОММ-2», «КАСАНТ» и др. Перечисленные автоматизированные комплексы выполняют информативно-учётные функции, с помощью которых происходит оперативное получение и обмен сведениями об отказе между причастными службами и дирекциями компании. Сам процесс расследования отказа и выявление возникновения его причин остался прежним. Поэтому для сокращения времени расследования причин отказа технического средства возникла острая необходимость кардинально нового подхода к специфике определения причин, способствующих его возникновению. Необходима централизованная система контроля и учёта состояния инфраструктуры компании ОАО «РЖД».

   Сегодня на сети железных дорог создаются ситуационные центры, на которые возложены функции централизации определения, учёта состояния инфраструктуры сети. Ситуационный центр непрерывно (в реальном времени) должен взаимодействовать со службами и дирекциями дороги, влияющими на перевозочный процесс. Одной из основных составляющих ситуационного центра является аналитический корпус локомотивного комплекса, в исполнительные функции которого входит прогнозирование состояния парка локомотивов по сериям и видам движения на определённый, достаточный для оперативного реагирования на внештатную ситуацию, период времени.

   Как пример, в 2008 году на ВСЖД создан дорожный ситуационный центр, который находится в непосредственном подчинении главного ревизора ВСЖД по безопасности движения поездов. Основными задачами центра являются:
   1. Выработка на железной дороге кардинально нового направления в решении вопросов обеспечения безопасности движения поездов, основанном на глубоком анализе работы всех составляющих перевозочного процесса.
   2. Организация разработки системы предупреждений и предотвращений случаев браков, крушений и аварий, отказов технических средств, выработка рекомендаций для своевременного принятия превентивных управляющих решений по снижению рисков и нарушений безопасности движения.
   3. Прогнозирование рисков и определение мест наиболее вероятного их проявления.
   4. Минимизация влияния отказов технических средств на эксплуатационные показатели дороги путем сокращение времени на их устранение.

Рис. 1. Цели и задачи ситуационного центра ВСЖД

   Для выполнения возложенных задач центр должен осуществлять следующие основные функции:
   1. Проведение анализа состояния и надежности технических средств и объектов инфраструктуры для снижения возможных рисков возникновения аварийных ситуаций.
   2. Формирование системы измеряемых показателей для оценки уровня обеспечения безопасности движения поездов.
   3. Постоянное участие в организации работы ДЦУП, организация работы диспетчерского аппарата отраслевых служб как единой смены по вопросам технического обеспечения перевозочного процесса.
   4. Организация устранения отказов технических средств в кратчайшие сроки.
   5. Выработка и выдача службам органа управления железной дороги, отделениям и другим структурным подразделениям железной дороги заданий, повышающих уровень безопасности движения поездов на стадии проектирования, приемки в эксплуатацию и эксплуатации железнодорожных технических средств.

   По итогам работы локомотивного комплекса и состояния инфраструктуры за период функционирования дорожного ситуационного центра ВСЖД ситуация в локомотивном комплексе мало изменилась. Сегодня ситуационный центр ВСЖД дублирует работу ревизорского аппарата дороги и службы корпоративной информатизации.

   Для реализации стратегических задач, стоящих перед центром в области локомотивного хозяйства, реализации функции прогнозирования технического состояния локомотива в аналитическом корпусе ситуационного центра дороги необходимо создание системы «локомотив-диспетчер». Данная система работает в режиме on-line и выполняет функции получения, обработки, накопления и передачи информации и сигналов о состоянии оборудования локомотива в пути его следования. При этом дефект оборудования локомотива можно будет выявить ещё на стадии его первоочередного развития, т.е. в момент времени, когда дефект не достиг критического барьера, после которого наступает состояние отказа оборудования, приводящее к деградации и её разрушению.

   Система ситуационного контроля состояния оборудования локомотива разработана специалистами Красноярской железной дороги совместно с Иркутским государственным университетом путей сообщения в 2009 году и представлена на конкурсе инновационных проектов «Новое звено» руководству компании ОАО «РЖД». Подана заявка на получение патента на изобретение по данной системе.

   Система состоит из двух взаимосвязанных блоков, которые имеют взаимозависимые функциональные узлы. Узел системы «локомотив» состоит из комплекта датчиков фиксации параметров оборудования ТПС, антенно-фидерного тракта (АФТ), антенны и комплексной локомотивной системы регистрации параметров «КЛСР», которая состоит из блока электроники (БЭ), блока индикации (БИ) и преобразователя входных сигналов с функциональных датчиков.

   В системную структуру узла «депо» входят автоматизированные рабочие места мини-ЭВМ, объединённые в локальную сеть, модулятор при- нимаемых сигналов (модем), АФТ и принимающая антенна.

Рис. 2. Блок-схема принципа функционирования комплексной системы БК электровоза

   Беспроводной канал передачи данных (БКПД) БЭ предусмотрен при изготовлении системы «КЛСР». БЭ выполняет функцию сбора и обработки информации, поступающей с функциональных датчиков (ФД) и преобразователя сигналов (ПС). В БЭ встроен модем и плата поддержки ФД. Блок индикации (БИ) представляет собой дисплей для передачи локомотивной бригаде визуальных сигналов обнаружения системой «КЛСР» внештатных ситуаций работы технического оборудования ТПЕ.

   В первом квартале 2010 года проведены испытания КЛСР на предмет возможности реализации системы обнаружения предотказного состояния механического оборудования локомотива в пути следования. Испытания проходили на полигоне КярЖД, участок Красноярск-Главный – Базаиха. Опытный электровоз серии ЭП 1 № 028 приписного парка эксплуатационного депо Красноярск-Главный был оборудован виброакустическими датчиками и блоком получения и обработки получаемой с датчиков информации.

   Опытный электровоз имел заранее выявленный дефект полого вала якоря тяговой электрической машины (ТЭМ), который проявлялся в виде вибрации несущих элементов кабины № 2 в диапазоне скоростей от 65 до 85 км/ч. Вибродатчики были установлены в шести контрольных точках на шестом, по ходу движения, колёсно-моторном блоке (КМБ) так, чтобы прослушивалась работа подшипниковых узлов в наиболее нагруженных местах буксовых узлов, моторно-якорных подшипников (МЯП), опорного стакана тягового редуктора и зубчатого зацепления тягового редуктора.

   Шестой КМБ имел скрытый дефект ТЭМ. Информативный сигнал состояния испытуемого узла поступал в реальном времени с погрешностью в 1,5–2 минуты во время движения локомотива по полигону на FTP-сервер диспетчерского пункта депо. Тем самым появилась реальная возможность предсказать исход события, нарушающего работоспособность системы «локомотив», и предотвратить наступление состояние отказа оборудования.

   Подводя итог, можно сказать, что хорошо отлаженная работа системы бортового контроля локомотива позволит реализовать полноценное функционирование дорожного ситуационного центра ВСЖД и как следствие решить проблему расследования причин отказов путём их выявления на начальной стадии развития, а также полного предупреждения событий, нарушающих работоспособность оборудования локомотивов, посредством управления их техническим состоянием.