Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Дальневосточный государственный
университет путей сообщения»
Кафедра «Транспорт железных дорог»
А.С. Кушнирук, Е.Н. Кузьмичёв
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ, РЕМОНТЕ
И ОБСЛУЖИВАНИИ ЛОКОМОТИВОВ
Рекомендовано
методическим советом ДВГУПС
в качестве учебного пособия
Хабаровск
Издательство ДВГУПС
2020
УДК 004.9:629.42 (075.8)
ББК О 23 – 082я73
К 96
Рецензенты:
кафедра «Автоматика и системотехника»
Тихоокеанского государственного университета
(заведующий кафедрой, доктор технических наук,
профессор Е.У. Чье)
начальник отдела по планированию
организации ремонтов локомотивов филиала
ООО «ЛокоТех-Сервис» филиала «Дальневосточный»
Д.В. Колмагорцев
Кушнирук, Алексей Сергеевич
К 96
Информационные технологии при эксплуатации, ремонте и обслуживании локомотивов : учебное пособие / А.С. Кушнирук, Е.Н. Кузьмичёв. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2020. – 121 c. : ил.
Соответствует рабочим программам дисциплин «Информационные технологии и системы диагностирования при эксплуатации и обслуживании автономных локомотивов», «Информационные технологии и системы диагностирования при эксплуатации и обслуживании электроподвижного состава».
Представлены сведения об организации диагностирования технических систем при эксплуатации, ремонте и обслуживании локомотивов, внимание акцентируется на информационных технологиях передачи данных при эксплуатации, ремонте и обслуживании локомотивов.
Предназначено для студентов 5 курса очной формы обучения и 6 курса заочной формы обучения, обучающихся по специальности 23.05.03 «Подвижной
состав железных дорог» (специализации «Локомотивы» и «Электрический
транспорт железных дорог»).
Для лучшего усвоения и закрепления знаний студентам приводятся подробные контрольные вопросы.
УДК 004.9:629.42 (075.8)
ББК О 23 – 082я73
© ДВГУПС, 2020
2
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
АБ – автоматическая блокировка.
АБД АВ – автоматизированный банк данных арендованных вагонов,
включающий в себя сведения об условиях эксплуатации этих вагонов.
АБД ПВ – автоматизированный банк данных парка вагонов.
АБД ПК – автоматизированный банк данных инвентарного парка.
АБД СВ – автоматизированный банк данных собственных вагонов,
включающий в себя данные о районах курсирования и иных условиях
эксплуатации собственных вагонов.
АДЦУ – автоматизированный диспетчерский центр управления.
АИС ЭДВ – автоматизированная информационная система организации
перевозок грузов по безбумажной технологии с использованием электронной накладной.
АЛС – автоматическая локомотивная сигнализация.
АЛСН – автоматическая локомотивная сигнализация.
АРМ – автоматизированное рабочее место.
АСДК-Б – автоматическая система дистанционного контроля букс.
АСОУП – автоматизированная система оперативного управления перевозками.
АСТД – автоматизированные системы технического диагностирования.
АСУ – автоматизированная система управления.
АСУ СГ – автоматизированная система управления «Сетевой график».
АСУ ЦТР – автоматизированная система управления ремонтным комплексом.
АСУВ – автоматизированная система управления вагонным комплексом.
АСУЖТ – автоматизированная система управления железнодорожным
транспортом.
АСУНТ – автоматизированная система управления надёжностью локомотивного парка.
АСУПВ – автоматизированная система управления пассажирскими вагонами.
АСУСС – автоматизированная система управления сортировочной станцией.
АСУТ – автоматизированная система управления локомотивным хозяйством.
АСУ-Ш – комплексная автоматизированная система управления хозяйством сигнализации, централизации и блокировки.
АТ и С – автоматика, телемеханика и связь.
БД – база данных.
3
БРР – блок расшифровки результатов.
БСКТ – система контроля за температурой буксового узла.
БУ – блок управления.
ВМД – вагонная модель дороги.
ВНИИАС – Всероссийский научно-исследовательский институт автоматизации и связи на железнодорожном транспорте.
ВНИИЖТ – всероссийский научно-исследовательский институт инженеров железнодорожного транспорта.
ВТД – комплекс выдачи технологических документов.
ГАЦ, АРС – сортировочные горки.
ГИД – график исполненного движения поездов.
ГИД «Урал-ВНИИЖТ» – автоматизированная система ведения и анализа графика исполненного движения.
Д – датчик.
ДГП – подсистема дорожного диспетчера.
ДИСК – диагностическая информационная система контроля.
ДИСКОН – диалоговая информационно-справочная система управления контейнерными перевозками.
ДИСКОР – диалоговая информационно-справочная система контроля
и управления оперативной работой дорог.
ДИСПАРК – диалоговая информационно-справочная система контроля
за дислокацией вагонного парка.
ДИСТПС – диалоговая информационная система управления тяговым
подвижным составом.
ДНЦ – поездной диспетчер.
ДС – начальник станции.
ДСП – дежурный по станции.
ДУ-2 – журнал движения поездов.
ДУ-3 – журнал движения локомотива.
ДУ-58 – журнал диспетчерских распоряжений.
ДУ-60 – книга выдачи предупреждений на поезда.
ДУ-61 – бланк выдачи предупреждений на поезд.
ДЦ – диспетчерская централизация.
ДЦУП – диспетчерский центр управления перевозками.
ДЦФТО – аппарат дорожного центра фирменного транспортного обслуживания.
ЕК АСУФР – единая корпоративная автоматизированная система
управления финансами и ресурсами.
ЕСМТ – единая система мониторинга технического состояния локомотивного парка.
4
ЕСР – единая сетевая разметка.
ЖАТ – железнодорожная автоматика и телемеханика.
ЖНМ – журнал нормы мест.
ИВ – источник воздействия.
ИВЦ – информационно-вычислительный центр.
ИИ – источник излучения.
ИОММ – интегрированная обработка маршрута машиниста.
КВД – комплекс контроля за соблюдением норм массы и длины поездов.
КИТ – комплекс информационных технологий.
КМТ – смесь окислов кобальта и марганца.
КПП – комплекс автоматизированного ведения поездного положения.
КПФ – комплекс контроля соблюдения плана формирования поездов.
КТСМ-Б – комплекс технических средств мониторинга букс.
ММ – математическая модель.
ММТ – смесь окислов меди и марганца.
МСУД – микропроцессорная система управления и диагностики.
МТО – материально-техническое обеспечение.
НСИ – нормативно-справочная информация.
ОАО – открытое акционерное общество.
ОД – объект диагноза.
ОК – оптический канал.
ОКДБ – комплекс оперативного контроля за дислокацией и работой
локомотивных бригад.
ОКДЛ-П – комплекс оперативного контроля за наличием, состоянием
и дислокацией локомотивов грузового движения.
ОКДЛ-Р – Комплекс оперативного контроля своевременной постановки локомотивов на техническое обслуживание второго объема работ.
ОКПВ – комплекс оперативного пономерного контроля погрузки-выгрузки вагонов.
ОСКАР – автоматизированная система слежения, контроля и управления вагонным парком.
ОТС – отказы технических средств.
ПАБ – полуавтоматическая блокировка.
ПИ – приёмник излучения.
ПКО – пункт коммерческого обслуживания.
ПКТБ – проектное конструкторское технологическое бюро.
ПМД – поездная модель дороги.
ПО – программное обеспечение.
ПОНАБ – пост обнаружения нагретых букс.
5
ППГ – комплекс прогноза прибытия грузов на станции назначения и
грузополучателям.
ПРС – поездная радиосвязь.
ПС – переездная сигнализация.
ПСП – прогнозирование случайных процессов.
ПСЧ – пункт считывания.
ПТО – пункт технического обслуживания.
ПУ – пульт управления.
ПЭВМ – программная электронно-вычислительная машина.
РЖД – Российские железные дороги.
РТУ – ремонтно-технологический участок.
САУТ – система автоматического управления тормозами.
СБД-И – система баз данных по управлению железнодорожным транспортом.
СБД-Т – система баз данных локомотивного хозяйства.
СЖАТ – система железнодорожной автоматики и телемеханики.
СИРИУС – сетевая интегрированная российская информационно-управляющая система.
СИС – справочно-информационная система обслуживания пассажиров.
СЛЕЖ – комплекс слежения за специализированным подвижным составом.
СЛЕЖ-М – комплекс контроля за погрузкой и продвижением маршрутов.
СОСВАГ – информационная система определения собственника вагонов.
СПД – сети передачи данных.
СТЦ – стационарно-технологический центр.
СУБД – система управления базой данных.
СЦБ – сигнализация, централизация, блокировка.
ТГНЛ – телеграмма-натурный лист.
ТД – техническая диагностика.
ТО-2 – техническое обслуживание локомотивов второго объема (проводится через каждые 48–168 часов пробега локомотива в зависимости от
его серии).
ТСМ – медные термометры.
ТСП – платиновые термометры.
ТУ-1 – журнал дежурного по эксплуатационному локомотивному депо.
ТУ-10 – лицевой счёт тягового подвижного состава.
ТУ-125 – книга готовности локомотива после ремонта.
ТУ-150 – книга учёта технического обслуживания локомотивов.
ТУ-24 – карточка учёта часов простоя локомотивов в депо приписки.
ТУ-28 – книга записи ремонта локомотивов.
6
ТУ-29 – книга повреждений и неисправностей локомотивов.
ТУ-3 – маршрут машиниста.
ТХО-11 – отчёт о расходе смазочных масел и смазок локомотивами и
моторвагонным подвижным составом (по депо приписки).
ТХО-5 – отчёт о результатах расхода топлива или электроэнергии и
работе локомотивов и моторвагонного подвижного состава.
ТЧД – дежурный по локомотивному эксплуатационному депо.
ТЧЭ – эксплуатационное локомотивное депо.
УБР – управление багажной работой.
УПВ – комплекс учета поездов, вагонов и контейнеров через стыковые
пункты дорог и районов управления.
УПИ – условно-постоянная информация.
УРЗМ – комплекс задач контроля за работой замкнутых кольцевых
маршрутов.
УС – устройство связи.
УСАВП – универсальная система автоматического ведения поезда.
УТРЗ – система учета труда и расчета заработной платы.
ФИС – подсистема финансового и статистического учета пассажирских перевозок.
ФМ – физическая модель.
ЦД – подсистема управления движением.
ЦПГ – цилиндропоршневая группа.
ЦУП – центр управления перевозками.
ЦУТР – центр управления тяговыми ресурсами.
ЭВМ – электронно-вычислительная техника.
ЭТРАН – электронная транспортная накладная.
ЭЦ – электрическая централизация.
DB2 (Data Base ver. 2) – реляционная система управления базами данных.
DOS – тип операционной системы.
EDIFACT (Electronic Data Interchange for Administration, Commerce, and
Transportation) – электронный обмен данными для администрации, торговли и транспорта.
PDCA – цикл Дёминга–Шухарта.
SOAP – протокол обмена структурированными сообщениями в распределённой вычислительной среде.
SQL – язык структурированных запросов.
7
ПРЕДИСЛОВИЕ
В МПС России ещё в 1996 г. была принята Концепция информатизации ж.-д. транспорта, которая предусматривала создание компьютерной
информационной среды на предприятиях транспорта.
Цель создания АСУТ преследовала повышение эффективности управления локомотивным хозяйством, снижение затрат на содержание и обслуживание тягового подвижного состава, повышение производительности труда
и безопасности движения, улучшение условий труда работников депо.
Всего этого удалось достичь благодаря внедрению на предприятиях
локомотивного хозяйства всех уровней единой компьютерной информационно-управляющей системы, с переходом на безбумажную технологию
работы. Более того, автоматическое формирование отчётных форм, автоматизированный анализ, поддержку и контроль принимаемых решений.
При этом АСУТ обеспечивает автоматическое выявление и устранение
причин, которые приводят к некачественному проведению ремонта или
неправильной эксплуатации подвижного состава и использованию локомотивных бригад [1, с. 52].
Концепция информатизации железнодорожного транспорта и её программа направлены на повышение эффективности работы транспорта, где информатизация рассматривается как необходимая техническая и информационная
основа реализации технологии управления железнодорожным транспортом.
Поэтому именно в ВУЗе организуется подготовка новых специалистов
для локомотивного хозяйства, которые должны не только знать технические особенности локомотива, но и владеть информационными технологиями при его эксплуатации, ремонте и обслуживании.
В настоящем пособии сделана попытка в обобщенном и доступном для
понимания виде представить информационные технологии при эксплуатации, ремонте и обслуживании локомотивов в соответствии с Концепцией информатизации железнодорожного транспорта (1996 г.).
Настоящее пособие включает 5 разделов. В первом из них рассматривается Автоматизированная система управления железнодорожным транспортом. Второй раздел посвящён Автоматизированной системе ведения и анализа графика исполненного движения поездов. В третьем разделе изложена
суть работы Автоматизированной системы управления локомотивным хозяйством. В четвёртом разделе представлено описание и принцип работы
средств технического мониторинга – передовые элементы системы технического диагностирования. В пятом разделе изложены основы работы системы
технического мониторинга и диагностики локомотивов.
После каждого раздела студенту для самопроверки знаний приводятся
контрольные вопросы.
8
1. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ
1.1. Основные положения АСУЖТ, назначение, цели и задачи
АСУЖТ – это человеко-машинная система, обеспечивающая эффективное функционирование объектов железнодорожного транспорта,
в которой сбор и обработка информации для реализации управления,
осуществляется средствами автоматизации и вычислительной техники.
АСУЖТ предназначена для автоматизации и оптимизации реализации перевозочного процесса посредством использования электронно-вычислительной техники, использования сетей передачи данных, средств идентификации,
мониторинга, контроля, формирования электронного документооборота.
Посредством автоматизации и оптимизации перевозочного процесса
достигаются следующие цели:
– увеличение экономической эффективности;
– повышение уровня безопасности;
– снижение трудоёмкости;
– повышение скорости организации перевозок.
К основным задачам АСУЖТ относятся:
– планирование перевозок;
– управление эксплуатацией;
– управление ремонтом;
– управление предприятиями;
– управление материально-технической базой;
– ведение отчётной документации;
– учёт кадровых ресурсов.
Задачи АСУЖТ соответствуют структуре информатизации железнодорожного транспорта в соответствии с требованиями концепции Министерства путей сообщения (МПС), принятой в 1996 г. (рис. 1.1) [1].
Комплексы информационных технологий (КИТ) в полном масштабе
обеспечивают уровни работы ж.-д. транспорта (рис. 1.1) и включают в себя среду данных, что позволяет реализовать процессы управления. Инфраструктура состоит из программной и технической части. Прикладной
уровень представляет собой совокупность методов, основанных на комплексах информационных технологий, предназначенных для решения прикладных задач, содержащих в себе все виды деятельности железнодорожного транспорта.
9
Обеспечивающий уровень
Информатизация железнодорожного транспорта
Формирование информационной среды
Создание инфраструктуры информатизации
Прикладной уровень
Разработка новых
информационных технологий
Новые методы управления
Комплекс информационных технологий
по управлению перевозочным процессом
Управление перевозочным
процессом
Комплекс информационных технологий
по управлению перевозочным
финансами и ресурсами
Управление экономикой
и финансами
Комплекс информационных технологий
по управлению инфраструктурой
Управление инфраструктурой
железнодорожного транспорта
Комплекс информационных технологий
по управлению персоналом
и социальной сферой
Управление персоналом
и социальной сферой
Рис. 1.1. Структура информатизации железнодорожного транспорта
Прикладной уровень включает в себя следующие комплексы информационных технологий:
– КИТ по управлению перевозочным процессом, т. е. управление движением поездов на полигоне, движение по установленному маршруту,
безопасностью перевозочного процесса, грузовыми и пассажирскими перевозками, локомотивным хозяйством, вагонным парком, транспортноэкспедиционным обслуживанием, статистикой перевозок;
– КИТ по управлению экономикой и финансами, т. е. управление развитием отрасли, тарифной политикой, бухгалтерским учётом, управление
кадровыми ресурсами, расходами и правовым сектором;
– КИТ по управлению инфраструктурой железнодорожного транспорта,
т. е. управление эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом,
экологическим состоянием, ведением статистики, прогнозом развития;
– КИТ по управлению персоналом и социальной сферой, т. е. управление учебными заведениями, жилищно-коммунальным комплексом, здравоохранением [1].
10
1.2. Функциональная часть
Для реализации функций КИТ в процессе развития АСУЖТ включала
в себя соответствующие целевые подсистемы, к которым относятся:
● автоматизированная система управления резервированием мест и
билетно-кассовыми операциями «ЭКСПРЕСС» (1972);
● автоматизированная система управления сортировочной станцией
(АСУСС) (1977);
● система учёта труда и расчёта заработной платы (УТРЗ) (1975);
● диалоговая информационно-справочная система контроля и управления оперативной работой дорог (ДИСКОР) (1976);
● автоматизированная система оперативного управления перевозками
(АСОУП) (1983);
● автоматизированная система ведения и анализа графика исполненного движения (ГИД «Урал-ВНИИЖТ») (1992);
● диалоговая информационно-справочная система контроля за дислокацией вагонного парка (ДИСПАРК) (2000);
● диалоговая информационно-справочная система управления контейнерными перевозками (ДИСКОН) (2001);
● автоматизированная система слежения и управления вагонным парком (ОСКАР) (2001);
● сетевая интегрированная российская информационно-управляющая
система (СИРИУС) (2002);
● единая корпоративная автоматизированная система управления финансами и ресурсами (ЕК АСУФР) (2002);
● электронная транспортная накладная (ЭТРАН) (2002);
● автоматизированная система управления локомотивным хозяйством
(АСУТ) (2006) [1].
1.3. Подсистемы автоматизированной системы
управления железнодорожным транспортом
1.3.1. Автоматизированная система управления резервированием мест
и билетно-кассовыми операциями «ЭКСПРЕСС»
АСУ «ЭКСПРЕСС» – система управления пассажирскими перевозками, предназначенная для автоматизации билетно-кассовых операций.
АСУ «ЭКСПРЕСС» является децентрализованной распределённой кооперативной сетью, включающей в себя билетные кассы, вычислительные
центры, индивидуальные обслуживающие электронные автоматы [5].
11
АСУ «ЭКСПРЕСС» осуществляет:
– управление багажными и почтовыми перевозками;
– управление пассажирским подвижным составом;
– анализ населённости поездов;
К функциям АСУ «ЭКСПРЕСС» относятся:
● ведение архива проездных документов и использование данных архива для возврата, гашения и переоформления потерянных и испорченных
билетов;
● выдача данных о показателях работы пассажирских перевозок;
● оперативное информирование о высадке и посадке пассажиров по
ходу следования;
● изменение данных о поезде;
● хранение данных о маршруте графика движения;
● предоставление данных по вагонам рейса к вагонам инвентарного
парка;
● учёт изменения нумерации поездов;
● управление тарификацией;
● динамическое регулирование продажи билетов.
Для осуществления вышеперечисленных функций АСУ «ЭКСПРЕСС»
имеет следующие подсистемы конкретного назначения [5]:
– автоматизированный диспетчерский центр управления (АДЦУ),
функционирующий на основе сетевой аналитической базы данных;
– подсистему продажи и учёта проездных документов;
– справочно-информационную систему (СИС) обслуживания пассажиров, включающую в себя большой объём справочной информации по всем
отделам продажи билетов. СИС даёт возможность доступа пассажирам через
сеть Интернет, где возможно получить конкретную информацию о наличии
билетов, расположении пассажирских мест, стоимости билета и т. д.;
– подсистему управления багажной работой (УБР), которая регистрирует и ведёт учёт погрузки, выгрузки багажа, план формирования багажных перевозок;
– автоматизированную систему управления парком пассажирских вагонов (АСУПВ), обеспечивающую управление эксплуатацией, ремонтом и
обслуживанием парка пассажирских вагонов;
– подсистему финансового и статистического учёта пассажирских перевозок (ФИС);
– подсистему «Расписание» – учёт прохождения поездов согласно расписанию.
Одной из основных функций АСУ «ЭКСПРЕСС» является актуализация
оперативных изменений данных нормативно-справочной информации.
12
Рассмотрим технологию получения и регистрации оперативных
данных нормативно-справочной информации в систему «ЭКСПРЕСС».
На первом этапе информационного технологического процесса пассажирская служба осуществляют следующее [5]:
– формирование составов;
– планирование периодов движения поездов, прицепных и беспересадочных вагонов;
– определяет порядок проезда поездных бригад, бригад вагонов – ресторанов, работников связи, дорожной корреспонденции;
– выбор условий реализации мест;
– формирование телеграмм-приказов по каналам ip/telegraf об оперативном изменении спроса на пассажирские перевозки:
● в объединённое дорожное бюро;
● линейные билетные кассы;
● вычислительные центры АСУ «ЭКСПРЕСС».
Структура работы Пассажирской службы АСУ «ЭКСПРЕСС» представлена на рис. 1.2 [5].
Разработка схем
формирования составов
Определение условий
реализации мест
в поездах
Установка
периодичности
движения поездов
Установка порядка проезда
поездных бригад, бригад
вагонов и т. д.
Пассажирская
служба
Подготовка и передача
телеграмм-приказов об
оперативном изменении
поездного положения
Объединенное дорожное бюро
и билетные кассы
Телеграф управления
Вычислительный дорожный центр
АСУ «ЭКСПРЕСС»
Рис. 1.2. Структура работы Пассажирской службы АСУ «ЭКСПРЕСС»
В соответствии с телеграммой-приказом объединённого дорожного
бюро и билетной кассы составляются телеграммы на внесение изменений
в нормативно-справочную информацию на поезда, а именно:
– на расписания следования;
– ввод и закрытие вагонов;
13
– бронь;
– режим реализации билетов.
Корректировки, вызванные: вводом нового поезда, вагонов; изменением нормы мест; маршрута следования; даты отправления со станции;
включением остановки в маршрут следования поезда; изменением характеристики станции, – всё это передаётся в виде телеграммы в вычислительный центр АСУ «ЭКСПРЕСС» по каналам ip-телеграфии.
Структура работы объединённого дорожного бюро и билетных касс с
вычислительным центром АСУ «ЭКСПРЕСС» представлена на рис. 1.3 [5].
Разработка схем
формирования составов
Установка
периодичности
движения поездов
Установка порядка проезда
поездных бригад, бригад
вагонов и т. д.
Изменение даты
отправления со станции
Объединенное
дорожное бюро и
билетные кассы
Включение остановки
в маршрут следования
Информационно-вычислительный центр
АСУ «ЭКСПРЕСС»
Рис. 1.3. Структура работы объединённого дорожного бюро
и билетных касс с вычислительным центром АСУ «ЭКСПРЕСС»
Информационно-вычислительный центр (ИВЦ) АСУ «ЭКСПРЕСС» осуществляет приём, регистрацию, хранение и проверку полученных телеграмм
от Пассажирской службы, Объединённого дорожного бюро и билетных касс.
ИВЦ АСУ «ЭКСПРЕСС» осуществляет ввод нормативно-справочной информации о пассажирском движении дальнего следования. Все поступающие телеграммы копируются и хранятся в базе данных (в архиве) в течение полугода для выяснения неопределённых ситуаций, если таковые имеются. Структура работы ИВЦ АСУ «ЭКСПРЕСС» представлена на рис. 1.4.
Пассажирская служба
Объединенное дорожное бюро
Билетные кассы
Информационно-вычислительный центр
АСУ «ЭКСПРЕСС»
БД
(архив)
Рис. 1.4. Структура работы ИВЦ АСУ «ЭКСПРЕСС»
14
Система ИВЦ АСУ «ЭКСПРЕСС» по телеграммам, приказам, письменным указаниям ежедневно вводит следующие корректировки в нормативно-справочную информацию [5]:
– по назначению и отмене поездов или вагонов;
– по изменению схемы состава;
– по организации пересадки пассажиров при отмене поезда или вагона
и изменении схемы состава;
– по вводу и изменению сроков снятия бро́ни;
– по изменению маршрута поезда;
– по изменению времени отправления (следования) поезда;
– по изменению режима продажи маршрута;
– по регулированию предварительной продажи;
– по изменению плана распределения мест;
– по передаче схем составов на вокзалы;
– по оперативному расследованию случаев двойной продажи мест.
Для внесения оперативных корректировок АСУ «ЭКСПРЕСС» имеет в
своём составе эталонный и рабочий файл поездной модели, который
включает в себя информацию о маршрутах следования. Если ввод и изменение оперативных данных производится во время резервирования,
то источником информации является рабочий файл поездной модели
АСУ «ЭКСПРЕСС», в ином случае – эталонный файл.
Ввод данных о вагонах и местах для продажи проездных документов по
ходу следования поезда, с указанием номеров мест, осуществляется с 45-й даты до отправления поезда со
станции формирования или в период срока резервирования в вагоны. Ввод данных о поезде в
АСУ «ЭКСПРЕСС» осуществляется посредством автоматизированного рабочего места ввода
нормативно-справочной информации (АРМ НСИ «Вагоны с местами»), интерфейс программного обеспечения которого представлен на рис. 1.5 [5].
Структура вывода нормативно-справочной информации
Рис. 1.5. Интерфейс программного
включает в себя два уровня обра- обеспечения АРМ НСИ «Вагоны с местами»
ботки информации (рис. 1.6) [5]:
I уровень – обработка информации на персональном компьютере;
II уровень – обработка информации в АСУ «ЭКСПРЕСС».
15
Ввод нормативно-справочной информации
1
Создание эталонного
файла поездной модели
3
I уровень
2
Ввод информации
о поездном положении
на основании макетов ввода
Региональная
АСУ «ЭКСПРЕСС»
5
II уровень
9
Создание сетевого
эталонного файла
8
Прием от сетевых
АСУ «ЭКСПРЕСС» эталонных
файлов поездной модели
6
7
Передача эталонного файла
поездной модели сетевым АСУ
Рис. 1.6. Цикл синхронизации сетевого эталонного файла
I уровень состоит из ввода данных о поездной модели на основании макетов: формирование эталонных и рабочих файлов по дороге, передачи данных в региональную АСУ «ЭКСПРЕСС» эталонных и рабочих файлов поездной модели дороги по каналам связи, при этом ввод и обработка данных
осуществляется посредством персональных компьютеров информационновычислительного центра, связанных каналами связи с АСУ «ЭКСПРЕСС».
II уровень заключается в формировании эталонных и рабочих файлов
поездной модели всех дорог и их передачу по межсистемным каналам
связи в другие сетевые системы АСУ «ЭКСПРЕСС», а также в приёме от
них эталонных и рабочих файлов поездных моделей.
Рассмотрим далее АРМ НСИ «Вагоны с местами», которая представляет
собой персональный компьютер со специализированным программным
обеспечением, синхронизированным посредством канала связи с сетевыми
вычислительными центрами АСУ «ЭКСПРЕСС».
Главное меню программы
АРМ НСИ «Вагоны с местами»
включает в себя следующие разделы (рис. 1.7) [5]: «Файл»; «Работа с
поездами»; «Справочники»; «Архив»; «Сервис»; «Связь»; «Помощь».
Основным разделом работы
Рис. 1.7. Разделы программы
программы АРМ НСИ «Вагоны с
АРМ «Вагоны с местами»
местами» является – «Работа с
поездами», который имеет следующие 5 подразделов: 1) «Поезд»; 2) «Нитка»; 3) «Маршрут»; 4) «Календарь»; 5) «Вагон».
16
Подраздел «Поезд» предназначен для ввода, изменения, вывода и удаления данных по поездам из локальной базы данных, а также для скачивания полной информации по поезду из АСУ «ЭКСПРЕСС».
Подраздел «Нитка» предназначен для просмотра графика движения
заданного поезда на заданную дату по заданному участку из эталонного
или рабочего файла.
Подраздел «Маршрут» предназначен для просмотра маршрута заданных
ниткой поезда на определённую дату из эталонного или рабочего файла.
Подраздел «Вагоны» предназначен для ввода, изменения, печати и удаления данных о вагонах с поездками и календарями в локальной базе, а также в АСУ «ЭКСПРЕСС» через эталонный и рабочий файлы (рис. 1.8) [5].
Рис. 1.8. Подраздел «Вагоны» программы
АРМ «Вагоны с местами»
Подраздел «Календарь» предназначен для просмотра даты следования
заданного поезда эталонного файла (рис. 1.9) [5].
Оперативный ввод изменений информации о поезде, «нитке», вагоне
позволяет осуществлять следующее [5]:
– управлять продажей проездных документов по поезду, «нитке», вагону;
– изменять признаки поезда или «нитки»;
– изменять тип, подтип и номер вагона;
– добавлять вагон в поезд;
– корректировать квоты, бро́ни в вагоне;
– управлять предварительной продажей проездных документов;
– ограничивать и разграничивать вывод мест на плацкарты в поезде;
17
– производить «пересадку» на поезд;
– редактировать дату следования поезда;
– изменять признак курсирования поезда.
Рис. 1.9. Подраздел «Календарь» программы
АРМ «Вагоны с местами»
Для определения состояния поезда или проверки правильности ввода
оперативных изменений о поезде в системе присутствует возможность печати информации о поезде с выводом на печатающее устройство терминала или на автоматизированное центральное печатающее устройство.
Кроме того, в АСУ «ЭКСПРЕСС» ведётся электронный журнал нормы
мест (ЖНМ), который позволяет осуществлять дополнительный контроль
за правильностью ввода оперативных данных. АРМ ЖНМ является средством, позволяющим осуществлять регистрацию данных о состоянии поездной модели совместно с АСУ «ЭКСПРЕСС». Это также позволяет вести контроль за правильностью ввода не только информации, но и интерпретации приходящих документов об изменениях в нормативносправочной информации.
АРМ ЖНМ включает два раздела:
1) условно-постоянная информация (УПИ) – первоначально введённые
данные эталонного файла, т. е. по поезду после перехода на новое расписание;
2) поступившие изменения.
Изменение в данных в автоматическом режиме накладываются на УПИ,
что даёт возможность в режиме реального времени наблюдать за состоянием
поездной модели на любую дату.
18
Из представленного выше технологического и функционального описания сформулируем определение. АСУ «ЭКСПРЕСС» – это человекомашинная система кооперативного пользования, которая имеет в
своём комплексе административные, технологические и технические
средства, способные в режиме реального времени вести обслуживание
пассажиров и управлять процессом пассажирских перевозок [5].
1.3.2. Автоматизированная система управления работой
сортировочных станций
Автоматизированная система управления работой сортировочных
станций (АСУСС) предназначена для [5]:
–автоматизации информационного обслуживания персонала основных
подразделений, участвующих в перевозках;
– создания условий повышения оперативности управления организацией продвижения вагонопотоков;
– автоматизации составления и передачи потребителям отчётных и
учётных форм документации;
– интеграции информации о техническом состоянии вагонов с информацией о размещении их в поездах и на пути станции.
Кроме этого, АСУСС предназначена для:
– уменьшения операций по корректировке информации о вагонах в
моделях станции и в телеграмм-натурных листах, проводимых операторами стационарно-технологического центра (СТЦ) по прибытии и отправлению поездов;
– создания информационной основы для полной автоматизации взаимосвязей между всеми подразделениями станции;
– сокращения времени простоя вагонов на всех участках, где с ними
производится какая-либо работа.
Наряду с этим АСУСС позволяет не только повысить оперативность
управления перемещением вагонопотоков, проходящих через сортировочную станцию, но и сократить время простоя вагонов под операциями.
Итак, АСУСС представляет собой совокупность взаимосвязанных
между собой АРМ, построенных на единой нормативно-справочной и переменной информации.
Сортировочные станции железных дорог оснащены АСУСС с комплексом средств электронной и вычислительной техники.
АСУСС позволяет повысить производительность и качество труда работников СТЦ за счёт:
– автоматизации обработки и хранения данных;
– выдачи поездной документации;
19
– оперативности и рациональности принятия решений по управлению
станцией благодаря автоматизации и оптимизации процесса планирования;
– предоставления рекомендаций по регулированию станционных процессов.
При обслуживании сортировочных станций технологические операции
разрабатываются на основе полного использования данных о перевозочном процессе.
АСУСС позволяет следующее:
– автоматизировать функции обработки и регистрации сведений о составах поездов, их дислокации и прогнозируемом времени прибытия на
станцию;
– осуществлять выполнение контрольных и расчётных операций по
оформлению телеграмм-натурных листов поезда (ТГНЛ) – основного документа, предоставляющего информацию о прибытии поезда и груза, который
используется для оперативного планирования поездной и грузовой работы.
Структура ТГНЛ представлена на рис. 1.10 [5].
Заполнение ТГНЛ на электронно-вычислительных машинах (ЭВМ)
осуществляется в соответствии с «Требованиями к содержанию контроля
телеграмм-натурных листов грузовых поездов, передаваемых на ЭВМ».
ТГНЛ включает сведения о поезде в целом (см. рис. 1.10, а) и о каждом
вагоне (см. рис. 1.10, б).
Информация о поезде включает в себя шифр начала сообщения «( :»
код сообщения «02» а также следующее [5]:
● код станции передачи – 4 знака;
● номер поезда – 4 знака;
● индекс поезда, включающий:
– станцию формирования – 4 знака;
– номер состава по порядку – 2–3 знака;
– станцию назначения – 4 знака.
● признак списывания («голова», «хвост») – 1 знак;
● дату и время отправления поезда:
– число – 2 знака;
– месяц – 2 знака;
– часы – 2 знака;
– минуты – 2 знака.
● условную длину, м, – 3 знака;
● массу брутто, т, – 4–5 знаков;
● отметки:
– код прикрытия – 1 знак;
– индекс негабаритности поезда, состоящий:
– из нижней степени негабаритности – 1 знак;
20
– боковой степени негабаритности – 1 знак;
– верхней степени негабаритности – 1 знак;
– вертикальной сверхнегабаритности – 1 знак.
● живность – 1 знак;
● маршрут – 1 знак.
Номер ви– 1 2
3
4
да шрифта
Количество
2 2 4
4
4
знаков
Пример
2 2 2800 2543 2800
5
6
7 8 9 10 11 12 13 14
–
4
1 2 2 2 2
3
–
Разделитель фраз
Код прикрытия
Индекс
негабаритности
Живность
Маршрут
Масса брутто
Особые
отметки
Условная длина
Признак списывания
Число
Месяц
Часы
Минуты
Дата и время
отправления
Станция назначения
Станция
формирования
Номер состава
по порядку
Индекс
поезда
Номер поезда
Наименование
характеристики
Начало сообщения
Код сообщения
Код станции
передачи сообщения
а
15
16 17
–
4
1 1
2
1
24 2900 1 04 04 10 25 059 3621 0 00201 1 0 ВкПс
Примечание
Разделитель фраз
10 11
12
13
14 15
–
1
1
2/2
2/2
3
–
0
0 00/00 00/00 000 ПРВ ВкПс
Тара вагона
Крупнотоннажные
Номер ви1
2
3 4
5
6
7 8 9
да шрифта
Количество
2–3
7–8
1 3
5
5
4 1 1
знаков
Пример
01 28543460 1 040 82003 16124 29665 0 0
Контейнеры
(числитель
– груженые,
знаменатель
– порожние)
Среднетоннажные
Маршрут, нерабочий парк
Код прикрытия
Негабаритность,
живность, ДБ, НГ
Количество пломб
Код получателя
Код груза
Станция назначения
Особые
отметки
Масса груза, т
Отметка о роликовых подшипниках
Номер вагона
Наименование
характеристики
п/п
б
6
Рис. 1.10. Структура ТГНЛ: а – для поезда; б – для единицы подвижного состава
21
Если длина поезда составляет менее 100 условных вагонов, то впереди
добавляются нули до трех знаков.
Если масса брутто составляет менее чем 1000 тонн, то впереди добавляются нули до четырёх знаков.
Сведения о поезде формируются в целом в виде служебного сообщения: за признаком начала сообщения указывается код сообщения и далее –
через пробелы – данные служебного сообщения в рассмотренном порядке.
Обязательными в служебном сообщении для передачи в ЭВМ являются первые 11 видов шифров, где указаны следующие сведения: об условной длине, массе брутто, коде прикрытия и живности, индексе негабаритности – всё это является необязательным для оперативной передачи посредством ЭВМ и сети передачи данных (СПД).
Сведения о вагонах включают в себя следующие данные [5]:
– номер по порядку – 2–3 знака;
– номер вагона – 8 знаков;
– отметку о роликовых подшипниках – 1 знак;
– массу груза в тоннах – 3 знака;
– станцию назначения – 5 знаков;
– код груза – 5 знаков;
– код грузополучателя – 4 знака;
– особые отметки, включающие:
o маршрут, нерабочий парк – 1 знак;
o код прикрытия – 1 знак;
o негабаритность, живность – 1 знак.
– количество пломб – 1 знак;
– количество среднетоннажных контейнеров – 2 знака;
– количество крупнотоннажных контейнеров – 1 знак;
– тару вагона – 3 знака;
– примечание – 6 знаков.
АСУСС позволяет обеспечить планирование поездообразования с интервалом времени 4–6 часов на основе данных ТГНЛ и телеграмм, а именно:
– сводок на все пребывающие в расчётный период и включаемые в
план поезда;
– информации о положении станции на начало планируемого периода;
– сведений об ожидаемом подходе поездов и нормативно-справочной
информации.
Данные о положении на станции на начало периода планирования содержатся в информационных массивах технологической модели текущего состояния станции и включают сведения о наличии следующего [5]:
22
– составов, ожидающих расформирования в парке прибытия;
– составов своего формирования и транзитных составов в парках станции;
– вагонов на путях сортировочного парка по назначениям плана формирования;
Перед очередным расчётом плана информационно-вычислительный
центр передаёт следующую информацию:
– план прибытия поездов, локомотивов и бригад на очередной период;
– план остановки в резерв и отправления резервом локомотивов и бригад на очередной период;
– сведения об отмене отдельных расписаний в графике отправления
поездов;
– задание на отправление порожних вагонов.
Данные по локомотивам и бригадам, поступающим от дежурного по
локомотивному депо.
Инженеры-технологи станции обеспечивают ввод следующей нормативно-справочной информации, необходимой для планирования:
– таблиц перевода кодов ЕСР в коды формируемых назначений;
– расписания отправления поездов;
– графиковых и максимально допустимых норм весовых норм и длины
составов;
– технологических нормативов времени на выполнение операций по
обработке, расформированию и отправлению поездов;
– данных о специализации сортировочного парка.
Нормативно-справочная информация корректируется при: вводе нового плана формирования и графика движения поездов; вводе нового технологического процесса; изменениях в техническом оснащении станций.
Первоначальное кодирование и ввод нормативов в систему обеспечивают
специалисты вычислительного центра [5].
1.3.3. Автоматизированная система оперативного
управления перевозками
Автоматизированная система оперативного управления перевозками
(АСОУП) – это основная система АСУЖТ в сфере управления перевозочным процессом. Это прогрессивный базовый проект Барыбинского филиала (БФ) ОАО «ВНИИАС» – преемника ПКТБ АСУЖТ.
Общесистемные средства АСОУП создавались централизованно в виде
типовых проектных решений, что позволило унифицировать главные процессы обработки информации в дорожных информационно-вычислительных
центрах. При проектировании системы предусматривался обмен информацией с ГВЦ, ИВЦ соседних дорог (включая железные дороги стран СНГ и
Балтии), с автоматизированными системами нижнего уровня АСУЖТ. Раз23
работка и ввод в эксплуатацию АСОУП обеспечили построение надёжного
фундамента вычислительной сети на железных дорогах России.
Комплекс АСОУП осуществляет следующий сбор данных в режиме
реального времени: о дислокации, состоянии, продвижении поездов, вагонов, локомотивов, контейнеров, отправок грузов. На основе входной информации ставятся прикладные задачи и формируются основы АСОУП –
дорожные базы следующих информационных моделей [5]:
– поездная модель дороги;
– локомотивная модель дороги;
– вагонная модель дороги;
– контейнерная модель дороги;
– отправочная модель дороги;
– модель передаточных ведомостей;
– модель погрузки-выгрузки.
АСОУП относится к центральной части системы управления перевозками и обладает технологией оперативного управления, реализует взаимодействие линейного и дорожного уровней, связь между соседними дорогами, обеспечивает информацией сетевой уровень – центр управления
перевозками (ЦУП) ОАО «РЖД» и диспетчерский центр управления перевозками (ДЦУП).
Использованные для АСОУП общесистемные средства являются общей основой для остальных систем дорожного уровня. Пользователями
системы являются руководители, оперативный персонал ЦУП и ДЦУП,
инженерно-технические работники управления дорог и дирекций, станций
и линейных подразделений дороги.
Прикладные задачи АСОУП [5]:
– ДИСПАРК – автоматизированная система пономерного учёта, контроля дислокации, анализа использования и регулирования вагонным парком на железнодорожном транспорте;
– ДИСКОР – система обработки и выдачи отчётных данных о работе
дороги сети;
– ДИСКОН – автоматизированная система контроля за использованием и продвижением контейнеров (в 1999 г. впервые была осуществлена
реализация средств ведения контейнерных моделей в АСОУП с последующим их массовым внедрением на дорогах РФ);
– ДИСТПС – автоматизированная система управления тяговым подвижным составом;
– АИС ЭДВ – автоматизированная информационная система организации перевозок грузов по безбумажной технологии с использованием электронной накладной;
24
– грузовой экспресс – предназначен для ведения подсистем контроля
за погрузкой экспортных грузов в адрес портов и пограничных переходов
и информационного взаимодействия с автоматизированными системами
регионов припортовых, пограничных станций и регионов примыкания к
крупным промышленным комплексам;
– автоматизированные системы и отдельные АРМ для линейных объектов.
В составе АСОУП реализован электронный документооборот по натурным листам (на базе создания поездных моделей дорог (ПМД)), который
функционирует как трёхуровневая вычислительная сеть по обработке
натурных листов (ГВЦ ОАО «РЖД»; ИВЦ железных дорог; около тысячи
станций, оборудованных АСУ, АРМ и другими абонентскими пунктами с
механизмом информационного взаимодействия всех составляющих).
Основные задачи электронного документооборота:
1) подготовка натурных листов на формируемые поезда;
2) извещение диспетчерского аппарата (в том числе поездного диспетчера (ДНЦ)) о составах поездов;
3) передача ТГНЛ между станциями и дорогами.
Рассмотрим кратко назначение комплексов задач, реализуемых в
АСОУП.
1. Комплекс учёта поездов, вагонов и контейнеров через стыковые
пункты дорог и районов управления (УПВ) предполагает полное удовлетворение потребностей пунктов учёта фиксируемого перехода поездов
между дорогами.
2. Комплекс контроля за соблюдением плана формирования (КПФ) обеспечивает оперативное определение нарушений этого плана. Сведения о
нарушениях выдаются станции в виде специальной справки. Сводные и итоговые справки готовятся и по дороге в целом за сутки, и по периодам суток.
3. Комплекс контроля за соблюдением норм массы и длины поездов
(КВД) включает в себя оперативное выявление неполновесности и неполносоставности поездов, формируемых на станциях, являющихся пунктами
перелома установленных норм массы и длины поезда. Сведения о нарушениях выдаются в виде справки. Сводные и итоговые справки готовятся
по дороге в целом за сутки и по периодам суток.
4. Комплекс прогноза прибытия грузов на станции назначения и грузополучателям (ППГ) включает в себя предварительное и точное информирование станций и грузополучателей о подходе вагонов под выгрузку.
Точное информирование проводится после включения вагона в поезд.
5. Комплекс выдачи технологических документов (ВТД) предусматривает обеспечение основных потребностей станций, отделений и управлений дороги в технологических документах на отдельные поезда.
25
6. Комплекс слежения за специализированным подвижным составом
(СЛЕЖ) предусматривает, в том числе и за выделенными родами грузов.
7. Комплекс оперативного контроля за наличием, состоянием и дислокацией локомотивов грузового движения (ОКДЛ-П) включает: ведение
информационной модели дороги, оперативный контроль за наличием локомотивов, их состоянием и местонахождением.
8. Комплекс оперативного контроля над своевременной постановкой
локомотивов на ТО-2 (ОКДЛ-Р) предусматривает формирование списка
локомотивов-кандидатов на ТО и текущие ремонты.
Комплекс оперативного контроля за дислокацией и работой локомотивных бригад (ОКДБ) включает:
– ведение информационной модели локомотивных бригад дороги;
– оперативный контроль за наличием локомотивных бригад, их состоянием и дислокацией.
На основе ОКДЛ и ОКДБ реализованы информационные технологии
оперативного управления локомотивным парком и бригадами, в том числе
автоматизированное информационное обеспечение работы диспетчерского аппарата центров управления тяговыми ресурсами (ЦУТР).
9. Комплекс оперативного полномерного контроля за погрузкойвыгрузкой вагонов (ОКПВ) включает ведение полномерной информационной модели погрузки-выгрузки вагонов станциями дороги. На основе
этих данных формируются все необходимые учётные и отчётные документы в целях оперативного управления перевозками.
10. Комплекс автоматизированного ведения поездного положения
(КПП) предусматривает подготовку схемы поездного положения и справок о поездном положении на станциях, диспетчерских участках, в отделениях дорог, на участках дорожного диспетчера, а также по наличию поездов, с учётом заданных параметров запросов.
11. Комплекс задач контроля за работой замкнутых кольцевых маршрутов (УРЗМ) обеспечивает мониторинг кольцевых маршрутов.
12. Комплекс контроля за погрузкой и продвижением маршрутов
(СЛЕЖ-М) предусматривает подготовку данных об отправлении и проследовании отправительских и ступенчатых маршрутов по станциям дороги за отчётные сутки и за отдельные периоды суток.
Наиболее важным приложением является информационное взаимодействие с иностранными железными дорогами на основе международных
стандартов EDIFACT (Electronic Data Interchange for Administration,
Commerce, and Transportation – Электронный обмен данными для администрации, торговли и транспорта).
26
С развитием АСОУП стало возможным создание автоматизированного
банка данных парка вагонов (АБД ПВ), который обеспечивает информационную поддержку при разделе вагонного парка между государствами и
вводом взаиморасчётов за пользование «чужими» вагонами.
На основе АБД ПВ и ВМД и информационных ресурсосберегающих
технологий в первой очереди системы ДИСПАРК обеспечено следующее [5]:
– функционирование системы взаиморасчётов между государствами за
пользованием вагонами;
– раздельное управление парками своих и «чужих» вагонов;
– повышенная сохранность собственного инвентарного парка;
– проведение работ по созданию новой системы обслуживания и ремонта вагонов (с учётом фактических объёмов работы);
– осуществление контроля за использованием собственных вагонов;
– соблюдение сроков доставки грузов в вагонах и т. д.
АСОУП располагает необходимой информационной базой для внедрения управляющих режимов, обеспечивающих через диспетчерский аппарат ДЦУП и аппарат дорожного центра фирменного транспортного обслуживания ДЦФТО соблюдение всех необходимых условий перевозок
(включая соблюдение сроков доставки, доставку по специальному графику, исключение несанкционированных переадресовок грузов и т. п.).
На первом этапе создания АСОУП были реализованы модели поездов,
локомотивов и специального подвижного состава. АСОУП открыла широкие возможности для совершенствования управления эксплуатационной
работой дорог. Кроме того, она позволила руководству и оперативному
персоналу магистралей получать целостное представление об эксплуатационной обстановке на контролируемых полигонах в моменты, близкие к
реальному времени.
Для этого пользователям были предоставлены следующие данные:
– о наличии, размещении и состоянии вагонных парков;
– перемещении и дислокации поездов;
– наличии, дислокации и состоянии локомотивов;
– погрузке, выгрузке;
– и о другом.
Более того, появились возможности прогнозирования и оперативного
планирования предстоящей работы. Способность решать некоторые прикладные задачи позволила системе контролировать соблюдение технологической дисциплины, принимать оперативные меры для ликвидации выявленных нарушений. Наряду с этим АСОУП обеспечила выдачу оперативным работникам станций, ДЦУП и управлениям дорог комплекта тех27
нологических документов по каждому поезду. АСОУП стала основой для
создания ряда новых автоматизированных систем и комплексов задач в
системе управления перевозочным процессом.
Унификация основных проектных решений с использованием информационного, программного и технического обеспечения открыла широкие
возможности для быстрого тиражирования и внедрения системы на сети
железных дорог. В полном объёме технорабочий проект на АСОУП был
завершён в июле 1982 г., а уже в декабре следующего года система была
сдана в промышленную эксплуатацию на Северной дороге.
На современном этапе в состав АСОУП вошли следующие системы
и комплексы выполняемых задач [5]:
– автоматизированный банк данных инвентарного парка вагонов железных дорог и вагонов, принадлежащих предприятиям и другим организациям (АБД ПВ), имеющий в своём составе информационную систему
определения собственника вагонов (СОСВАГ);
– автоматизированный банк данных собственных вагонов, включающий в себя данные о районах курсирования и иных условиях эксплуатации собственных вагонов (АБД СВ);
– автоматизированный банк данных арендованных вагонов, включающий в себя сведения об условиях эксплуатации этих вагонов (АБД АВ);
– автоматизированный банк данных инвентарного парка контейнеров
(АБД ПК);
– автоматизированный банк данных вагонов инвентарного парка, собственных и арендованных (АБДПВ на реляционной базе данных (DB2)).
В состав АСОУП входит около шести тысяч программ и ста пятидесяти
томов технической документации. На каждом ИВЦ (за редким исключением) функционирует уникальный набор функций АСОУП. Это накладывает
дополнительные трудности на сопровождение, так как БФ ВНИИАС фактически сопровождает 17 различных АСОУП на территории России и 14 –
на территории стран ближнего зарубежья.
К сожалению, АСОУП обладает существенным недостатком: её база
данных закрыта для других автоматизированных систем. Вследствие этого
при создании информационных и управляющих систем долгое время приходилось строить для каждой собственную базу данных («под себя»), хотя
единственным средством, объединяющим все данные от первоисточников,
т. е. линейных подразделений, является АСОУП.
Статистика показывает, что 69 % всего выхода АСОУП направлено на
поддержание локальных баз данных. Каждая автоматизированная система,
получая результаты из АСОУП, обрабатывает их по собственным алгоритмам и, как следствие, на всех уровнях управления имеются разные
28
данные об одних и тех же событиях. Для сходимости баз данных тратятся
большие ресурсы, однако результат остается неутешительным. На протяжении нескольких лет проводилась огромная работа в рамках системы
ДИСПАРК по сходимости вагонных моделей дорожного и сетевого уровней, что позволило обеспечить почти полную сходимость, однако расхождения все-таки есть. Это связано как с ошибками в программном обеспечении, так и с различным толкованием одних и тех же ситуаций.
На протяжении 15 лет поэтапно разрабатывается и внедряется
БД АСОУП на DB2 (база данных АСОУП-2), которая ведётся на основе
информации АСОУП, с переводом на неё прикладных комплексов АСОУП. В перспективе планируется полностью ввести базу данных АСОУП-2
(БД АСОУП-2) взамен АСОУП. Такая стратегия выбрана, в первую очередь, в целях обеспечения открытости БД АСОУП, что позволило разработать и внедрить автоматизированные системы дорожно-сетевого уровня
СИРИУС, ОСКАР-М и другие, функционирующие на основе БД АСОУП-2.
При этом следует отметить, что БД АСОУП-2 функционально намного
превосходит БД АСОУП, являясь единой дорожно-сетевой базой данных.
БД АСОУП-2 включает в себя оперативную, прогнозную, архивную, плановую и нормативную составляющие по всем объектам слежения – поезд,
вагон, контейнер и т. д. При этом некоторые элементы базы данных или
средства их ведения со временем могут модифицироваться [5].
Архитектура БД АСОУП-2 строится по принципу идентичных структур на дорожном и сетевом уровнях. Выполнение этого принципа позволит кардинально перестроить разработку: перейти от горизонтального
принципа к вертикальной реализации технологий. В единую дорожносетевую базу данных входят динамические модели: поездная, вагонная,
локомотивная, бригадная, контейнерная, отправочная, модель заявок. Эти
модели с максимальной детализацией обеспечивают пользователей информацией о динамике продвижения единиц транспортного потока – поездов, вагонов, локомотивов, поездо-, вагоно- и грузопотоков.
Совокупность таблиц единой дорожно-сетевой базы данных на DB2
является моделью, обеспечивающей не только ведение цепочек операций
со всеми объектами перевозочного процесса, но и единство в подготовке
отчётных данных. При этом следует иметь в виду, что когда речь идёт о
базе данных АСОУП и взаимодействии со смежными системами, то подразумевается только небольшая составляющая БД АСОУП-2. Принципиальная схема построения БД АСОУП-2 представляет собой интеграционную информационную среду всех систем перевозочного процесса. Принципиальное отличие от существующей БД АСОУП состоит в том, что, если информация необходима для решения более чем одной задачи, она
должна находиться в БД АСОУП-2.
29
При таком построении нет необходимости стыковать различные системы
между собой и организовывать свои правила обмена. Поэтому разработки
ведутся именно в этом направлении, чтобы сделать БД АСОУП-2 эталоном
(первичной базой данных) по всем эксплуатационным показателям. При таком подходе будет реализована единая дорожно-сетевая база данных, связанная с эксплуатацией подвижных единиц, что особенно важно в условиях
разделения эксплуатационной и ремонтной составляющих [5].
Следует заметить, что информация БД АСОУП-2 должна использоваться другими автоматизированными системами – ЭТРАН, АСУТ, АСУВ
и т. п. Сегодня на сети уже внедрено ведение БД АСОУП-2 на основе информации АСОУП, а все остальные элементы практически находятся в
стадии реализации. Переменная часть единой дорожно-сетевой базы данных на DB2 содержит: таблицы текущего состояния и тематические, перечень функциональных задачи, архивы тематических таблиц дорожного
уровня и таблиц функциональных задач.
Таблицы текущего состояния и тематические таблицы предназначены
для отражения актуальных данных о поездах, вагонах, контейнерах, локомотивах, бригадах, отправках, а также истории этих объектов в течение
текущих и последних отчётных суток.
Кроме того, таблицы содержат всю имеющуюся в АСОУП информацию.
Первоочередной задачей по созданию БД АСОУП-2 и прикладных
комплексов на её основе является реализация системы взаимодействия с автоматизированными системами других видов транспорта,
т. е. это включает [5]:
– создание информационной основы для функционирования логистических центров;
– обработку в АСОУП-2 входного потока сообщений, прошедших логический контроль в АСОУП;
– разработку автоматизированной системы контроля функционирования эталонов программ и нормативно-справочной информации в АСОУП
и АСОУП-2 на сети ОАО «РЖД»;
– создание автоматизированной системы управления погрузкой и продвижением выделенных категорий вагонов;
– создание информационно-справочной системы контроля за ходом
исполнения заявок грузоотправителей.
Намечено реализовать новую технологию ведения существующей сетевой базы данных на DB2 (на основе БД АСОУП-2) и автоматизированную систему для эффективного управления локомотивами и бригадами на
уровнях ЦУП ОАО «РЖД», ДЦУП, ЦУТР, ДС, ТЧ.
30
В ближайших планах предстоит:
– создание первой очереди информационно-аналитической системы
мониторинга перевозочного процесса (ДИСКОР-2);
– автоматизация переписи контейнеров на базе номерных контейнерных моделей железных дорог;
– оперативный контроль и анализ выполнения тарифных и эксплуатационных тонно-километров;
– исключение из обращения вагонов, с которыми долгое время не производятся грузовые операции;
– реализация новой технологии централизованного формирования дорожно-сетевой корпоративной оперативной отчётности по перевозочному
процессу [5].
1.3.4. Диалоговая информационно-справочная система контроля
и управления оперативной работой дорог
ДИСКОР представляет собой систему, которая связывает комплексы
АСОУП, интегрированную обработку маршрута машиниста (ИОММ),
«ЭКСПРЕСС», единый комплекс интегрированной обработки дорожной ведомости (ЕК ИОДВ), а также различные средства программирования. На основе современных технологий («клиент-сервер» и Intranet) ДИСКОР позволяет получать сведения об основных показателях работы дороги, таких как:
погрузка, выгрузка, работа подвижного состава, приём и сдача вагонов и т. д.
ДИСКОР предоставляет доступ к информации в форме выходных таблиц по дате формирования и названию документа, а также даёт возможность проводить ретроспективный анализ показателей как в графической,
так и в аналитической форме.
ДИСКОР функционирует на основе WEB-технологий, что существенно
упрощает процесс установки и конфигурирования клиентских АРМ. В качестве универсального ПО используется программа просмотра WEB
(например, MS Internet Explorer). Сами же программные модули и их
настройки хранятся на сервере и устанавливаются пользователям по мере
обновления версий автоматически.
ДИСКОР является открытой как для разработки новых форм, так и для
добавления новых функциональных возможностей. Первое возможно благодаря использованию специализированных средств разработки выходных
форм и гибкой настройки клиентского программного обеспечения, второе
– посредством предоставления разработчику специализированного программного интерфейса. В качестве примера можно привести интеграцию
системы публикации выходных форм ДИСКОР с системой mainframe. Сис31
тема публикации ДИСКОР функционирует как её расширение, что позволяет пользователю из одного программного средства получать доступ как
к данным ДИСКОР, так и к входным её формам на mainframe.
Использование универсальных баз данных позволяет расширять спектр
обрабатываемой информации путём интегрирования ДИСКОР с другими
информационными системами железной дороги. Примером тому является
исходная форма «Сравнение ОКПВ и ДИСКОР», для формирования которой используются данные систем ДИСКОР и АСОУП. Программа интегрирована с системой редактирования электронных таблиц Excel, что позволяет создавать отчётные формы и использовать данные системы в качестве основы для специфичных расчётов [5].
ДИСКОР способна обеспечить решение трех подзадач:
1) информационно-справочную поддержку управления эксплуатационной работой (АДС);
2) контроль за погрузкой промышленными предприятиями;
3) информационно-справочную поддержку системы управления перевозками внешнеторговых грузов.
База данных ДИСКОР предназначена для хранения непервичных событий (например, погрузка конкретного вагона), а уже агрегированных
данных (в основном отчётных показателей). Для идентификации данных
введено понятие «показатель». Каждому показателю присвоен условный
номер (в диапазоне от 0 до 32000), кроме того, он может быть уточнён четырьмя дополнительными характеристиками (не считая ответной даты).
Специальным уточнением является дополнительная характеристика показателя, по которой определяется временная величина хранимых данных:
● за фактическое отчётное число;
● за первую половину суток;
● за накопление факта с начала месяца;
● а также плановые показатели:
– суточный план;
– месячный план по коэффициенту;
– план начала суток и конца отчётных суток;
– норма в среднем в сутки;
– выполнение за прошлый год.
Использование этой дополнительной характеристики показателя позволяет проводить аналитические расчёты.
База данных ДИСКОР состоит из множества таблиц, но основной является та, в которой содержатся значения показателей за всё время хранения. Часть данных этой таблицы является первичной и без каких-либо изменений переписывается из различных комплексов (или вводится вруч32
ную), но бо́льшая часть является расчётной. Эти показатели заносятся в
таблицу программами расчёта, в том числе и простым суммированием
(с начала месяца и т. п.).
В целях обеспечения одноразового сбора информации в ДИСКОР используется система передаточных файлов. В качестве таких файлов в основном выступают специально созданные структурированные текстовые
файлы, для формирования которых разработаны программы в рамках
комплексов задач. В качестве передаточных файлов также выступают таблицы Excel, которые отображаются в виде задач отчётных форм.
Передаточные файлы ДИСКОР формируются в следующих комплексах:
АСОУП, ИОММ, ЕК ИОДВ, «ЭКСПРЕСС», АСУ вагонного хозяйства.
Что касается выходных форм, то доступ к функциям ДИСКОР осуществляется посредством клиентской части системы. Одной из основных
возможностей ДИСКОР является разработка и предоставление пользователю ежедневно обновляемых выходных форм.
Для просмотра выходных форм пользователю достаточно в главном окне
программы выбрать необходимую форму и нажать на кнопку «Запрос» или
«Excel»: она будет открыта в новом окне программы (WEB или Excel).
Для создания форм используются специализированные прикладные
средства, схожие с широко распространёнными программами создания
электронных таблиц. Основным отличием является возможность использования в расчётных формулах значений из базы данных ДИСКОР, а также их производных (среднесуточное, накопительное и т. п.). Язык написания форм основан на языке ДИСКОР mainframe, это позволяет технологам, имеющим опыт работы с ДИСКОР на mainframe, разрабатывать выходные формы для этой системы.
При выполнении ретроспективного анализа показателей работы дороги
используется программа анализа показателей ДИСКОР. После нажатия
кнопки «Анализ» данная программа позволяет пользователю выбрать анализируемый параметр, параметр зависимости и временной интервал. Для
пользователей с высокими требованиями к выходной информации предоставляется возможность создать свои личные выходные формы. Формы
централизованно хранятся на сервере, доступ к ним осуществляется вне
зависимости от рабочего места. Интерфейс окна редактирования личных
форм в общем виде повторяет интерфейс программы редактирования выходных форм. Основное отличие – возможность не только выбирать показатели системы из древовидного списка ДИСКОР, но и задавать их в более ясном для пользователя виде.
Кроме того, есть возможность локального сохранения личных форм
(для обмена между пользователями), а также использования их в качестве
33
общих форм системы. Это позволяет пополнять набор форм системы из
наиболее удачных личных.
Справочник ДИСКОР. ДИСКОР обладает такой функцией, как справочник, которая позволяет оперативно получать информацию о значении
того или иного показателя (или групп показателей), а также проводить
анализ их иерархии (показателей).
Кроме просмотра значений и анализа показателей, справочник ДИСКОР
предоставляет возможность создания выходных форм путём группировки
результатов расчёта различных показателей. Созданные формы можно сохранять в личных формах для дальнейшей доработки.
В целях создания и редактирования древовидного списка показателей,
применяемого в формах «Анализ», «Личные формы» и «Справочник», используется специализированная программа, которая позволяет поставить в
соответствие понятному для пользователя названию (например – «Погружено вагонов по ДЦС-1») формулу на языке ДИСКОР. При этом существует возможность объединять показатели в логические иерархии для
облегчения их поиска и формирования выходных форм в справочнике.
Публикация ДИСКОР. Модуль публикации ДИСКОР позволяет получить доступ к выходным формам данных о работе дороги, формируемых
на mainframe. Работа с этими формами аналогична работе с основными
формами ДИСКОР. Пользователю достаточно выбрать необходимую
форму из списка и нажать кнопку «Просмотр». Модуль публикации даёт
дополнительную возможность формирования набора личных форм. После
нажатия кнопки «Избранное» на экран выводится форма редактирования
избранных форм. Добавляя в список «Избранные формы», наиболее часто
используемые, пользователь имеет возможность быстрого доступа к ним
через меню «Публикация ДИСКОР, личные формы» дерева форм клиентской программы ДИСКОР.
Рассмотрим состав комплекса технических и программных средств
ДИСКОР.
В комплекс технических средств ДИСКОР входят [5]:
– система телеобработки данных;
– концентратор информации;
– концентратор информации локальной сети;
– сервер баз данных, www-сервер;
– маршрутизатор.
Комплекс программных средств ДИСКОР включает в себя следующие
модули:
– программы формирования вводимых макетов и файла передачи на
ПЭВМ;
34
– программу настройки системы ДИСКОР;
– программу получения макетов ДИСКОР;
– программу преобразования и внесения макетов в базу данных;
– программу получения, преобразования и загрузки в базу данных файла,
генерации и печати отчёта;
– программу печати;
– программу получения, преобразования и загрузки в базу данных информации ОКПВ;
– программу просмотра базы данных ДИСКОР;
– программу описания получаемых макетов;
– программу создания выходных форм ДИСКОР;
– программа настройки дерева показателей ДИСКОР;
– серверную часть программы генерации выходных форм и выдачи показателей ДИСКОР;
– клиентскую часть генерации выходных форм и выдачи показателей
ДИСКОР.
Рекомендуемая литература: [1, 5] (см. Библиографический список).
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Приведите определение понятия АСУЖТ.
2. Какие задачи выполняет АСУЖТ?
3. Какие комплексы информационных технологий включает в себя
структура информатизации железнодорожного транспорта в соответствии
с Концепцией информатизации железнодорожного транспорта, принятой
МПС в 1996 г.?
4. Какие системы железнодорожного транспорта реализуют функции
АСУЖТ и в чём их основное назначение?
5. Дайте определение понятия АСУ «ЭКСПРЕСС».
6. Какие задачи выполняет АСУ «ЭКСПРЕСС»?
7. Какие функции выполняет АСУ «ЭКСПРЕСС»?
8. Назовите подсистемы АСУ «ЭКСПРЕСС». Для чего они предназначены?
9. Для внесения оперативных корректировок какие файлы поездной
модели имеются в составе системы АСУ «ЭКСПРЕСС»?
10. В каком случае применяются файлы поездной модели?
11. Каким образом осуществляется ввод данных о поезде в АСУ «ЭКСПРЕСС»?
35
12. Сколько уровней для обработки информации включает в себя
структура вывода нормативно-справочной информации?
13. Объясните, для чего предназначены уровни обработки информации
структуры вывода НСИ?
14. Перечислите, что позволяет осуществлять оперативный ввод информации о поезде, «нитке», вагоне?
15. С какой целью ведётся электронный журнал нормы мест АРМ?
Какие разделы он включает?
16. Назовите основной раздел программы АРМ «Вагоны с местами» и
подразделы, входящие в него?
17. Охарактеризуйте каждый подраздел АРМ «Вагоны с местами», т. е.
для чего они предназначены?
18. Перечислите, что должна включать в себя информация в ТГНЛ о
поезде, при этом укажите количество знаков, которые соответствуют каждой позиции (перечню).
19. Перечислите, что должна включать в себя информация в ТГНЛ о
вагоне, при этом укажите количество знаков, которые соответствуют каждой позиции (перечню).
20. Каким образом обозначается начало и конец сообщения в среде
программного обеспечения АСУСС?
21. Где содержатся данные о положении на станции на начало планируемого периода?
22. Какие сведения перед очередным расчётом плана передаёт ИВЦ?
23. Каким образом передаются данные о локомотивах и локомотивных
бригадах поездной работы на станцию?
24. Дайте определение понятия АСОУП.
25. Какие информационные модели включает в себя АСОУП?
26. Перечислите прикладные задачи, выполняемые АСОУП.
27. Кем обеспечивается ввод нормативно-справочных данных, необходимых для планирования?
28. Назовите основные задачи электронного документооборота.
29. Каково назначение комплексов задач АСОУП? Что входит в комплекс задач, связанных с различными видами контроля?
30. Назовите достоинства (уникальные возможности), которыми обладают АСОУП?
31. Каким существенным недостатком обладает АСОУП?
32. Когда корректируется нормативно-справочная информация?
33. Что представляет собой ДИСКОР? Какие сведения она позволяет
получать?
34. Каково назначение ДИСКОР?
36
35. На базе каких систем работает ДИСКОР?
36. Каково предназначение модуля публикации ДИСКОР? Какую дополнительную возможность он даёт пользователю?
37. Что входит в комплекс технических средств ДИСКОР?
38. Какие комплексы программных средств включает ДИСКОР?
2. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ВЕДЕНИЯ
И АНАЛИЗА ГРАФИКА ИСПОЛНЕННОГО ДВИЖЕНИЯ
2.1. Цель внедрения автоматизированной системы ведения
и анализа графика исполненного движения
Целью разработки автоматизированной системы ведения и анализа графика исполненного движения (ГИД «Урал-ВНИИЖТ») является:
– автоматизация информационного обеспечения дежурно-диспетчерского аппарата;
– повышение уровня эксплуатационной работы путём автоматизации
рутиной части работы ДНЦ и дежурного по станции (ДСП), а также включения в систему новых функций, основанных на современных информационных компьютерных технологиях;
– автоматизация прогнозирования предстоящей поездной работы;
– оперативный анализ исполненной эксплуатационной работы.
Для достижения указанных целей в ГИД «Урал-ВНИИЖТ» реализуются:
– автоматизированное ведение графика исполненного движения;
– быстрый доступ к информации о поездах, составах поездов и локомотивах;
– выдача поездного положения в графических и табличных формах;
– отображение на экране ПЭВМ текущей ситуации на станциях и перегонах (табло диспетчерского контроля);
– отображение информации от аппаратуры диагностической информационной системы контроля (ДИСК) на графике и табло диспетчерского
контроля;
– контроль за дислокацией и состоянием локомотивов;
– учёт и анализ выполнения графика, участковой скорости, массы и
длины грузовых поездов и их простоя на технических станциях;
– автоматизированное ведение журнала диспетчерских распоряжений
(ДУ-58);
– ведение книги выдачи предупреждений на поезда (ДУ-60);
37
– архивация графика, данных средств сигнализации, централизации и
блокировки (СЦБ) и приказов ДНЦ;
– формирование на рабочем месте ДСП сообщений для АСОУП об
операциях с поездами;
– работа по запросу с системой АСОУП [4].
2.2. Функции системы ГИД «Урал-ВНИИЖТ»
ГИД «Урал-ВНИИЖТ» осуществляет следующие функции:
– прогнозирование поездной, грузовой и местной работы на обслуживаемых полигонах;
– оперативное планирование показателей эксплуатационной работы;
– контроль за эксплуатационной деятельностью и выполнением плановых показателей;
– диспетчерское регулирование;
– учёт и анализ параметров исполненного движения.
ГИД «Урал-ВНИИЖТ» является 32-разрядным Windows-приложением.
Имеется шлюз для обмена данными между оперативными и SQL-базами,
построенными на стандартных СУБД. Наличие DOS-версии позволяет использовать для оснащения рабочих мест системы практически любую существующую на дорогах вычислительную технику.
Важной функцией системы является следующий анализ: выполнения
графика движения поездов, массы и скорости движения поездов, формирования неполновесных и неполносоставных поездов, простоев поездов на
технических станциях, нарушений специализации приёмо-отправочных
путей станций при пропуске поездов, использования локомотивов и пометок, введённых дежурным персоналом, и предупреждений на поезда.
В ГИД «Урал-ВНИИЖТ» максимально автоматизированы вспомогательные функции по ведению и составлению учётных и отчётных форм
хозяйства управления перевозками, в том числе:
– по ведению автоматизированного графика исполненного движения
поездов;
– формированию макетов сообщений для АСОУП и других систем;
– вводу заявок на выдачу предупреждений и их бланков на поезда.
В системе ГИД «Урал-ВНИИЖТ» имеется функция расчёта средней
массы, длины и скорости поездов для дороги и её подразделений за смену,
сутки и иной заданный период.
В анализ включаются поезда с номерами (по последнему сообщению)
в диапазонах: 1001–2998 – сквозные; 3001–3398 – участковые; 3401–3898
– местные.
38
Период и объект, подлежащие анализу, пользователь указывает в панели «Настройка таблицы результатов анализа».
Накопление данных (расстояние и тонно-километры) производится последовательно по расписанию поезда, с учётом изменения массы в пути
следования.
Средняя масса вычисляется делением тонно-км на поездо-км, а участковая скорость – делением поездо-км на суммарные поездо-часы нахождения поездов на участке, с учётом стоянок их на промежуточных станциях, но без учёта стоянок на технических станциях. Для определения того,
является ли станция технической, следует исходить из поездо-участка, по
которому движется поезд. При расчёте технической скорости из времени
нахождения поезда на участке исключаются все стоянки на станциях (как
на технических, так и на промежуточных).
Следовательно, техническая скорость определяется делением суммарных поездо-км на суммарные поездо-часы в движении, с учётом затрат
времени на разгоны и торможения.
При расчёте маршрутной скорости во время следования поезда включаются все стоянки от момента отправления со станции формирования до
момента прибытия на станцию расформирования. Маршрутная скорость
всегда не выше участковой.
В списке поездов номер поезда выделяется жёлтым цветом, если обнаружены дефекты в его расписании.
После значения участковой скорости Vуч ставится «*» в случае неточного её расчёта (из-за разрыва в расписании не удалось полностью вычислить время в ходу, либо из-за дефекта файла «poezdo_u» не установлен
факт технической стоянки).
В графе «П» ставится «V», если имеются пометки, привязанные к данному поезду. «V» выделяется жёлтым цветом, если пометка связана с отказом технических средств (ОТС) [4].
2.3. Структура ГИД «Урал-ВНИИЖТ»
В состав системы ГИД «Урал-ВНИИЖТ» входят следующие функциональные подсистемы [4]:
– получения информации с устройств СЦБ о состоянии (занятость или
свободность) изолированных участков, путей на станциях и перегонах; о
показаниях входных и выходных светофоров; об установке маршрутов
приёма и отправления; о положении стрелок;
– отображения в реальном времени на экранах ПЭВМ пользователей
графика исполненного движения и табло диспетчерского контроля;
39
– обмена информацией между ПЭВМ ДНЦ и ДСП;
– формирования для АСОУП сообщений об операциях с поездами;
– обмена информацией между ГИД «Урал-ВНИИЖТ» и АСОУП.
Структурными подсистемами ГИД «Урал-ВНИИЖТ» являются:
– подсистема ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ДНЦ/ДСП;
– подсистема дорожного диспетчера (ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ДГП);
– подсистема управления движением (ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ЦД).
Цель создания подсистемы – автоматизация процессов диспетчерского управления поездной работой на полигоне дороги.
Для достижения этой цели в подсистеме реализуются:
– ведение сокращённого графика исполненного движения;
– ведение поездного положения;
– ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ДГП и взаимодействие с АСОУП и АСУСС.
Подсистема ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ДГП обеспечивает:
– автоматизированное получение информации о поездной работе из
АСОУП;
– отображение в реальном времени на экранах ПЭВМ ДГП сокращённого графика движения и поездного положения;
– получение информационно-справочного материала из АСОУП и
АСУСС.
ГИД «Урал-ВНИИЖТ» использует в качестве исходной информации
АСУСС и АСОУП.
Цель разработки ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ДНЦ/ДСП – повышение уровня эксплуатационной работы путём автоматизации рутинной части работы
ДНЦ и ДСП, а также включение в систему новых функций, основанных на
современной компьютерной технологии.
Основные функции, направленные на достижение целей следующие:
– автоматизированное ведение графика исполненного движения;
– быстрый доступ к информации о поездах, составах поездов и локомотивах;
– выдача поездного положения в графических и табличных формах;
– отображение на экране программной электронно-вычислительной
машины (ПЭВМ) текущей ситуации на станциях и перегонах (табло диспетчерского контроля);
– отображение информации от аппаратуры диагностической информационной системы контроля (ДИСК) на графике и табло диспетчерского
контроля;
– контроль за дислокацией и состоянием локомотивов;
– учёт и анализ выполнения графика, участковой скорости, массы и
длины грузовых поездов и их простоя на технических станциях;
40
– автоматизированное ведение журнала диспетчерских распоряжений
ДУ-58 (1-я очередь);
– ведение книги выдачи предупреждений на поезда (ДУ-60);
– архивация графика, данных СЦБ и приказов ДНЦ;
– формирование на рабочем месте ДСП сообщений для АСОУП об
операциях с поездами;
– работа по запросу с системой АСОУП [4].
2.4. Входные данные ГИД «Урал-ВНИИЖТ»
Информационное обеспечение рабочих мест системы ГИД «УралВНИИЖТ» одинаковое на всех уровнях управления.
Всем пользователям предоставляется единый набор функциональных
возможностей с выводом информации в наиболее удобном для каждого из
них виде. Возможны быстрая установка новой версии и обновление нормативно-справочной информации на рабочих местах.
Для ведения базы данных ГИД используется следующая оперативная
входная информация:
– с устройств СЦБ;
– сообщения из АСОУП;
– с рабочих мест ГИД «Урал-ВНИИЖТ» (АРМ ДНЦ, АРМ ДСП).
В ГИД «Урал-ВНИИЖТ» содержатся оперативные данные о поездах, локомотивах и локомотивных бригадах за текущие и истёкшие сутки. Дополнительно на основе натурных листов поездов возможно получить данные о вагонах и перевозимых в них грузах, которые чаще всего необходимы оперативному персоналу и руководящему персоналу управлений железных дорог
и дирекций ОАО «РЖД». Использование ГИД «Урал-ВНИИЖТ» в несколько раз ускоряет доступ к различной оперативной и нормативно-справочной информации.
В ГИД «Урал-ВНИИЖТ» реализована возможность ввода и корректировки оператором следующих основных видов информации:
– расписание поезда;
– пометки на поле графика;
– предупреждения.
Ввод информации о расписаниях поездов допускается только с АРМ ДСП
или АРМ ДНЦ [4].
41
2.4.1. База данных ГИД «Урал-ВНИИЖТ»
База данных ГИД «Урал-ВНИИЖТ» включает:
– главную базу в локальной сети ЦУП-ИВЦ дороги во взаимодействии
с АСОУП, устройствами СЦБ и АРМ ДНЦ, ДСП;
– необходимое количество локальных копий основной базы или её
фрагментов на рабочих местах, подключенных к ГИД «Урал-ВНИИЖТ»
через низкоскоростные каналы.
Локальные копии поддерживаются копированием потока сообщений,
используемых для ведения основной базы.
База данных позволяет иметь доступ не только к удалённым рабочим
местам, но и ко всем необходимым данным из базы ГИД «УралВНИИЖТ», не создавая дополнительных нагрузок диспетчерского аппарата и дублирования информации.
Однако такая организация требует строгой структуризации объектов
управления и видов сообщений при ручном вводе информации.
Система организации данных и программное обеспечение ГИД
«Урал-ВНИИЖТ» позволяют организовать необходимое количество копий
базы данных, поддерживаемых через каналы с невысокой пропускной способностью, а также подключение как к главной копии базы, так и к локальным копиям базы рабочих мест по каналам с достаточной пропускной способностью. При этом функциональный состав АРМ является практически независимым от того, к какой базе подключен АРМ (к основной или её копии).
Программное обеспечение ГИД «Урал-ВНИИЖТ» устроено таким образом, что все её функции базы данных выполняются одной программой.
Достоинством использования базы данных ГИД «Урал-ВНИИЖТ» является её непрерывное функционирование для круглосуточного информационного обеспечения АРМ диспетчера.
Однако для этого требуется соблюдать следующие условия:
1. Копия базы должна поддерживаться строго в соответствии с текущим моментом времени, а выключение ведущего компьютера ГИД
«Урал-ВНИИЖТ» приведёт к «замораживанию» состояния базы на моменте остановки.
2. Сообщения, направляемые для ведущего компьютера ГИД
«Урал-ВНИИЖТ», начинают накапливаться в СПД и могут быть утеряны,
вследствие этого, копия базы данных станет несоответствующей по содержанию главной базе [4].
42
2.4.2. Автоматизированные рабочие места ГИД «Урал-ВНИИЖТ»
Программно-технический комплекс (ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ПТК) используется в автоматизированных рабочих местах ДСП, ДНЦ, ДГП и ЦДГП.
С помощью АРМ ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ПТК можно выполнять следующие укрупнённые функции:
– вести сокращённый график исполненного движения поездов на основе комплекса АСОУП и подробный – на основе информации с устройств
СЦБ и ручного ввода;
– вести упрощённый станционный график (без сортировочной работы)
– с помощью знаков, «привязанных» к поездам;
– контролировать нагоны и увеличение опозданий поездов;
– разрабатывать вариантные графики на периоды предоставления
«окон» для ремонтно-путевых работ;
– показывать на табло диспетчерского контроля движение поездов и
локомотивов по стрелочным секциям станций и блок-участкам перегонов;
– вести поездное положение на объекте управления, контролировать
обмен поездами по внешним и внутренним стыковым пунктам за любой
установленный пользователем период времени в течение последних
двух–трех суток;
– контролировать наличие и дислокацию локомотивов и локомотивных
бригад, прохождение локомотивами технического обслуживания ТО-2 и различных видов ремонта, пробег локомотивов после последнего вида ремонта;
– контролировать ход развоза и передачи местного груза;
– вводить сообщения на операции с поездами и локомотивами;
– осуществлять поиск поездов, локомотивов и вагонов в базах системы;
– вводить заявки на предупреждения, автоматически отражать их на
графике поездного диспетчера, получать из системы готовые бланки предупреждений на поезда [4].
2.4.2.1. Автоматизированное рабочее место поездного диспетчера
в сфере работы ГИД «Урал-ВНИИЖТ»
Поездной диспетчер в автоматизированном графике может выполнять следующие операции:
– корректировать тип, время, место операции;
– производить «склейку» разорванных и «разрезание» неправильно
«склеенных ниток»;
– вводить новую «нитку»;
– присваивать или менять номер поезда.
43
Правильное ведение трафика заключается в обеспечении подробным
расписанием каждой «нитки» с полной информацией о поезде.
В меню можно получить необходимые пользователю данные о расписании движения поезда, в том числе о плановых операциях в пути следования, о натурном листе, роде груза в вагонах состава поезда, а также дополнительные сведения о составе поезда и др. После получения необходимых данных в виде списка система выдаёт новое меню, детализирующее и уточняющее полученный список.
В зависимости от решаемых задач диспетчер может сам устанавливать
показ только тех «ниток», с которыми он предполагает работать.
Предусмотрены настройки отображаемых «ниток» поездов по следующим фильтрам [4]:
– нечётным, чётным, всем;
– следующим только в указанных направлениях;
– не проходящим через некоторые «запретные» пункты (для фиксации
движения в узлах и при наличии обходов);
– пассажирским (можно только опаздывающим или имевшим опоздания более установленным пользователем величины);
– пригородные;
– грузовым (можно только с одним из указанных свойств или с их сочетанием);
– с несколькими локомотивами;
– с порожними вагонами;
– в диапазоне номеров;
– условной длины в диапазоне условных вагонов;
– в диапазоне определённой массы;
– с суточным пробегом;
– с вагонами по роду подвижного состава, с указанием порогового значения вагонов;
– с местными вагонами;
– с условными машинными номерами;
– локомотивы;
– хозяйственные поезда.
Для удобства восприятия «ниток» графика можно отключать показ
времени проследования поездами раздельных пунктов, а также изменять
толщину «ниток» поездов или размеры применяемых шрифтов. При решении различных технологических задач вместо времени прибытия, отправления, проследования можно проставлять отклонения времени хода,
опоздания, условную длину поезда, величину прицепленной или отцепленной от поезда группы вагонов.
44
Поездной диспетчер, работая в ГИД «Урал-ВНИИЖТ», решает следующие задачи [4]:
– организует беспрепятственный пропуск поездов, особенно опаздывающих пассажирских, пригородных поездов, поездов с критическим сроком доставки грузов и задержанных под обработкой грузовых поездов на
основе компьютерного графика;
– устанавливает станции и пути обгона и скрещения поездов на основании планового сближения ниток, автоматически отражаемого на графике;
– организует работу станций по отправлению поездов и контролирует
её по сигналам установки маршрутов отправления и фактическому времени отправления (по данным СЦБ);
– организует пропуск, отправление и обработку порожних вагонов в
составах и отдельных группах на сдачу в регулировку, а также эффективный развоз местного груза и подачу порожних вагонов под погрузку, используя данные о составах поездов, в том числе вышедших со станций
дальних подходов;
– организует пропуск ускоренных грузовых поездов и поездов с особыми
условиями следования (с негабаритным, разрядным грузом, с ограничением
скорости, с неисправными устройствами АЛСН и радиосвязи и т. п.);
– рационально выбирает пути перегона на двухпутных участках с двусторонней блокировкой и многопутных линиях, при необходимости использует нестандартные ситуации (отправляет поезд по неправильному
пути, на двойную тягу и т. п.);
– эффективно организует движение поездов при предоставлении
«окон» для ремонтных и восстановительных работ в условиях ненормальной работы устройств электрической станций и перегонных устройств,
а также при сбоях в работе;
– осуществляет оперативный анализ выполнения графика движения
пассажирских и пригородных поездов, а также выполнения норм показателей технического месячного плана и заданий суточного плана;
– при возникающих задержках поездов в периоды ремонтных работ и
при сбоях в работе заблаговременно сообщает локомотивным бригадам
критическое время прибытия на очередную станцию, что позволяет локомотивным бригадам экономить электроэнергию или топливо;
– контролирует занятие стрелочных секций, путей, блок-участков, положение стрелок, установку маршрутов, открытие и перекрытие светофоров, повторно просматривает отдельные периоды работы станций по табло диспетчерского контроля;
– следит за непрерывностью ниток графика, правильностью их ввода,
склейки и корректировки, соответствием ниток индексу и номеру поезда.
При необходимости сам производит склеивание, разрывание, смену номе45
ра поезда, ввод новой «нитки», корректировку «нитки» и показ сборного
поезда ломаной линией;
– даёт указания ДСП, имеющим АРМы, производить требуемые для
слежения действия с «нитками» поездов. При необходимости сам производит склеивание, разрывание, смену номера поезда, ввод новой «нитки»,
корректировку «нитки» и показ сбойного поезда ломаной линией;
– следит за своевременностью и правильностью ввода пометок на
станциях в соответствии с АРМ ДСП, а именно: о занятости путей поездами; о закреплении подвижного состава; о времени готовности состава к
отправлению; о ремонтных работах; о неисправностях устройств СЦБ,
связи, вычислительной техники; пути и электроснабжении; о сбоях в работе, с указанием причин; о стихийных бедствиях и т. п.
На перегонах участка и на станциях без АРМ, а также в «сбойных» поездах ДСП вводит следующие пометки:
– пометку в справку о поезде, которой он должен чем-то отметить или
не забыть («заметка»);
– предупреждения и начало их выдачи.
Помимо этого ДСП реализует следующие функции:
– контролирует качество передачи сигналов низовой аппаратуры в
ГИД «Урал-ВНИИЖТ»;
– следит за нормой работы табло диспетчерского контроля, при этом,
используя данные диагностики, принимает меры к устранению возникающих нарушений;
– контролирует передачу данных в АСОУП;
– при вступлении на дежурство даёт циркулярный приказ, производит
сверку предупреждений, вводит свою фамилию и фамилии ДСП в ГИД
«Урал-ВНИИЖТ», вводит подтверждение получения приказа;
– даёт и отменяет приказы ДСП и локомотивным бригадам, регистрируемые в журнале формы ДУ-58;
– контролирует наличие локомотивов и организует их своевременный
подвод для вывоза поездов;
– осуществляет контроль постановки локомотивов на техническое обслуживание и ремонт;
– контролирует наличие локомотивных бригад и организует их своевременное прибытие или подсылку для вывоза поездов;
– контролирует режим труда и отдыха локомотивных бригад;
– ведёт автоматизированный график исполненного движения поездов и
сопутствующую рабочую документацию;
– по окончании работы производит архивацию графика движения поездов, ДУ-58 и предупреждений (после дневной смены), сигналов работы
устройств СЦБ и диагностики работы табло (по мере необходимости) [4].
46
2.4.2.2. Автоматизированное рабочее место дежурного по станции
при работе ГИД «Урал-ВНИИЖТ»
Дежурный по станции выполняет следующие функции [4]:
– организует пропуск поездов по специализированным путям без задержек у входных, (маршрутных) и выходных светофоров и приём на соответствующие пути парков станции;
– заблаговременно готовится и организует ускоренную обработку и отправление опаздывающих пассажирских поездов с технических станций;
– помогает ДНЦ по своей станции наилучшим образом выбирать пути
обгона и скрещения поездов на основании сближения ниток, которые автоматически отображаются на графике;
– помогает ДНЦ эффективно организовать поступление вагонов под
выгрузку и подачу порожних вагонов под погрузку;
– постоянно или в разовом порядке по указанию ДНЦ производит необходимые для слежения действия с «нитками» всех поездов отдельных
направлений и категорий (склеивание «ниток», в том числе с подвязкой к
структуре поезда, разрезание неправильно соединенной «нитки», смену
номера поезда, корректировку отдельных параметров «нитки», ввод вручную новой «нитки»);
– своевременно и правильно ставит следующие пометки: о занятости путей; о закреплении подвижного состава; о времени ремонтных работ; о неисправностях устройств СЦБ, вычислительной техники, пути и электроснабжения; о сбоях в работе с указанием причин; о стихийных бедствиях и т. д.;
– контролирует автоматическое ведение Журнала движения поездов и
локомотивов (ДУ-2, ДУ-3), с дополнительным фиксированием порядка
прибытия-отправления поездов при запрещающем показании светофора
(по PC, ПС, ПР);
– ведёт автоматизированный исполненный график станционной работы (на технических станциях);
– контролирует и отмечает на графике станционной работы время выполнения операций обработки поездов (готовность состава к отправлению, прицепки локомотива и т. д.);
– на основе заготовок формирует и передаёт в АСОУП двухсотые сообщения об операциях с поездами;
– контролирует ведение Журнала диспетчерских распоряжении (ДУ-58)
для своей станции. Часть информации, относящейся к подтверждению полученных приказов и распоряжений, заносит ДСП;
– контролирует ведение доступной при просмотре Книги для записи
предупреждений на поезда по своей станции и прилегающим перегонам
(ведёт Книгу один ДСП или оператор на весь объект управления);
47
– посредством компьютера и принтера выдаёт бланки предупреждений
на поезда (формы ДУ-61);
– в случае внезапно возникшей необходимости ДНЦ путём просмотра
книги (формы ДУ-60) сообщает действующие на участке предупреждения
ДСП соседней станции без АРМ для выдачи бланков предупреждений на
поезда, не имеющие их;
– при вступлении на дежурство ДСП вводит свою фамилию в ГИД
«Урал-ВНИИЖТ»;
– ДСП совместно с ДНЦ по своей станции контролирует качество передачи сигналов низовой аппаратуры в систему ГИД «Урал-ВНИИЖТ»;
– принимает меры к устранению возникающих нарушений;
– организует закрепление составов и групп вагонов на путях станции в
зависимости от количества осей и других условий. Количество башмаков
для закрепления при заданном уклоне пути определятся калькулятором,
встроенным в ГИД «Урал-ВНИИЖТ».
Дежурный по станции без установленного АРМ, помимо своих обычных
обязанностей, имеет возможность получать от ближайшего ДСП станции с
АРМ информацию о подходе поездов, данные о вагонах, следующих в адрес
станции под выгрузку, и другие сообщения, передаваемые традиционным
способом по межстанционной или диспетчерской связи [4].
2.5. Взаимодействие ГИД «Урал-ВНИИЖТ» с АСОУП
При работе пользователя в режиме АСОУП, доступны следующие
функции [4]:
– работа с АСОУП через меню;
– набор с клавиатуры нужного макета;
– просмотр ранее запрошенных выходных форм;
– работа в текстовом редакторе;
– ввод и корректировка сообщений 200, 201;
– работа в режиме просмотра 1000-х справок;
– калькулятор.
Для работы в АСОУП через меню необходимо нажать клавишу F2. На
экране появится окно с перечислением задач в режиме АСОУП с курсором в виде полосы зелёного цвета.
Пользователь должен выбрать нужную задачу и нажать клавишу Enter.
После этого на экране появится окно, в котором будет перечислен набор
доступных пользователю выходных форм для данной задачи. При движении курсора по перечню в середине нижней строки экрана будет выводиться содержимое той выходной формы, на которой находится курсор.
48
Пользователь должен выбрать нужную форму и нажать клавишу Enter.
После этого окно с экрана исчезнет, а в предпоследней строке экрана появится выбранная входная форма с символом # в тех местах, где требуется ввод
каких-либо значений. Пользователь должен ввести требуемое ему значение
(при этом курсор перемещается только по позициям, требующим ввода).
После заполнения всех позиций пользователь должен нажать клавишу
Enter для направления запроса в АСОУП, либо Esc для повторного редактирования. Пришедшая выходная форма автоматически развернётся на
весь экран, если пользователь к этому моменту находится в главном меню.
Для работы с АСОУП путём набора с клавиатуры нужного макета
необходимо нажать клавишу F6. В предпоследней строке экрана появится
«макет» со строкой, в которой пользователь может набрать с клавиатуры
требуемую входную форму (до 70 знаков). После этого можно нажать
клавишу Enter.
Для просмотра списка ранее запрошенных выходных форм необходимо нажать клавишу F5. При этом в нижней половине экрана появится окно, разделённое на две части. В правой части пользователь может передвигать курсор по условным названиям выходных форм. При этом в левой
половине экрана будет отображаться начало той выходной формы, на которой находится курсор.
Для просмотра выходной формы необходимо на неё установить курсор
и нажать Enter. Нажатие клавиши «пробел» позволит пользователю напечатать выходную форму, на которой стоит курсор.
При нажатии клавиши F4 пользователь попадает в режим редактирования данной выходной формы в текстовом редакторе.
При нажатии клавиши F8 происходит постановка данной выходной
формы в очередь для передачи в АСОУП.
Нажатие на клавишу INS позволит пользователю создать новую телеграмму и добавить её в список телеграмм.
Для очистки списка ранее запрошенных выходных форм необходимо
из главного меню нажать клавишу F8. После этого все ранее запрошенные
выходные формы будут удалены с диска.
При работе в текстовом редакторе необходимо войти в режим «Список
телеграмм». В этом режиме пользователю становятся доступны клавиши
меню F4, INS.
При наличии непустого списка телеграмм пользователь может выбрать
курсором нужную выходную форму и, нажав на клавишу F4, войти в режим редактирования данной выходной формы в текстовом редакторе.
При работе в текстовом редакторе пользователю доступен набор следующих функций по редактированию:
49
– выделение блока;
– копирование блока;
– поиск подстроки и т. д.
Для получения справки о доступных функциях следует нажать клавишу F1 в режиме текстового редактора.
При отсутствии в списке телеграмм информации необходимо создать
новый файл-телеграмму, нажав клавишу INS. При этом пользователь автоматически перейдёт в режим текстового редактора. Система сама присвоит имя вновь созданной телеграмме, а при выходе из редактора с сохранением набранной информации добавит её в конец списка телеграмм.
Для дальнейшей передачи созданной телеграммы в АСОУП пользователь должен выбрать телеграмму из списка (поскольку она помещается в
конец списка, то можно просто нажать на клавиатуре клавишу END) и
нажать F8.
Ввод и корректировка сообщений о работе с поездами (200, 201, ...).
В АСОУП предусмотрено автоматическое формирование заготовок
двухсотых сообщений об операциях с поездами для передачи в АСОУП.
При этом формируется заготовка на тот поезд, на нитке которого в ГИД
«Урал-ВНИИЖТ» находился курсор мыши.
Функции по работе с сообщениями 200...209, 02, 09, 333 и 555 доступны пользователю как из графического режима, так и из режима АСОУП.
Для перехода в данный режим из графика пользователь может выбрать
курсором мыши требуемый поезд и нажать на клавиатуре клавишу с русской буквой «А». При этом он попадет в режим выбора типа сообщения
(рис. 2.1) [4].
Рис. 2.1. Формирование данных об операциях с поездами
50
После выбора из списка требуемого сообщения пользователь попадает
в режим ввода сообщения, при этом те информационные поля, по которым имеется информация в базе ГИД на данный поезд, будут заполнены
соответствующим образом. В процессе набора сообщения пользователь
может просмотреть его, нажав на клавишу F3. По окончании ввода или
редактирования формы её можно поставить в выходную очередь для передачи в АСОУП, нажав клавишу F10.
Для выполнения данных функций из режима АСОУП пользователь
должен нажать клавишу F1.
При выборе типа сообщения для работы пользователю доступен режим
просмотра и редактирования ранее набранных и переданных в АСОУП
форм (клавиша F5). Список ошибок можно просмотреть, нажав F7. При
выборе данного пункта меню пользователь попадает в список ранее введённых сообщений.
При этом, если на данное сообщение был получен ответ из АСОУП, то
ответ показывается одновременно с входной формой. Если пользователь
выберет стрелочками или мышью нужное сообщение и нажмет Enter, то
сообщение попадает в форму для редактирования. После прихода из
АСОУП квитанции на переданное сообщение она показывается на экране и
присоединяется (логически) к сообщению.
При работе в режиме АСОУП пользователь может просматривать тысячные (1000-е) справки. Для этого он должен нажимать клавиши F3 или F4.
При этом система переходит в режим просмотра сформированных справок
для нечётных или соответственно чётных поездов.
Перемещение по списку осуществляется клавишами-стрелками. При
нажатии на клавиатуре любой цифры система переходит в режим набора
номера поезда (4 знака) для поиска его в списке. Набрав номер, пользователь
должен нажать клавишу Enter и, при наличии поезда с требуемым номером в
списке, система поместит курсор на данную справку.
Добавление информации в список происходит автоматически – при поступлении очередного пакета 1042. При этом последняя сформированная
справка в режиме просмотра списка будет 1-й.
Структура конфигурационных и дополнительных файлов для данного
режима будет описана в подразд. 2.6 [4].
2.6. Задачи, реализуемые ГИД «Урал-ВНИИЖТ»
К основным задачам, решаемым в системе ГИД «Урал-ВНИИЖТ», относятся [4]:
– поездное положение;
– контроль дислокации и состояния локомотивов,
51
– организация работы локомотивных бригад;
– местная работа.
В системе ГИД «Урал-ВНИИЖТ» представлено несколько форм поездного положения, важнейшими из которых считаются следующие две формы:
1) «Обмен поездов и вагонов по стыковым пунктам дорог» на путевой
схеме дороги и в отдельной таблице;
2) «Наличие поездов на станциях и участках дороги».
Формы могут создаваться не только для
дороги, но для других более или менее крупных объектов в зависимости от потребностей
пользователя.
Эффективность их использования заключается в компактности отображения больших
объёмов информации, связанной с её пространственным размещением (рис. 2.2) [4].
Форма «Обмен поездов и вагонов по
стыковым пунктам дороги» показывает
размеры приёма и сдачи поездов и вагонов
за любой период времени, в том числе на
текущий момент. Величину периода времеРис. 2.2. Поездное положение
ни задаёт пользователь.
С использованием указанной формы можно получить:
– список поездов, принятых или сданных по стыковому пункту;
– разложение вагонов в поезде по роду подвижного состава;
– расписание движения поездов;
– справку о поезде;
– натурный лист и другие полезные сведения.
В форме «Обмен поездов и вагонов по стыковым пунктам дороги» есть
настройки по категориям поездов и роду подвижного состава, применяя
которые пользователь может отфильтровать из общей массы данных необходимые ему сведения.
Форма «Наличие поездов и вагонов» содержит за любой период времени
или на текущий момент следующие сведения:
– данные о прибытии поездов и резервных локомотивов на основные
технические станции дороги;
– данные о наличии на этих станциях готовых нечётных и чётных поездов;
– данные о поездах и резервных локомотивах, отправленных со станций;
– сведения о наличии поездов и резервных локомотивах в движении на
участках между техническими станциями.
52
Список поездов выдаётся с указанием:
– номера;
– индекса;
– времени выполнения операции;
– времени явки бригады;
– количества вагонов;
– условной длины;
– массы поезда;
– отклонения факта от плана;
– маршрутной скорости по дороге до места производимой операции.
Кроме того, по затратам вагоно-часов рассчитываются потери из-за
превышения норм времени хода и технических стоянок поездов.
Контроль дислокации и состояния локомотивов [4]
ГИД «Урал-ВНИИЖТ» обеспечивает контроль за состоянием локомотивов на основе сведений из поездной и локомотивной моделей АСОУП.
Задача контроля дислокации локомотивов ОКДЛ-П(Р) реализуется на основе сообщений АСОУП 4110 (сообщения об изменении состояния локомотивов) и АСОУП 1042 (сообщения об подходе поездов). Последовательность
событий определяется временем события, указанного во входном сообщении.
Для осуществления реализации задачи ОКДЛ-П(Р) в системе ГИД
«Урал-ВНИИЖТ» используются несколько файлов настроечной информации.
При решении задачи ОКДЛ-П(Р) реализованы три основные выходные
формы:
1) наличие локомотивов с разнесением сведений по объектам (станциям,
ДЦС, дорогам)» видам состояний локомотивов (на станции, в движении,
в депо, резерв управления дороги и т. д., всего 12 видов состояний);
2) наличие чужих локомотивов на дороге;
3) наличие своих локомотивов за пределами дороги.
Каждая из указанных форм имеет настройки, которые позволяют:
– выбрать локомотивы по их виду и месту приписки;
– указать время, на которое рассчитывается форма;
– указать способ сортировки дополнительных списков, детализирующих показатели основных форм.
Для каждого значения, выводимого в основных формах, выдаётся список локомотивов, учтённых при расчёте данного значения.
Для каждого локомотива из указанного списка выдаётся перечень последних событий, происходивших с локомотивом.
Локомотивы объединены в однородные группы, при этом возможно
анализировать весь инвентарный парк локомотивов по фактическому техническому состоянию.
53
Информация о дислокации и фактическом техническом состоянии, с
учётом текущего вида работ, выдаётся по основным типам и сериям локомотивов (пассажирское, грузовое, вывозное, передаточное, хозяйственное
движение, снегоборьба и манёвры).
Можно получать основные данные о каждом локомотиве, в том числе
его историю, в которой отражено, с какими поездами за последние два-три
месяца он следовал, когда и в каких видах технического обслуживания и
ремонта находился.
Перед получением данных из таблиц ОКДЛ-П(Р) следует установить
интересующие пользователя период времени, дороги и депо приписки локомотивов, при необходимости и серии локомотивов.
Кроме того, отдельно может быть реализована задача дислокации локомотивов в форме поездного положения. Данные о локомотивах в движении (с поездами и резервом) размещены по участкам между техническими станциями.
На станциях имеются четыре позиции: 1) с готовыми поездами в нечётном, 2) с готовыми поездами в чётном направлении, 3) в ожидании работы
на станциях, 4) в ожидании работы в депо. При этом последняя позиция
(в депо) настраивается пользователем в зависимости от решаемых задач.
По локомотивам, в том числе по дорогам, депо приписки и сериям,
рассчитываются показатели бюджета времени работы, производительности и среднесуточного пробега.
Расчёт бюджета времени работы локомотива производится с выделением следующих позиций:
– в движении;
– на промежуточных станциях;
– на станциях смены локомотивных бригад;
– на станциях основного и оборотного депо.
В ГИД «Урал-ВНИИЖТ» можно рассчитать не только время работы
локомотива после последнего ТО-2, но и пробег после последнего вида
ремонта; а также получить список локомотивных бригад по каждому депо
их приписки, с указанием времени явки, отправления и ожидания отправления, выделить бригады, следующие с оборота; по справке о поезде также отследить время работы локомотивных бригад.
К числу задач местной работы, реализуемых в ГИД «Урал-ВНИИЖТ»,
также относятся:
1) наличие местного груза к развозу и передаче;
2) подсчёт фактически выполненной работы по развозу и передаче
местного груза;
54
3) показание на графике исполненного движения прицепок и отцепок
вагонов на станциях.
Возможность расчёта наличия местного груза к развозу и передаче
(«косая таблица») на любой текущий момент времени позволяет использовать данную функцию в сменно-суточном и текущем планировании.
В ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ведётся график исполненного движения поездов с упрощёнными графиками работы небольших грузовых станций,
где значками показывается выполнение операций с поездами и основными
группами вагонов
ГИД «Урал-ВНИИЖТ» включает в себя систему диспетчерского контроля, которая позволяет решать следующие задачи отображения:
– путевой схемы перегонов и станций с номерами путей, стрелок и
названий светофоров;
– контроля за установкой, занятием и освобождением маршрутов приёма и отправления поездов;
– занятости изолированных участков (с выводом номера поезда);
– показаний светофоров и положения стрелок.
На табло системы диспетчерского контроля также выводится информация
с дополнительных точек контроля (в виде лампочек) и с аппаратуры ДИСК.
Кроме того, предусмотрено изображение и переключение вариантов с
различными конфигурациями путевой схемы, для этого имеется встроенный редактор схем станций.
Табло можно выводить либо на один экран совместно с графиком, либо полностью на весь экран ПЭВМ, произвольно масштабировать и сдвигать по вертикали и горизонтали. С помощью «мышки» можно получить
справку о поезде, занимающем указанный изолированный участок.
Источником информации для табло являются сигналы с устройств СЦБ.
ГИД «Урал-ВНИИЖТ» позволяет осуществлять диагностику отказов и
противоречий в показаниях сигналов СЦБ с отражением их на табло.
Наряду с этим предусмотрена возможность «прокрутки» на табло архивных данных о работе устройств СЦБ на глубину нескольких суток с
шагом от одной секунды до трёх минут. Ведётся оперативный контроль за
состоянием СПД СЦБ. Отказы сети передачи данных, поставляющей информацию СЦБ в ГИД, протоколируются [4].
В системе ГИД «Урал-ВНИИЖТ» предусмотрено проведение анализа:
– средней массы поезда;
– длины состава;
– участковой, технической и маршрутной скорости грузовых поездов.
Диспетчерскому аппарату выдаются данные о среднем весе и участковой скорости, с выделением следующих категорий поездов: сквозные,
участковые, местные, нечётные, чётные, все.
55
Для каждой категории поездов в табличном виде представлены следующие показатели:
– количество поездов;
– поездо-часы, в том числе в движении, на промежуточных и технических станциях;
– поездо-километры;
– тысячи тонно-километров нетто и брутто;
– средняя масса нетто и брутто поезда;
– средняя длина и среднее количество вагонов в составе поезда;
– техническая, участковая и маршрутная скорости.
По каждой категории можно получить список поездов с указанием следующего: номеров, индексов, поездо-километров и тонно-километров, времени
нахождения на рассматриваемом объекте, массы, длины, количества вагонов.
Для каждого поезда выдаётся расписание, расчёт показателей и другие
сведения.
Для ИВЦ дороги данная система может выдать передаточный файл
(сообщение) с анализом массы и скорости поездов за истёкшие сутки.
Отдельно в ГИД «Урал-ВНИИЖТ» фиксируется факт наличия неполновесных и неполносоставных поездов. Особенностью его является сравнение фактических массы и длины поездов с нормативами графика движения поездов.
При этом анализируется изменение фактических данных с запланированными нормами по маршруту следования каждого поезда.
По техническим станциям представляется анализ простоя транзитных поездов без переработки, составов до расформирования и сформированных поездов до отправления путём сравнения фактических данных с нормативами.
В целях повышения безопасности движения и экономии ресурсов выполняется анализ пропуска поездов по неспециализированным путям и
проследования пассажирских поездов по боковым путям. Выдается список
поездов, проследовавших станции с нарушениями специализации путей.
Для выполнения анализа пользователю открыты базы пометок и предупреждений.
В числе показателей следует выделить:
– анализ планируемых, предоставленных и «передержанных» «окон»;
– анализ пометок, соответствующих техническим отказам;
– анализ предупреждений по направлениям, причинам, времени действия и ограничениям скорости.
Пункт главного меню ГИД «Урал-ВНИИЖТ» «Поиск» даёт возможность поиска:
– поезда по его номеру или индексу;
– локомотива по его серии и номеру;
56
– опоздавших поездов по указанным станциям;
– «брошенных» поездов;
– дефектов в расписаниях поездов.
Все виды поиска допустимо вести даже при неполном запросе в базы
системы ГИД «Урал-ВНИИЖТ».
Поиск ведётся:
для поезда – по номеру и (или) индексу;
для локомотива – по серии и (или) номеру;
для вагонов – по отдельным характеристикам или по их произвольному сочетанию (номер вагона, стык сдачи, код груза, получатель, отправитель, рефрижераторный подвижной состав и др.).
В ГИД «Урал-ВНИИЖТ» предусмотрен поиск «брошенных», опаздывающих поездов и поездов с «дефектами» в расписании, при этом отображение на графике дефектов в расписании обозначается фиолетовым цветом.
Кроме того, подпункт «Станции» даёт возможность просмотреть:
– список всех станций;
– список перегонов;
– список поездо-участков;
– список диспетчерских участков;
– список стыковых пунктов.
– маршруты между заданными станциями;
– маршруты со сменой номера поезда.
Локальные меню этих пунктов позволяют пользователю легко и быстро перейти конфигурацию графика, содержащую интересующие его станции и перегоны.
Основными выходными документами системы ГИД «Урал-ВНИИЖТ»
являются машинные графики, на которых размещается вся информация
о выполненной работе:
– движение поездов;
– задержки и сбои;
– обработка и закрепление составов и вагонов;
– наличие действующих предупреждений;
– предоставление «окна» и др.
Как видим, всё это даёт возможность отмены ручного ведения графика.
Для удобства контроля за движением поездов по «ниткам» трафика
устанавливается определённая расцветка. Наряду с изменением цветов
ниток графика предусмотрено и изменение стиля их изображения. Утолщённой линией можно выделить пассажирские, тяжеловесные и длинносоставные поезда. При решении различных технологических задач вместо
времени прибытия, отправления, проследования можно проставлять минуты «невыдержки» времени хода, опоздания, условную длину поезда.
57
При перемещении курсора по полю графика предусмотрена всплывающая подсказка с краткими данными о выполненной операции с поездом.
При подведении курсора к нитке поезда и нажатии клавиши «мыши»
пользователь получает справку, которая содержит основные сведения о
поезде, составе вагонов, локомотиве и локомотивной бригаде.
В справке, выдаваемой системой ГИД «Урал-ВНИИЖТ», дополнительно содержатся следующие данные, обработанные самой системой:
– источник информации об операции с поездами;
– сравнение со временем нормативного графика;
– дополнительные сведения о поезде;
– дорога и депо приписки локомотива;
– время после прохождения локомотивом последнего ТО-2;
– время работы локомотивной бригады (от явки на момент запроса
справки);
– данные о прибытии или отцепке местных вагонов и порожних вагонов под погрузку.
В ГИД «Урал-ВНИИЖТ» используются следующие основные виды машинных графиков движения поездов:
– нормативный график;
– вариантный график;
– график исполненного движения;
– план-график пропуска поездов по участкам и направлениям.
Отличительной особенностью нормативного графика в системе
является его множественность в соответствии с календарным расписанием движения поездов по дням недели и числам месяца (в основном для пассажирских и пригородных поездов) и в то же время однозначность для конкретных суток текущего года [4].
Нормативный график движения поездов устанавливает:
– рациональные размеры движения;
– нормативы времени хода, разгона, замедления и стоянок поездов;
– нормы массы и длины поездов для эксплуатируемых серий локомотивов;
– требования к организации работы пункта технического и коммерческого обслуживания (ПТО, ПКО);
– порядок эксплуатации локомотивов и организации труда локомотивных
бригад.
Кроме того, этим графиком задаются нормативы участковой скорости.
При включении нормативного графика в ГИД «Урал-ВНИИЖТ» для
выбранных направлений учитывается путевое развитие перегонов и станций, с указанием конкретного пути проследования поезда.
58
В нормативный график движения поездов можно закладывать и потом
просматривать из справки о поезде любую текстовую информацию, а
именно: данные о схеме пассажирского поезда, смене номера, переменном
трафарете, прицепных вагонах и другие сведения, внесённые как администратором системы, так и самим пользователем.
Центральная дирекция управления движением на сетевом уровне
несёт ответственность за разработку нормативного графика, поддержание актуального классификатора причин пометок ГИД «УралВНИИЖТ».
Вариантный график движения поездов составляется на конкретные
сутки с учётом планируемых «окон» для производства ремонтно-путевых
работ.
На основе вариантного графика рассчитываются съём грузовых поездов и изменения в движении пассажирских и пригородных поездов.
Кроме этого, при расчёте вариантного графика дополнительно учитываются следующие факторы:
– закрытие пути перегона для движения поездов на период работ;
– укладка временных съездов на больших по протяжённости перегонах;
– ограничение скорости до начала, после окончания и в период «окна»;
– использование временно устанавливаемых средств связи на перегоне
работ;
– занятие приёмоотправочных путей станции хозяйственными поездами до и после «окна».
В ГИД «Урал-ВНИИЖТ» действует программный комплекс «Построение вариантного графика».
С помощью этого комплекса инженер по разработке графика движения
поездов может в автоматизированном режиме строить вариантный график
и сохранять его в базе данных для последующего использования диспетчером. Также возможно построение графика на базе уже существующего,
что сокращает общее время его разработки.
Вариантный график строится на основе нормативного из системы ГИД
«Урал-ВНИИЖТ», с учётом календарного расписания поездов.
Несмотря на то, что построение графика автоматизировано, процесс
получения результата связан с первичным машинным расчётом, ручной
корректировкой и последующим перерасчётом графика.
Построение графика можно разделить на пять этапов:
1) указание зоны расчёта и временных рамок графика;
2) указание закрытых путей перегонов или путей станций с помощью
пометок;
3) построение графика для пассажирских и пригородных поездов;
59
4) назначение ниток грузовых поездов и построение итогового графика;
5) сохранение графика в базе данных.
График исполненного движения ведётся на основе фактических данных о
прибытии, отправлении и проследовании поездами раздельных пунктов, с
учётом категорий поездов, рода подвижного состава и других признаков.
При возможности съема информации с устройств СЦБ график ведётся автоматически, в противном случае – в автоматизированном режиме.
График исполненного движения дополняется следующими данными [4]:
– о составах поездов;
– локомотивах и локомотивных бригадах;
пометками:
– об «окнах» на станциях и перегонах;
– сбоях в работе и задержках поездов;
– закреплении составов и отдельных вагонов;
– закрытии путей станций для движения.
В этом графике должны быть отражены:
● действующие предупреждения;
● ход обработки составов поездов в парках станций,
● наличие локомотивов и локомотивных бригад;
● данные о развозе местного груза, отправлении и поступлении местных вагонов;
● фамилии дежурного персонала;
● другие пометки, ввод которых необходим для правильного отображения хода перевозочного процесса на участке (полигоне).
В системе ГИД «Урал-ВНИИЖТ» предусмотрена возможность вывода
на экран одновременно с графиком исполненного движения неярким тёмно-серым цветом нормативного или вариантного графика.
За правильность ведения графика исполненного движения отвечает поездной диспетчер. Только он (или с его разрешения – инженеры ГИД и
дежурные по станциям) может выполнять какие-либо действия по работе с
«нитками» графика. «Нитки» могут быть введены вручную, получены на
основе данных АСОУП или в результате работы программы слежения на
основе сигналов с устройств СЦБ.
В подробный график исполненного движения включаются основные
раздельные пункты (станции, разъезды, обгонные пункты и блок-посты),
по которым фиксируется проследование поездов данного участка, узла
или направления. На нём могут быть отмечены путевые, вспомогательные
посты и пассажирские остановочные пункты пригородного движения.
Сокращённый график исполненного движения составляется для отражения движения по выделенным раздельным пунктам, чаще всего – техническим станциям (пункты смены локомотивов и локомотивных бригад,
60
а также обработки составов поездов и погранично-таможенного досмотра), стыковым станциям дорог и центров, а также грузовым станциям.
План-график пропуска поездов содержит подробные расписания с
плановыми операциями по участкам и направлениям.
При его расчёте должны максимально соблюдаться все условия прокладки «ниток», с учётом длины и категории поездов, интервалов безопасности, враждебностей маршрутов следования, количества и свободности в пределах полезной длины и специализации приёмо-отправочных
путей станций, специализации путей перегонов, предоставленных и планируемых «окон», действующих предупреждений и других признаков.
План-график пропуска составляется для тех поездов, с которыми была
проведена хотя бы одна операция, а также отправление которых планируется в течение планового периода. При этом необходимые данные могут
быть взяты из нормативного графика, введены вручную или предоставлены другими системами на основе выполненных расчётов плана поездообразования и отправления поездов с технических и грузовых станций,
На основе данных нормативного или вариантного графика и нормативов времён хода поездов рассчитывается прогнозный график. Это максимально упрощённый план-график.
Максимально упрощённый план-график может быть представлен в виде
конфигураций, состоящих из одного или нескольких блоков и фрагментов.
Конфигурация максимально упрощённого план-графика – это условное
отображение во времени и пространстве полигона дороги.
Фрагмент графика – часть конфигурации, видимая на экране ПЭВМ.
Блок – часть конфигурации, отображающая конкретную линию, направление, узел или полигон без разрывов между раздельными пунктами в
пространстве (по вертикали). Он представляет собой сетку, состоящую из
одной и более полос графика в пространстве и рассчитанную на период
времени от одного часа до нескольких суток. Полоса графика включает в
себя два раздельных пункта, а также линейное пространство между ними
в виде перегона, нескольких перегонов и даже целого направления, в том
числе с включением обходов.
График имеет верхнее, левое и правое поля.
Верхнее и левое поля размещаются вне его блока, правое – справа на
свободном от поездов месте блока графика.
Верхнее поле содержит текущую дату, время, наименование конфигурации графика, фамилию диспетчера и общие сведения об отображаемом
графике. Под верхним полем находится также горизонтальная линия текущего времени.
61
Левое поле используется для отображения нормативной, оперативной
и справочной информации о станциях и перегонах, в том числе и фамилий
дежурных но станциям.
Правое поле содержит информацию, необходимую оперативному персоналу для контроля за ходом перевозочного процесса. Это данные об
опозданиях поездов, о сокращении или увеличении опоздания, превышении нормативов стоянок и времен хода после последней операции (прибытия на станцию или отправления на перегон).
При перемещении курсора по полю графика предусмотрена всплывающая подсказка с краткими данными о выполненной операции с поездом.
При подведении курсора к «нитке» поезда и нажатии клавиши «мыши»
пользователь получает справку, которая содержит основные сведения о
поезде, составе вагонов, локомотиве и локомотивной бригаде.
Для удобства работы диспетчерского аппарата с машинным графиком предусмотрены следующие возможности:
– нажатием клавиши график легко сдвигается вправо–влево, вверх–
вниз и масштабируется по горизонтали (от одного часа до семи суток) и
по вертикали (от одной полосы графика до количества раздельных пунктов, необходимых пользователю);
– возможность показа наименований раздельных пунктов прописными
буквами и разными цветами в зависимости от принадлежности раздельного пункта району управления (диспетчерскому участку);
– возможность отказа от вывода на сетке графика наименований отдельных пунктов и соответствующих им линий (с сохранением фиксации
проходов поездов по этим раздельным пунктам).
На полосу графика пропорционально километровым отметкам наносят
стоянки поездов во время сбоев в движении или работ на линии, предупреждения об ограничении скоростей, «окна» по соответствующим путям перегонов, их «передержку» и другие пометки, привязанные к месту и
характеризующие особенности перевозочного процесса.
Движение поездов по путям перегонов отображается с фиксацией номеров путей, по которым следуют поезда. Для удобства ведения или просмотра графика пользователь может отключать нумерацию путей перегонов на «нитках» поездов.
Для удобства контроля за движением выделенных категорий поездов
«ниткам» графика устанавливается определённая расцветка.
«Нитки» графика могут быть введены вручную, получены на основе
данных АСОУП или с устройств СЦБ (такие машинные «нитки» могут не
иметь никаких данных о поезде, кроме присвоенного машиной условного
номера, и отображаться на графике серым цветом). Диспетчер может при62
своить «нитке» номер поезда, после чего её цвет будет соответствовать
категории поезда.
Раздельные пункты могут быть изображены с развёрнутыми или свёрнутыми (раздельный пункт в виде линии) приёмо-отправочными путями.
Если станция имеет большое количество приёмо-отправочных путей, то
для их более подробного рассмотрения можно увеличить соответствующую долю экрана. Выбор раскрытых путей раздельного пункта, отображаемых на графике, может устанавливать сам пользователь в зависимости
от решаемых задач.
По раздельным пунктам оперативный персонал фиксирует выполнение
операций с поездами в парках и на конкретных приёмо-отправочных путях, а также ставит пометки – «значки», отражающие особенности работы
станций.
На графике показываются действующие предупреждения и различные
формализованные пометки в виде «окон», линий, значков или текста, привязанные к мосту действия (пропорционально километрам) или к поездам.
В остальных случаях, кроме указанных формализованных пометок, используются текстовые пометки.
Удобство текстовых пометок на графиках заключается в возможности
отражения информации в произвольном виде, неудобство – в невозможности формализации произвольного текста, а, следовательно, и в невозможности анализа. Поэтому применение текстовых пометок должно быть
ограниченным, в основном в виде расширенного комментария.
Часть текстовых пометок и пометок типа «значок», нанесённых на
приёмоотправочные пути станции, показывается только при «раскрытии»
путей раздельного пункта. Однако важнейшие пометки могут быть показаны по линии и «нераскрытого» раздельного пункта.
Предусмотрен показ полного содержания отдельной пометки и списков пометок с возможностью отбора по заданному объекту (дороге, участку, перегону, станции), периоду времени, а также по указанным типам пометок и причастным службам [4].
Сортировка пометок в списке проводится по различным признакам
(времени, месту, типу пометки, винновой службе). При этом ведётся протокол с информацией об авторе пометки и времени её создания.
Пометки типа «окно» ставят на приёмоотправочных путях станций и
путях перегонов в случае их закрытия.
Для однопутных перегонов «окно» изображается прямоугольником,
для двухпутных – параллелограммом с наклоном боковых сторон, соответствующих специализации пути по направлению движения.
63
Для приёмо-отправочных путей станций изображается параллелограммом с наклоном боковых сторон согласно номерам путей (нечётных и
чётных).
Прямоугольник (параллелограмм) ставят на весь перегон, если полностью закрывается путь перегона.
При наличии временных съездов, устанавливаемых на перегоне на период ремонтных работ, прямоугольник (параллелограмм) ставят на его закрываемую часть. Ширина прямоугольника (параллелограмма) должна
соответствовать продолжительности «окна».
При изображении «окон» обычно используется три цвета:
● белым цветом показывается плановое «окно» в соответствии с заявкой;
● жёлтым – фактическое «окно»;
● красным – «передержка «окна».
Фактическое окончание работ поездной диспетчер фиксирует по докладу их руководителя.
Пометки типа «линия» также целесообразно отображать тремячетырьмя цветами:
жёлтым – плановые работы, вводимые оперативным персоналом
службы перевозок;
белым – работы, вводимые не оперативным персоналом службы перевозок;
красным – нарушения и браки в работе;
для других целей возможно использование любых неярких цветов.
Самостоятельным подвидом пометок являются предупреждения об
ограничении скорости, которые отображаются тогда, когда при следовании поездов необходимо обеспечить особую бдительность локомотивным
бригадам и предупредить их о производстве работ.
Предупреждение отображают на графике в виде линии, начало и окончание которой соответствует времени начала и окончания действия предупреждения. Сама линия наносится на перегон в месте действия предупреждения.
Предупреждения похожи на пометки типа «линия», но могут отображаться любыми цветами.
Заявки на предупреждения вводятся в дистанциях пути, сигнализации
и связи, контактной сети с удалённых АРМ, оборудованных системой
ГИД «Урал-ВНИИЖТ», в центральную машину предупреждении и автоматически в АРМ поездных диспетчеров. Процесс подготовки телеграмм
на выдачу предупреждений автоматизирован.
Дежурные по станциям выдачи предупреждений с АРМ по запросу в
центральную машину автоматически получают электронную копию бланка ДУ-61, затем распечатывают бланк для выдачи локомотивной бригаде.
64
В случае получения внезапно возникшего предупреждения данные о нём
можно вписать в машинный бланк вручную.
Пометки типа «значок»
Пометками типа «значок» отображают работу на станциях с поездами
и составами вагонов, а также закрепление составов и групп вагонов
При этом по каждому поезду можно отображать:
– отцепку локомотива;
– время предъявления к техническому осмотру;
– дачу готовности к отправлению работниками ПТО, ПКО;
– прицепку локомотива;
– начало и окончание опробования тормозов;
– и другое.
Дежурный по станции на графике может отражать «значком» занятость
приёмоотправочных путей грунтами и отдельными вагонами, погрузочновыгрузочными работами, работами по очистке путей от грязи и снега.
Правильно и в полном объёме выставленные «значки», привязанные к
поездам по местам стоянки, характеризуют поездную работу станции в
виде упрощённого станционного графика.
Пометки типа «сбойный» используют для отражения нарушений в
движении поездов на перегонах и станциях. Пометки при этом привязаны
к поезду и месту. Пометка фиксируется на километре сбоя пропорционально длине перегона.
Выставленная пометка «сбойный» требует особого внимания не только
оперативного персонала, но и других пользователей, прежде всего руководителей различных служб.
Особого внимания руководителей требует появление пометок, соответствующих отказам технических средств, и некоторых других (отсутствие локомотива, локомотивной бригады и т. п.).
Пометка типа «задержка» используется с целью показа задержек поездов, идущих вслед за поездом, у которого произошёл сбой в движении.
Так как в данном случае причина задержки этих поездов установлена (по
первому поезду), поэтому нет необходимости вновь в полном объёме заносить полную информацию о задержке последующих поездов.
В системе также фиксируются задержки поездов у входного светофора с
запрещающим показанием. Пометки о задержке поезда формируются автоматически, а диспетчеру выдаётся предупреждающее сообщение о задержке.
Для указания причин задержек поездов в ГИД «Урал-ВНИИЖТ»
предусмотрен специальный классификатор, в котором диспетчерам установлены наиболее часто встречающиеся причины задержек.
Случаи, которые встречаются редко и не включены в перечень причин,
должны сообщаться в другие соответствующие службы.
65
Отдельно выделены причины задержек поездов, в которых нет вины
служб или по которым причина не установлена и требуется дополнительное расследование [4].
Вывод
ГИД «Урал-ВНИИЖТ» – это система управления ходом перевозочного процесса с АРМ диспетчерского и руководящего состава всех этапов управления эксплуатационной работой. Система является интегрированной в среде взаимодействия АСОУП, она выполняет функции
планирования, регулирования, контроля, прогнозирования, учёта и
анализа. Характерной особенностью данной системы является универсальность, которая определяется отсутствием автономных АРМ [4].
Рекомендуемая литература:[4] (см. Библиографический список).
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что является основными выходными документами ГИД
«Урал-ВНИИЖТ»?
2. Какие виды машинных графиков используются в ГИД
«Урал-ВНИИЖТ»?
3. В чём заключаются особенности вариантного графика движения поездов?
4. Каким образом происходит автоматизированное составление графика исполненного движения?
5. По каким основным показателям ведётся анализ в ГИД
«Урал-ВНИИЖТ»?
6. Каким образом поступает оперативная информация для ведения базы данных ГИД «Урал-ВНИИЖТ»?
7. Какие основные задачи решаются в ГИД «Урал-ВНИИЖТ»?
8. Какие основные задачи организации местной работы реализованы
в ГИД «Урал-ВНИИЖТ»?
9. Какая информация может быть отражена на табло диспетчерского
контроля?
10. Назовите основные задачи сводного графика движения поездов.
11. Перечислите основные функциональные подсистемы ГИД
«Урал-ВНИИЖТ».
12. Какая оперативная входная информация используется в ГИД
«Урал-ВНИИЖТ» для ведения базы данных?
13. Назовите фильтры, по которым предусмотрены настройки отображаемых «ниток» поездов.
66
14. В чём заключаются задачи поездного диспетчера при работе с использованием АРМ ГИД «Урал-ВНИИЖТ»?
15. Перечислите функции дежурного по станции с установленным
АРМ ГИД «Урал-ВНИИЖТ».
16. В чём заключается взаимодействие ГИД «Урал-ВНИИЖТ» с другими автоматизированными системами?
17. Назовите формы поездного положения, представленные в системе
ГИД «Урал-ВНИИЖТ».
18. Каким образом осуществляется контроль за состоянием локомотивов в ГИД «Урал-ВНИИЖТ»?
19. Каким образом на графике показываются действующие предупреждения о снижении скорости?
20. Как осуществляется автоматизированное составление отчётов формы ДУ-2 и ДУ-3?
3. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ЛОКОМОТИВНЫМ ХОЗЯЙСТВОМ
3.1. Разработка и принципы работы автоматизированной системы
управления локомотивным хозяйством
Локомотивное хозяйство, являясь одним из ответственных составляющих железнодорожного транспорта, требует постоянного развития информатизации в целях повышения эффективности управления, снижения затрат
на содержание и обслуживание тягового подвижного состава, повышения
производительности труда, улучшения условий труда работников депо.
Автоматизированная система управления локомотивным хозяйством (АСУТ) – это система, охватывающая все уровни единой компьютерной информационно-управляющей системы и ведущая автоматизированный анализ полученных и обработанных данных, обеспечивающая поддержку и контроль принятия решений [1].
Разработка АСУТ осуществлялась в рамках Концепции информатизации железнодорожного транспорта, принятой в 1996 г., поэтому функционал системы соответствует комплексу технологий по всем четырём подсистемам (см. рис. 1.1) [1]. АСУТ включает в себя автоматизацию технического диагностирования, автоматические системы расшифровки информации с бортовых устройств безопасности и другие технологические решения для ввода первичной информации.
67
Главными принципами формирования АСУТ являются: универсальность, адаптивность, этапность, наращиваемость [1].
Универсальность системы характеризуется использованием унифицированного программного обеспечения, которое использует АСУЖТ.
Адаптивность системы характеризуется возможностью конфигурации
под определённые атрибуты работы отдельных депо и служб.
Этапность АСУТ – это уровни отдельных функционирующих автоматизированных рабочих мест (АРМ).
Наращиваемость системы характеризует возможность к постоянному
развитию и расширению функционала.
Рассмотрим свойства АСУТ при взаимодействии её сегментов (рис. 3.1) [1].
АСУ
Линейного района
•••
Сервер
локомотивного
депо (сервер
приложений
АСУТ)
ПСЧ
БД
АРМ
Дежурного по станции
ИВЦ
БД
АСУТ
Модемная
линия
Программное
обеспечение
концентратора
Клиент
АСУТ
АРМ ТЧД
Концентратор
XML-пакет
XML-пакет
Webсервер
XML-пакет
АСОУП
SOAP
XML-пакет
Сеть передачи данных
Рис. 3.1. Схема взаимодействия сегментов АСУТ
Как видим (рис. 3.1), пользователь АСУТ с помощью универсального
программного обеспечения отправляет запрос на предоставление информации о той или иной подвижной единице; запрос осуществляется посредством передачи XML-пакетов (описание структур данных в виде текстового файла) на web-сервер, где используется протокол обмена структурированными сообщениями в распределённой интегрированной среде
SOAP (Simple Object Access Protocol). Обмен информацией происходит в
среде базы данных локомотивного депо и клиента, при этом связи с другими пользователями могут увеличиваться, т. е. происходит наращивание
системы. На примере работы автоматизированных систем идентификации
68
накопление базы данных осуществляется путём считывания информации
ПСЧ (пункт считывания) с бортового пассивного датчика подвижного состава и перенаправления этой информации через концентратор на сервер
локомотивного депо, база данных которого доступна дежурному по депо
(АРМ ТЧД), предоставляющего необходимые данные для системы автоматизированного управления тяговым подвижным составом ДИСТПС, которая реализует функции автоматизированной системы оперативного
управления перевозочным процессом (АСОУП). Кроме дежурного по депо, доступ к информации базы данных могут иметь другие АРМ, данная
связь характеризует этапность системы. Представленная схема АСУТ даёт
возможность адаптивно работать на уровне отдельных депо и служб.
АСУТ в рамках реорганизации железнодорожного транспорта с возникновением сервисных ремонтных компаний не утратила свою значимость. АСУТ представляет собой корпоративную информационноуправляющую систему, которая состоит из локальных информационных сетей подразделений локомотивного хозяйства и которая функционирует в рамках единой коммуникационной информационновычислительной сети, используя сети передачи данных [1].
АСУТ имеет базу данных локомотивного хозяйства (СБД-Т), которая
входит в систему баз данных по управлению железнодорожным транспортом (СБД-И). Как информационная система, АСУТ использует технологию репликации, которая предусматривает наличие единой базы с поддержкой на серверах копий всех локальных сетей, необходимой для работы части СБД-Т. Технология репликации объединяет достоинства централизованной базы данных и надёжность работы с локальной информацией.
Управляющие функции АСУТ реализуются следующим образом: через
систему контроля действий операторов, форматный и логический контроль вводимой информации, систему интерактивных подсказок, систему
поддержки принятия решений.
АСУТ функционирует посредством динамически организованных автоматизированных рабочих мест, функциональный набор которых определяется администратором сети, в соответствии с родом функционирования подразделения.
Основными функциями АСУТ, осуществляемыми на автоматизированных рабочих местах (АРМ), являются следующие [1]:
1) АРМ нарядчик: ведение книг нарядов; работа с локомотивными бригадами; планирование работы локомотивных бригад; ведение учётной отчётной документации; оперативный контроль за работой локомотивных
бригад; работа с данными локомотивных бригад;
69
2) АРМ дежурного по депо: формирование графика отправления поездов со связью с локомотивным диспетчером отделения дороги; согласование времени подачи локомотивов с графиком движения поездов; согласование вызова локомотивных бригад с графиком движения поездов при взаимодействии с АРМ нарядчика; контроль за движением локомотивов по
территории депо, ведением журнала дежурного по депо о наличии и изменении состояний локомотивов за сутки (учётная форма ТУ-1 часть 1); взаимодействие с подсистемой ОКДЛ, составляющей АСОУП; контроль за
прохождением предрейсового инструктажа и медицинского осмотра локомотивных бригад, контроль за временем простоя тяговых единиц в депо;
3) АРМ группы учёта: работа с данными маршрута машиниста; расчёт
расхода энергетических ресурсов и формирование нормы расхода энергетических ресурсов на поездку; расчёт показателей работы депо; расчёт заработной платы; формирование и выдача справок и отчётов о работе депо,
в том числе о работе локомотивов (отчётная форма ТХО-5); учёт времени
простоя локомотивов в депо приписки (учётная форма ТУ-24); учёт наличия и работы локомотивов; учёт расхода топлива локомотива на поездную
работу (учётная форма ТУ-10) и формирование отчёта о расходе топлива
или электроэнергии (отчётная форма ТХО-5); учёт поступления и расходования масел, смазок, песка локомотивами (отчётная форма ТХО-11);
4) АРМ группы расшифровки: расшифровка модулей памяти, скоростемерных лент, выявление нарушений ведения поезда;
5) АРМ управления эксплуатацией локомотивов: планирование работы
локомотивов; составление типовых графиков оборота локомотивов; расчёт
потребности локомотивного парка; расчёт календарного графика работы локомотивов; формирование графика подачи локомотивов под поездную и маневровую работу; учёт выполненной перевозочной работы, пробега и расхода энергетических ресурсов локомотивами (учётная форма ТУ-3); отчёт о
наличии, распределении, работе и использовании вагонов электросекций,
электро- и дизель-поездов (отчётная форма ЦО-5);
6) АРМ управления работой локомотивных бригад: планирование работы локомотивных бригад, расчёт необходимого штата локомотивных
бригад, расчёт работы и отдыха локомотивных бригад, разработка расписания работы локомотивных бригад, учёт медицинских осмотров и проведение совместимости локомотивных бригад;
7) АРМ машиниста-инструктора: учёт наличий аварийных ситуаций;
учёт класса машинистов; учёт состояния здоровья локомотивных бригад;
учёт расходования энергетических ресурсов; работа с машинистами по
режимным картам ведения поезда; формирование план-графика повышения квалификации локомотивных бригад;
70
8) АРМ инженера цеха эксплуатации: ведение и учёт прохождения инструктажа по безопасности движения; учёт случаев брака в работе, срывов
и задержек поездов; учёт работы машинистов-инструкторов.
В комплексе АРМ АСУТ особенное место отводится таким функциям, как управление техническим обслуживанием и текущим ремонтом локомотивного парка, а именно:
– технико-экономическому планированию – поддержке нормативносправочной информации, планирование ремонтных работ, расчёт плановой себестоимости;
– учёту фактических затрат на производство – учёту фактических
объёмов выполненных работ, расчёту фактических затрат;
– управлению техническим обслуживанием и текущим ремонтом локомотивов: прогнозированию неисправностей локомотивов; планированию
ремонта и технического обслуживания локомотивов; расчёту графика работы ремонтных бригад; материально-техническому обеспечению ремонтных и обслуживающих процессов; расчёту потребного штата ремонтного
депо; расчёту потребного технологического оборудования; ведению электронного паспорта локомотива; ведению книги записи ремонта локомотивов (учётная форма ТУ-28); ведению книги учёта технического обслуживания локомотивов (учётная форма ТУ-150); ведению книги готовности
локомотива после ремонта (учётная форма ТУ-125); учёту повреждений и
неисправностей локомотивов (учётная форма ТУ-29);
– автоматизированному техническому диагностированию – бортовому диагностированию отдельных узлов локомотивов; диагностированию
цепей управления, силовых преобразователей, колёсно-моторных блоков,
вспомогательных машин, токоприёмников, электрических аппаратов, бандажей колёсных пар, экипажной части, дизель-генераторных установок,
тормозного оборудования; контролю за динамикой движения поезда; контролю за сходом подвижного состава с рельс.
Итак, АСУТ является органом согласованного управления и контроля
за эксплуатацией, ремонтом и обслуживанием локомотивного парка. Свои
функции АСУТ реализует посредством АРМ конкретных назначений,
среди которых являются передовыми автоматизированные системы технического диагностирования (АСТД), так как они образуют первичную
информацию о техническом состоянии основного элемента инфраструктуры локомотивного хозяйства – локомотива [1].
71
3.2. Автоматизированные системы управления
сервисными локомотивными депо
Реорганизация ремонтных структур в рамках реформы российского
железнодорожного транспорта на основании утвержденной ОАО «РЖД» в
2010 г. концепции «Развитие системы сервисного обслуживания и создание единого центра ответственности за техническое состояние локомотивов» позволила сформировать сервисные локомотивные депо, находящиеся в распоряжении ООО «ЛокоТех» – компании, управляющей активами и
обеспечивающей обслуживание, ремонт, модернизацию локомотивов, а
также производство узлов и деталей для предприятий железнодорожного
транспорта. При этом в распоряжении ОАО «РЖД» имеются производственные участки в составе руководства Дирекции по ремонту тягового
подвижного состава. Такая реструктуризация способствовала созданию
специализированных систем управления, связывающих две основные отрасли локомотивного комплекса – эксплуатацию и ремонт.
К основным системам ремонтных структур современного железнодорожного транспорта относятся:
– Автоматизированная система управления ремонтным комплексом
(АСУ ЦТР);
– Автоматизированная система управления «Сетевой график» (АСУ СГ).
АСУ ЦТР является корпоративным структурным информационным
пространством бизнес-процессов ОАО «РЖД». АСУ ЦТР осуществляет
обмен потоков данных между участниками ремонтного процесса локомотивного парка. Это эксплуатационные и ремонтные депо, локомотиворемонтные заводы, сервисные локомотивные депо, предприятия крупных
собственников тягового подвижного состава.
Ключевой задачей АСУ ЦТР является управление производственной деятельностью ремонтных депо на основе формирования и контроля за исполнением программы ремонта, с применением методов сетевого планирования
и дискретного мониторинга. Планирование реализуется в соответствии с потребностями в ремонте, базирующимися на оперативных данных о пробегах
тяговых единиц и их фактическом техническом состоянии.
В АСУ ЦТР ведётся технологический процесс ремонта локомотивов,
где реализуется декадный график ремонта, регистрирующий время передачи локомотивов в ремонт из эксплуатации. В соответствии с графиком
формируются сменно-суточные задания и ведётся пооперационный мониторинг выполнения технологических операций.
Ключевым элементом АСУ ЦТР является автоматизированное рабочее место мастера ремонтного депо – АРМ «Мастер», которое включает в себя следующие функции [1]:
72
– регистрация и передача данных о ходе процесса ремонта;
– диспетчерское управление производством;
– взаимодействие с подсистемами АСУЖТ при работе с единой базой
данных о персонале, связанной с корпоративной системой управления
трудовыми ресурсами (ЕК АСУТР), передачей данных о выполненной работе для расчёта заработной платы и затраченных объёмов материальнотехнических ресурсов в соответствии с ЕК АСУФР;
– информационное сопровождение сотрудников ремонтного депо при
взаимодействии со структурами дирекций, эксплуатационных депо, локомотиворемонтными заводами, сервисными компаниями.
АРМ «Мастер» взаимодействует с подсистемой АСУТ в рамках АСУЖТ.
Передача данных о фактическом техническом состоянии, а также информация о пробегах локомотивов поступает в базу данных АРМ «Мастер» путём
взаимодействия с АРМ дежурного эксплуатационного депо и диспетчера по
ремонту. Локомотивы, прибывшие на обслуживание или ремонт, в оперативном режиме отображаются на экране компьютера АРМ «Мастер» и ожидают назначения на ремонт, проводимый ремонтными бригадами.
АРМ «Мастер» имеет обратную связь в виде индустриальных рабочих
станций, которые информируют: о готовности узлов локомотива, об окончании выполнения ремонтной операции, а также имеют функцию прогнозирования срока готовности локомотива на основе данных о фактическом
выполнении ремонтных операций.
АРМ «Мастер» интегрировано с системой «Электронный паспорт локомотива» (электронная база данных локомотива, включающая в себя
данные о техническом состоянии и выполняемых операциях на подвижном составе), благодаря этому ремонтное депо оперативно получает следующие данные: о фактическом техническом состоянии локомотива на
основании работы автоматизированных систем диагностирования; сведения об установленном оборудовании; о проводимых операциях.
Такой подход к реализации системы управления ремонтным процессом
позволяет минимизировать время простоя локомотива в депо за счёт оперативности выявления отказов и их устранения, а также оптимизации затрат времени на вспомогательные операции.
АСУ СГ является перспективной комплексной системой управления
производственными процессами сервисных локомотивных депо.
Основными задачами АСУ СГ являются:
– мониторинг технического состояния локомотивов;
– мониторинг эксплуатационной работы локомотивов;
– формирование графиков ремонта локомотивов;
– внутрипроизводственное планирование;
73
– управление производственными процессами, в том числе материально-техническим обеспечением обслуживания и ремонтов локомотивов,
а также соблюдение элементов системы менеджмента качества.
АСУ СГ предназначена для: ранжирования и автоматизации операций
планирования, производства ремонта и обслуживания в сервисных локомотивных депо, управления ресурсами и качеством, повышения надёжности
локомотивов [1].
Концепция АСУ СГ представлена на рис. 3.2 [1].
Эксплуатация
локомотивов
Управление неплановыми
ремонтами вышедших из
строя локомотивов на сети
Прогноз планирования
ТО и ТР до 7 лет
Планирование ресурсов
ЖДРМ и СЛД
Мониторинг эксплуатации
локомотивов
Планирование ТО и ТР
на следующий год
Планирование МТО
нестандартными
запасными частями
Мониторинг технического
состояния по данным МСУ
Оперативное трёхсуточное
планирование
МТО ожидаемого объема
ТО и ТР
Мониторинг технического
состояния по данным
АСТД
Прием локомотивов на ТО или
ТР – оценка фактического
технического состояния
Планирование ресурсов
Управление качеством
PDCA
ТО и ТР
Поддержание запасов
ресурсов
Эксплуатация
локомотивов
Планирование загрузки
производства
Подготовка производства
Планирование трудовых
ресурсов
Рис. 3.2. Концепция АСУ СГ
74
Материально-техническое
обеспечение
Во время эксплуатации локомотива осуществляется мониторинг его эксплуатационных показателей посредством базовой системы АСУЖТ–АСОУП,
технического состояния и эксплуатационных показателей по данным бортовых микропроцессорных систем управления (МСУ), а также по данным
некоторых систем автоматизированного диагностирования. По данным
мониторинга осуществляется прогнозирование плана ремонта локомотивов на 7 лет, год и квартал.
Комплекс автоматизированных систем диагностирования, в который
входят стационарные и мобильные системы диагностирования, осуществляет мониторинг фактического состояния локомотива при его дислокации в ремонтном подразделении. На основании данных фактического мониторинга осуществляется оперативное трехсуточное планирование организации ремонтных или обслуживающих работ. Параллельно с оперативным планированием осуществляется оценка ресурсообеспечения материально-технической базы и подготовка производства.
Несанкционированный отказ локомотива на сети сопровождается постановкой локомотива на неплановый ремонт. При выполнении ремонта как
непланового, так и текущего осуществляется планирование загруженности
цехов, оборудования, материальных и трудовых ресурсов. Окончательным
этапом процесса ремонта является передача локомотива в структуры компании ОАО «РЖД». Организация ремонта сопровождается управлением качества по циклу Дёминга–Шухарта – PDCA (Plan – Do – Check – Act).
АСУ СГ осуществляет автоматизированное управление ремонтом локомотивов по унифицированным процессам за счёт применения общих
экранных форм.
АСУ СГ включает в себя три основных составляющих:
1) управление ремонтом и обслуживанием;
2) материально-техническое обеспечение (МТО);
3) управление качеством (цикл PDCA, факторный анализ с организацией
первостепенных корректирующих действий и инвестиционной политики).
Важной составляющей АСУ СГ является внедрение в её функционал
математических моделей управления, а также международных стандартов
качества, что позволяет осуществлять современный уровень управления
на базе существующих сервисных локомотивных депо.
Реализации систем управления сервисных локомотивных депо предшествовало создание автоматизированной системы управления надёжностью
локомотивного парка (АСУНТ) и её функциональной составляющей – единой системы технического мониторинга локомотивов (ЕСМТ). АСУНТ
является совокупностью технических, технологических, математических,
аппаратно-программных ресурсов, состоящих в единой структуре, предна75
значенной для значительного повышения показателей надёжности локомотивного парка железных дорог, снижения не только времени простоя
парка в ремонте, но и материальных затрат на ремонт и обслуживание,
планирование работ, ресурсов и финансирования.
Функционирование АСУНТ осуществляется посредством сегмента
ЕСМТ, который включает в себя важный интегрированный комплекс
АСТД. АСТД является ключевым элементом в рамках управления локомотивным комплексом, так как включает в себя наличие первичной информации о техническом состоянии локомотивного парка [1].
3.3. Автоматизированные системы
технического диагностирования
Техническое диагностирование неисправностей на ранних стадиях является эффективным методом повышения безопасности и экономического
эффекта перевозочного процесса. Комплексный и качественный мониторинг элементов тягового подвижного состава позволяет заблаговременно
выявлять неисправности, с последующим оперативным их устранением в
целях упреждения аварийных ситуаций в процессе осуществления перевозок. При правильной организации диагностических работ на предприятии
можно не только снизить вероятность аварийных отказов и прямых затрат
на эксплуатацию локомотивов, но и рационально организовать их ремонт.
Диагностика локомотивов подразделяется на стационарную, бортовую, мобильную, неавтоматизированную [6].
3.3.1. Стационарные диагностические комплексы
Стационарная диагностика узлов локомотивов характерна для планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта тягового подвижного состава, которая в настоящее время используется на
отечественном железнодорожном транспорте. К стационарным диагностическим комплексам относятся устройства, предназначенные для контроля
технического состояния и выявления неисправностей локомотивов при их
дислокации на постах мониторинга или в сервисном депо. Существующие
стационарные диагностические комплексы в целом обеспечивают комплексный технический мониторинг, формируя при этом электронный паспорт, который является связующим звеном синхронизации и хранения полученной диагностической информации по узлам локомотивов [6].
Рассмотрим комплексную стационарную диагностику локомотивов,
имеющую следующую структуру (рис. 3.3) [6].
76
а
Подшипниковые узлы
и зубчатые передачи
Дизельгенераторная
установка
Токоприемники
б
в
Дистанционноинформационная
Комплекс
вибродиагностики система контроля
(температуры)
«Прогноз»
букс
Комплекс
реостатных
испытаний
«КИПАРИС»
Система
контроля и
диагностики
токоприемников
«Доктор-060ПГ»
Автотормозное
оборудование
Электрооборудование
Система контроля
и диагностики
автотормозного
оборудования
«Доктор-060АТ»
Мобильные приборы
«Доктор-60 (30)
АЛСН
Изоляция
электрических
цепей
Устройство
для контроля
изоляции
электрических
машин и
аппаратов «Кедр»
Цифровой
измеритель
параметров
иммитанса
Имметр
Топливная аппаратура
Электронный
паспорт локомотива
Переносное устройство
диагностирования
топливной аппаратуры
дизелей ППРФ-3
«ДЭСТА»
Экипажная часть
Система пескоподачи
Вибродиагностический
комплекс КПА-1В
Система контроля
пескоподачи
Рис. 3.3. Структура комплексной стационарной диагностики тягового
подвижного состава: а – наименование диагностируемых узлов тягового
подвижного состава; б – иллюстрация АСТД; в – наименование АСТД
Стационарная диагностика локомотивов включает в себя множество отечественных и зарубежных разработок. Согласно структуре (рис. 3.3), к элементам диагностирования локомотивов относятся: экипажная часть, которая
в свою очередь включает буксовый узел, моторно-осевые подшипники, тяговый редуктор, тяговый электродвигатель, моторно-якорные подшипники.
Техническое диагностирование и контроль проводятся различными
методами, но для буксового узла характерен тепловой и виброакустический контроль.
К средствам вибродиагностики, входящим в локомотивный комплекс,
относятся системы: Вектор-2000, Прогноз, АРМИД, КОМПАКС-Экспресс,
ОМСД [6].
77
Назначение данных систем следующее: измерение выходных электрических сигналов вибродатчиков, датчиков частоты вращения и обработка
результатов измерения в целях определения технического состояния подшипников и зубчатых передач.
В состав данных систем входят:
– датчики вибрации – акселерометры;
– датчики частоты вращения;
– блок обработки данных;
– управляющее программное обеспечение;
– средства ввода-вывода информации.
Выявление неисправностей производится путём регистрации характерных дефектных спектров вибрации, которые присущи соответствующему
дефекту того или иного элемента подшипникового узла или зубчатой передаче. При регистрации спектров вибрации производится определение конкретного дефекта, с последующим статистическим расчётом прогнозирования времени безотказной работы узлов в блоке обработки данных, затем
данная информация в доступном виде выводится на индикаторный блок.
В целях организации температурного контроля за буксовыми узлами
на сети железных дорог используются стационарные устройства, комплексы и системы теплового мониторинга: прибор обнаружения нагретых
букс (ПОНАБ), дистанционно-информационная система контроля букс
(ДИСК-Б), комплекс технических средств мониторинга букс (КТСМ-Б),
автоматическая система дистанционного контроля букс (АСДК-Б) [6].
Для регистрации температуры в названных устройствах используются
пирометры – для определения температуры поверхности согласно мощности теплового инфракрасного излучения. Устройства включают в себя:
средства обработки данных; управляющее программное обеспечение;
средства передачи данных; средства идентификации и аутентификации
подвижного состава.
Мониторинг температуры букс ведётся стационарно по месту установки
комплексов на пути, при этом данные о температуры буксовых узлов передаются дистанционно на автоматизированные рабочие места диагностической станции. Принцип выявления неисправных букс основан на регистрации температурных уровней нагрева и соответствующем оповещении об
этом локомотивных бригад и других участников перевозочного процесса.
Лимитирующими элементами электрической части локомотивов
являются:
– изоляция обмоток якоря и возбуждения;
78
– электрические аппараты (контакторы, рубильники, групповые переключатели, регуляторы, аппараты контроля и защиты, реле, зажимы, соединения и т. д.);
– силовые, вспомогательные цепи и цепи управления.
Основными неисправностями электрических цепей, машин и аппаратов являются:
– снижение сопротивления изоляции вследствие её загрязнения,
увлажнения или разрушения;
– нарушение секвенции электрических аппаратов вследствие разрушения, оплавления контактной части, механического заедания или нарушения регулировки.
Для диагностирования представленных неисправностей применяются
следующие устройства:
– устройство для контроля состояния изоляции электрических машин и
аппаратов «Кедр»;
– система контроля качества изоляции силовых кабелей, распределительных устройств, двигателей и генераторов ОКО-М;
– серии приборов «Доктор».
Дизель-генераторная установка, которая включает в себя следующие
лимитирующие элементы – цилиндропоршневая группа, топливная аппаратура, подшипники коленчатого вала.
Дизель тепловоза является одним из основных и уязвимых узлов в нём.
Согласно статистике, на долю дизеля приходится более 40 % отказов. Последствиями неисправной работы цилиндропоршневой группы является
снижение мощности дизеля, что вызывает падение мощности дизельгенераторной установки и ТЭД, снижение смазывающих свойств масла,
увеличение расхода масла на угар.
Указанные последствия влияют на безопасность перевозочного процесса и технико-экономические показатели тепловозов. Устранение неисправностей дизеля связано со значительными временными и материальными затратами. Своевременное и качественное диагностирование технического состояния узлов и элементов дизелей с последующим устранением обнаруженных неисправностей позволяет снизить эти затраты.
В качестве систем технического диагностирования дизелей на железнодорожном транспорте используются комплексы реостатных испытаний,
таких как: «КИПАРИС», «МАГИСТРАЛЬ», «АЛМАЗ», «АРАМИС» [6].
Данные комплексы предназначены для автоматического диагностирования и прогнозирования технического состояния.
79
Они обладают следующими функциями [6]:
– контроль за параметрами автоматической системы регулирования тягового генератора (ток возбуждения, токи в обмотках возбуждения возбудителя, напряжения вспомогательного генератора, напряжение возбудителя, сигналы о срабатывании реле переходов);
– контроль и настройка частоты вращения коленчатого вала дизеля,
распределения нагрузки по цилиндрам дизеля (температура, давление);
– диагностирование топливной аппаратуры (определение угла опережения подачи топлива, хода иглы форсунки, темп подачи топлива, длительность впрыска, наличие подвпрысков);
– диагностирование газовоздушного тракта;
– анализ индикаторной диаграммы и оптимизация настройки фаз газораспределения, подачи топлива, изодромного механизма (регулятора частоты вращения коленчатого вала) с позиции экономичности, производительности, работоспособности и ресурса дизеля.
Комплексы обеспечивают архивацию результатов реостатных испытаний, формирование отчётной документации, а также доступную технологичную поддержку обслуживаемого персонала путём вывода подробных
рекомендаций по настройке, ремонту или обслуживанию дизеля.
Автотормозное оборудование, являющееся одним из основных подсистем тормозов локомотива, служит наиболее важным элементом, который
отвечает за безопасность осуществления перевозочного процесса, он также нуждается в диагностике и контроле. Одна из систем диагностики автотормозного оборудования – «Доктор 060-АТ» (см. рис. 3.3).
«Доктор 060-АТ» позволяет следующее:
– получить данные по пределам давления в главных резервуарах;
– определить время повышения соответствующего по значению давления;
– плотность питательной и тормозной магистралей;
– плотность тормозных цилиндров;
– осуществить регулировку крана машиниста № 394 и крана вспомогательного тормоза № 254;
– получить данные о действиях комбинированного крана, воздухораспределителей, а также о работе блокировочного устройства [6].
Наряду с представленными системами диагностирования основных узлов
тягового подвижного состава на железнодорожном транспорте используются неавтоматизированные устройства, различные техники и методы диагностирования элементов и отдельных деталей подвижного состава, которые
включают в себя мобильные устройства – мегаомметры, измерители влажности изоляции цепей электрооборудования, стенды для контроля и испытаний, простейшие измерительные инструменты и прочее.
80
С развитием микропроцессорной и компьютерной техники, сетей передачи данных, программирования и информационного моделирования
диагностическая техника становилась малогабаритной, более производительной, функциональной и технологичной, поэтому её применение стало
возможным не только в местах расположения ТО и ТР локомотивов или
стационарных постов, но и на самих локомотивах как в составе бортового
управления, так и в составе отдельных аппаратно-программных комплексов, систем диагностики и контроля [6].
3.3.2. Бортовые системы диагностирования, контроля и управления
Бортовая диагностика в отличие от стационарной имеет свои преимущества – непрерывность процесса диагностирования, а соответственно и
возможность осуществления постоянного мониторинга технического состояния локомотивов в пути следования, что способствует безопасности
перевозочного процесса. К тому же применение дистанционной системы
диагностирования позволяет эффективней осуществлять ТО и ТР локомотивов благодаря заблаговременному выявлению конкретных неисправностей и подготовке ремонтных и обслуживающих структур.
Бортовые системы диагностирования представляют собой совокупность программно-аппаратных средств, выполненных в одной архитектуре, предназначенных для комплексного контроля технического состояния
узлов и элементов локомотива. Большинство диагностических бортовых
комплексов, используемых на отечественных локомотивах, выполнены и
синхронизированы с системой управления. Такими комплексами являются
различные серии микропроцессорных систем управления и диагностирования (МСУД).
Исполнение МСУД имеет однотипную структуру, которая включает в
себя блоки питания, ввода / вывода информации, управляющие блоки,
микропроцессорные блоки, модули приёма-передачи данных и другие
вспомогательные элементы.
МСУД имеет средства визуализации данных, выполненных на базе
промышленных компьютеров в основном стандартного типа (в частности,
Gersys). Бортовые компьютеры предназначены для обработки, визуализации и хранения диагностической информации.
На отечественном железнодорожном транспорте, помимо отечественных разработок, таких как: ЗАО «Локомотивные электронные системы» –
МСУД-001, МСУД-015; ОАО «ВЭлНИИ» – МСУД-Н; ОАО «ВНИКТИ» –
МСУ-ТЭ, МСУ-Т, МСУ-ТП, используются зарубежные системы. Примером зарубежных разработок являются системы управления и диагности81
рования канадской машиностроительной компании «Bombardier», а также
американской «General Electric». Они реализованы в соответствии с системами ТО и ТР зарубежных стран, где применяется комбинированный и
дистанционный технический мониторинг локомотивов, поэтому данные
МСУД имеют функции дистанционной передачи данных о фактическом
техническом состоянии тяговой единицы [6].
3.3.2.1. Бортовые системы диагностирования электровозов
Бортовые микропроцессорные системы управления и диагностирования электровозов предназначены для управления электроприводом, электрическими аппаратами, а также для автоматического ведения и контроля
за работой основного и вспомогательного оборудования.
Сравнительная характеристика функций МСУД-001, МСУД-015,
МСУД-Н представлена в табл. 3.1 [6].
Таблица 3.1
Сравнительная характеристика функций
МСУД-001, МСУД-015, МСУД-Н
Функции
МСУД-001 МСУД-015 МСУД-Н
Управление тяговым электроприводом
Управление ослаблением возбуждения
Управление электрическим торможением
Сброс нагрузки при снижении сопротивления изоляции силовых цепей согласно ТУ
Защита от боксования
Поосное регулирование силы тяги
Обеспечение защиты от юза
Диагностика основного и вспомогательного
оборудования
Контроль за сопротивлением изоляции
силовых и низковольтных цепей
Отображение на дисплейном модуле
диагностических параметров основного
и вспомогательного оборудования
Регистрация диагностических данных
работы оборудования на съёмное
устройство памяти
Возможность дистанционной передачи
аварийных сигналов
82
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
+
+
+
+
+
–
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
+
+
Рассмотрим назначение этих функций, где МСУД-001 – микропроцессорная система управления и диагностики грузовых электровозов постоянного тока 2ЭС4К, 3ЭС4К.
Система МСУД-001 предназначена для [6]:
– управления электрическими аппаратами (контакторами) цепей тяговых электродвигателей, а также цепей собственных нужд;
– выдачи заданий преобразователю собственных нужд (ПСН) и регулятору возбуждения (РВИ);
– диагностирования технического состояния электрооборудования
электровоза с выполнением функций его защиты;
– индикации диагностических данных на дисплей и записи их в съёмное устройство памяти.
Интерфейс и аппаратно-программная архитектура МСУД-001 подобно
другим системам для бортового диагностирования выполнена в виде блоков, разделов и подразделов. Основными элементами диагностирования
МСУД-001 являются электрические аппараты силовых, вспомогательных
цепей, а также цепей управления. При срабатывании того или иного электроаппарата посредством реле или датчика формируется сигнал, который
собственно и обозначает данные о работоспособности рассматриваемого
элемента. Сигнал поступает в блок обработки, где преобразуется в конкретный диагностический параметр, отображаясь в соответствующем разделе интерфейса блока индикации и сохраняясь в съёмном устройстве памяти МСУД-001. Помимо регистрации дискретных диагностических параметров, МСУД-001 осуществляет мониторинг параметров ведения и
торможения локомотива (скорость, ток, напряжение, давление в магистралях тормозов, местоположение и другие параметры) за счёт синхронизации в своём составе приборов безопасности, регистрации параметров
движения, автоведения и автоторможения (рис. 3.4) [6].
Интерфейс блока контроля электрооборудования локомотива системы
МСУД-001 представлен на рис. 3.5 [6].
Блок контроля электрооборудования включает в себя номер контролируемого контактора, номер сигнала, номер соответствующего разъёма соединителя и текущее состояние. Данная структура позволяет оперативно
выявлять отказы, а также их точное местоположение и локализацию.
МСУД-015 – микропроцессорная система управления и диагностирования, эксплуатируемая на электровозах переменной питающей
сети с тяговыми электродвигателями постоянного тока 2ЭС5К
(3ЭС5К, 4ЭС5К).
83
Рис. 3.4. Основной интерфейс МСУД-001
Рис. 3.5. Интерфейс контроля за оборудованием электровоза системы МСУД-001
84
МСУД-015 обеспечивает расширенные функции технического диагностирования оборудования электровоза, а также реализацию поосного
управления тяговыми электродвигателями, в том числе в режиме тяги с
независимым возбуждением. Микропроцессорная система управления
осуществляет информирование машиниста о его действиях для организации оптимального функционирования систем электровоза. МСУД-015
имеет возможность оперативной дистанционной передачи данных о техническом состоянии локомотива.
Данная функция реализуется посредством канала связи GSM в режиме
реального времени через блок регистрации и передачи данных БРПД-003.
Передача данных подразумевает информирование заводов и локомотивных депо о техническом состоянии электровозов, а также об управляющих
действиях локомотивной бригады и местоположении при возникновении
нештатных ситуаций.
МСУД-Н – микропроцессорная система управления и диагностики,
разработанная преимущественно для электровозов переменной питающей
сети с тяговыми электродвигателями постоянного тока Новочеркасского
электровозостроительного завода, – это ЭП1, ЭС5К, Э5К и другие, в том
числе работающих в системе многих единиц.
МСУД-Н, предназначенная для управления тяговым электроприводом
(индивидуально по выпрямительно-инверторному преобразователю) и электрическими аппаратами, осуществляет автоматическое управление режимами движения, контроль за состоянием оборудования, за выдачей машинисту
и записью в энергозависимое съёмное устройство памяти данных о техническом состоянии электрооборудования. МСУД-Н функционирует совместно с
универсальной системой автоматического ведения поезда (УСАВП).
УСАВП осуществляет автоматизированное управление тягой и
всеми видами тормозов поезда в целях соблюдения времени хода в соответствии с графиком движения поездов, а также с другими регламентирующими документами на основе выбора энергетически оптимального и рационального режима ведения поезда.
УСАВП включает в себя регистратор параметров движения и автоведения (РПДА), осуществляющий запись следующих данных: о затраченной электроэнергии; о значениях токов и напряжений силовых цепей; о
показаниях локомотивного светофора; о скорости, местоположении, действиях и состоянии локомотивной бригады [6].
85
3.3.2.2. Бортовые системы диагностирования,
контроля и управления тепловозов
Функции МСУ-ТЭ, МСУ-Т, МСУ-ТП предназначены для управления и
регулирования режимов работы основного и вспомогательного оборудования тепловозов, а также выполнения функций бортовой диагностики.
Сравнительная характеристика функций данных систем представлена в
табл. 3.2 [6].
Таблица 3.2
Сравнительная характеристика функций
МСУ-ТЭ, МСУ-Т, МСУ-ТП
Функции
МСУ-Т МСУ-ТЭ МСУ-ТП
Управление тяговым электроприводом
Управление пуском / остановкой дизеля
Управления ослаблением возбуждения
Управление электрическим торможением
Управление регулятором частоты вращения
коленчатого вала дизеля
Управление контактором электроснабжения
Блокировка пуска дизеля при соединённом
валопроворотном механизме, низком давлении
масла
Автоматизированная остановка дизеля при выходе
контролируемых диагностических параметров за
пределы, установленные в соответствии с ТУ,
на дизель-генераторную установку (ДГУ)
Снижение мощности ДГУ при отключении
части ТЭД
Защита турбокомпрессора от «помпажа»
Защита силовой выпрямительной установки
от внешних и внутренних коротких замыканий
Сброс нагрузки при снижении сопротивления
изоляции силовых цепей согласно ТУ
Обеспечение защиты тормозных резисторов
при нарушении работы охлаждающей системы
Управление самовозбуждением
вспомогательного генератора
Формирование нагрузочных характеристик ДГУ
в соответствии с частотой вращения коленчатого вала дизеля согласно ТУ
86
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
+
–
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
+
–
+
+
+
Окончание табл. 3.2
Функции
МСУ-Т МСУ-ТЭ МСУ-ТП
Формирование внешних характеристик тягового
генератора в соответствии с частотой вращения
коленчатого вала
Ограничение напряжения и тока тягового
генератора в соответствии с ТУ
Защита от боксования
Поосное регулирование силы тяги
Обеспечение защиты от юза
Диагностика дизеля
Диагностика основного и вспомогательного
оборудования
Контроль за сопротивлением изоляции силовых
и низковольтных цепей
Отображение на дисплейном модуле
диагностических параметров основного
и вспомогательного оборудования
Отображение на дисплейном модуле
предупредительных и аварийных сообщений
о неисправностях оборудования
Регистрация диагностических данных работы
оборудования на съёмное устройство памяти
+
+
+
+
+
+
+
–
+
+
+
–
+
+
–
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Из табл. 3.2 следует, что МСУД отечественных тепловозов имеют аналогичные диагностические и управляющие функции. Однако организация
диагностирования в большей мере ориентирована на структуру контроля,
что ограничивает возможность применения научных методов при оценке
технического состояния. Примерами данной структуры является контроль
над выходными параметрами дизель-генераторной группы, электрическими элементами (контроль за температурой выхлопных газов в выпускном
коллекторе, контроль за срабатыванием реле и другими коммутационными элементами), подшипниковыми узлами (буксовый узел – система контроля за температурой (БСКТ)) [6].
Интерфейс данных МСУД представлен на рис. 3.6 [6].
Основной экран МСУД тепловоза отражает основные диагностические
параметры и параметры движения, а также разделы диагностики и управления основного и вспомогательного оборудования, общее состояние всей
системы.
87
Рис. 3.6. Внешний вид МСУД, эксплуатируемой на тепловозе,
выполненной на промышленном компьютере Gersys
Узлы, контролируемые МСУД тепловозов, представлены на рис. 3.7 [6].
Диагностика
Настройки
ЭВМ
Электрооборудование
Дизель
Вспомогательное
оборудование
РЧО
Силовые цепи
Ресурс
Ресурс
Гребнесмазыватель
Система возбуждения
Цилиндры
Цилиндры
Реле земли
ТЭД
Масляная система
Бортовая сеть
Топливная система
Регулятор мощности
Рис. 3.7. Декомпозиция локомотивов как объекта бортового диагностирования:
РЧО – регулятор частоты «оборотов» (вращения) коленчатого вала
дизеля тепловоза; САРТ – система автоматического регулирования
температурного режима дизеля тепловоза
Структура организации диагностирования МСУД в целом позволяет
обеспечить комплексный контроль технического состояния основных узлов локомотива, что соответствует функциональной декомпозиции локо88
мотива как единого объекта диагностирования. Такая структура реализована посредством подразделения узлов локомотивов до конечных элементов технического контроля [6].
На рис. 3.8 [6] представлен пример теплового контроля над цилиндропоршневой группой (ЦПГ) и турбокомпрессором дизеля.
Рис. 3.8. Реализация теплового контроля над ЦПГ
и турбокомпрессором дизеля в МСУД
Наряду с микропроцессорными системами управления и диагностирования на локомотивах используются аппаратно-программные комплексы
и приборы безопасности, которые осуществляют регистрацию параметров
ведения локомотива, расходования энергетических ресурсов, местоположения и отдельных данных при контроле технического состояния узлов.
К таким устройствам относятся:
– аппаратно-программный комплекс БОРТ, основной задачей которого
является учёт расходования топлива;
– регистраторы параметров движения и автоведения;
– бортовая подсистема контроля температуры подшипниковых узлов БСКТ;
– отдельные приборы безопасности: комплексное локомотивное устройство безопасности, телемеханическая система контроля за бодрствованием
машиниста, устройство контроля над бдительностью машиниста, система
контроля целостности тормозной магистрали, которая обеспечивает контроль не только над техническими системами, но и над локомотивной бригадой как элемента управления локомотива.
Как следует из представленного обзора систем технического мониторинга,
контроля и диагностирования, микропроцессорные комплексы имеют различия в исполнении и функционале, однако общим назначением таких систем
является непрерывный контроль над техническим состоянием локомотивов.
89
Таким образом, бортовые диагностические системы, в отличие от стационарной диагностики, позволяют произвести качественный и оперативный анализ технического состояния локомотива, определить причины
возникновения неисправностей благодаря комплексному и синхронизированному во времени мониторингу диагностических параметров, произвести оперативный ремонт, что значительно позволяет снизить простой локомотивов в сервисных депо, а следовательно, увеличить производительность локомотивного комплекса. Более того, бортовые диагностические
комплексы обеспечивают гарантированную безопасность перевозочного
процесса, несмотря на то, что организация диагностирования бортовых
систем в большей мере имеет структуру контроля, это ограничивает возможность применения научных методов в оценке технического состояния.
Важным аспектом диагностирования также является своевременность
и оперативность обработки данных, которые, согласно планово-предупредительной системе технического обслуживания и ремонта, носят дискретизированный характер. Не менее актуальным является применение аппаратно-программных средств непрерывной обработки и дистанционной передачи данных в режиме реального времени в соответствующие органы
управления. Примером таких аппаратно-программных реализаций является передача данных мониторинга технического состояния локомотива в
режиме реального времени по каналу связи GPRS на удалённый диагностический сервер сервисного локомотивного депо. Такой подход в организации диагностики в корне меняет качественную и технологическую
структуру в позитивном направлении. Поэтому, несомненно, такой диагностический локомотивный комплекс, как подсистема АСУЖТ, требует
дальнейшего совершенствования и развития [6].
Рекомендуемая литература: [1, 6] (см. Библиографический список).
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Дайте определение понятия АСУТ.
2. В состав какой системы входит АСУТ? Каковы её основные принципы?
3. Объясните принцип работы стационарных систем идентификации
локомотивов.
4. Назовите состав комплекса АРМ АСУТ, его назначение и функции.
5. В чём заключается реорганизация ремонтных и эксплуатационных
структур локомотивного хозяйства? Объясните это на конкретных примерах.
6. Назовите системы управления ремонтными структурами. Каково их
основное назначение?
90
7. Какие АРМ входят в состав систем управления ремонтными структурами? Для чего они предназначены и каковы их функции?
8. Каким образом взаимодействует АРМ «Мастер» с АСУЖТ?
9. Для чего предназначена АСУ СГ? Какие основные задачи она решает?
10. Какова структура работы АСУ СГ?
11. В чем значимость рабочего цикла Дёминга–Шухарта PDCA?
12. Приведите пример работы цикла PDCA в рамках работы локомотивного комплекса.
13. Дайте определение понятия АРМ АСТД. Объясните его назначение
и функции. Каким образом происходит его реализация?
14. Что такое декомпозиция локомотива как объекта технического диагностирования?
15. Какие системы ремонтных структур современного железнодорожного транспорта относятся к основным?
16. Что является ключевой задачей и ключевым элементом АСУ ЦТР?
В чём заключаются её функции?
17. Каковы функции МСУД-001, МСУД-Н и МСУД-015?
18. Каковы функции МСУ-ТЭ, МСУ-Т, МСУ-ТП?
19. Что используется на локомотивах кроме микропроцессорных систем управления и диагностирования?
20. Назовите, что относится к бортовым устройствам локомотива?
21. В чём достоинство бортовых диагностических систем в сравнении
со стационарными?
4. СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА –
ПЕРЕДОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ
ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
На основании анализа системы технического диагностирования локомотивного парка было установлено, что передовым конечным элементом
любого диагностического комплекса является средство мониторинга (датчик, сенсор). Рассмотрим методологию проведения мониторинга, а также
его технические средства, используемые на железнодорожном транспорте
в системах технического диагностирования [1].
4.1. Преобразование величины в процессе измерений
Если проанализировать известные процессы измерений, то в подавляющем их большинстве числовое значение измеряемой величины можно
получить только посредством её видоизменения тем или иным способом.
91
В качестве примера рассмотрим массу тела, которая измеряется обыкновенными равноплечими весами. Под действием земного притяжения создаются силы. Масса тела вместе с этими силами давит на одну чашку, а масса
гирь – на другую. Подбором гирь можно добиться равновесия массы гирь,
принимая, что сила земного притяжения на расстоянии между чашками
остается одной и той же. Следовательно, для измерения массы необходимо
преобразовать массу тела и гирь в силы, а для сравнения сил между собой
преобразовать их действие в механическое перемещение рычагов весов [2].
Другой пример – измерение давления газа трубчатым манометром.
Металлическая трубка манометра, изогнутая по дуге, одним концом соединяется с резервуаром, в котором необходимо измерить давление газа, а
другой конец трубки запаян. Под действием давления газа трубка разгибается и тем больше, чем больше давление. Свободный конец трубки перемещается в пространстве. Так осуществляется первая ступень преобразования. Перемещение конца при помощи системы рычагов и зубчаток преобразуется во вращение оси (вторая ступень преобразования). На оси
находится стрелка, конец которой перемещается по дуге над шкалой с делениями. Эта третья ступень преобразования, позволяющая получить числовое значение измеряемого давления.
Приведённые примеры показывают, что даже простые измерения проводятся путём преобразования измеряемой величины. Для такого преобразования используются различные первичные преобразователи.
В автоматических устройствах широко используют электрическую
энергию, обладающую рядом преимуществ по сравнению с другими видами энергии, например такими, как: простота передачи на большие расстояния, возможность аккумулирования и т. д. В то же время величины, характеризующие подавляющее большинство процессов на транспорте, неэлектрические – это скорость, перемещение, температура, давление и т. д.
В связи с этим часто возникает задача преобразования разнообразных неэлектрических величин в электрические сигналы, изменяющиеся в соответствии с изменением неэлектрических величии. Элементы, осуществляющие
указанную задачу, называются датчиками (или преобразователями).
Электрические датчики, преобразующие неэлектрические входные величины в электродвижущую силу или напряжение, называют генераторными (активными) датчиками. Генераторные датчики не требуют постороннего источника питания. Датчики, в которых изменение неэлектрической величины сопровождается соответствующим изменением того или
иного электрического параметра (индуктивность, ёмкость, сопротивление), называют параметрическими (пассивными). Параметрические
датчики получают энергию от вспомогательного источника.
92
К датчикам предъявляются следующие требования: непрерывность и
линейность статической характеристики, высокая чувствительность, низкая инерционность, высокая надёжность, минимальная стоимость, габаритные размеры и масса [2].
4.2. Область применения датчиков на железнодорожном транспорте
Датчики на отечественных и зарубежных железных дорогах применяют в следующих системах [2]:
– в полуавтоматической и автоматической блокировке (ПАБ, АБ) для
контроля занятости перегона и блок-участков;
– автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), в автоматическом регулировании скорости и автоматическом управлении тормозами
(САУТ) для получения информации о фактической скорости и местонахождении поездов;
– переездной сигнализации (ПС) и ограждающих устройствах для сигнализации о приближении поезда, при контроле за скоростью приближения и движения подвижного состава;
– горочной автоматизации (ГАЦ, АРС) для определения скоростей и
ускорений отцепов и управления тормозными средствами, а также для
контроля над свободностью стрелочных участков и за измерением массы
отцепов;
– в целях обнаружения перегревшихся букс (ПОНАБ), наличия ползунов на колёсах в проходящих поездах, определения нарушения нормальных условий эксплуатации и регистрации числа осей, проходящих через
контрольную точку;
– в измерительных вагон-лабораториях.
Рассмотрим наиболее распространённые типы датчиков [2].
4.3. Типы датчиков
4.3.1. Ёмкостные датчики
Ёмкостным датчиком называют сенсор, в котором измеряемая величина является значением ёмкости непосредственно или при механических перемещениях [2].
Известно, что ёмкость плоского конденсатора C пропорциональна диэлектрической проницаемости среды и рабочей площади пластин S и обратно пропорциональна расстоянию между ними δ:
C=
1
S
4πε δ
93
,
(4.1)
где ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками; S – активная площадь обкладок; δ – расстояние между обкладками.
Принцип действия ёмкостных датчиков основан на изменении одной
из величин δ, S, ε. Ёмкостные датчики применяют в мостовых схемах переменного тока или колебательных контурах высокочастотных генераторов. Характерные области применения ёмкостных датчиков: при измерении механических перемещений (ёмкостные микрометры), измерении
уровня жидкости, измерении давления и др.
Разработаны различные типы ёмкостных преобразователей. К ним относится преобразователь в виде конденсатора, одна пластина которого
перемещается относительно другой таким образом, что расстояние δ между пластинами изменяется. Функция преобразования C = f(δ) нелинейная,
причем чувствительность возрастает с уменьшением расстояния δ, минимальное значение которого определяется напряжением пробоя конденсатора. Такие преобразователи используются для измерения малых перемещений (менее 1 мм).
Существует также дифференциальный ёмкостный преобразователь,
где при перемещении центральной пластины ёмкость одного конденсатора увеличивается, а другого уменьшается. Дифференциальное исполнение
позволяет снизить отклонение нелинейности или расширить рабочий
диапазон перемещений.
Ёмкостные преобразователи используют для регистрации уровня жидкости. Ёмкость между электродами зависит от объёма жидкости, согласованного по уровню, так как диэлектрическая проницаемость контролируемой
жидкости отличается от диэлектрической проницаемости воздуха.
Ёмкостные преобразователи питаются током повышенной частоты (до
десятков мегагерц), это позволяет увеличить мощность выходного сигнала и снизить шунтирующее воздействие сопротивления изоляции. Ёмкостные преобразователи просты по конструкции, имеют высокую чувствительность и относительно малую инерционность. К их недостаткам
следует отнести следующее: влияние внешних электрических полей, паразитных ёмкостей, температуры, влажности.
4.3.2. Индуктивные датчики
Принцип работы индуктивных датчиков зависит от: индуктивности
или взаимной индуктивности обмоток; от положения; геометрических
размеров и магнитного состояния элементов магнитной цепи.
Индуктивности и взаимные индуктивности обмоток в магнитопроводе
при исключении рассеяния магнитного потока определяются по формулам
94
ω2
L= i ,
(4.2)
ZM
Mi j =
ω i ωj
ZМ
,
(4.3)
где ωi и ωj – число витков i-й и j-й обмоток; ZM – магнитное сопротивление, которое определяется по формуле
ZM =√R2M +X2M ,
(4.4)
где RM – активная составляющая магнитного сопротивления, определяемая по формуле
l
δ
RM = ∑nk=1 k + ,
(4.5)
μ0 μk Sk
μ0 S
где lk, Sk, μk – соответственно длина, площадь поперечного сечения и относительная магнитная проницаемость k-го участка магнитопровода; μ0 –
магнитная проницаемость пустоты; δ – длина воздушного зазора; S – площадь поперечного сечения воздушного участка магнитопровода.
XM – реактивная составляющая магнитного сопротивления, которая
определяется по формуле
P
XM = 2,
(4.6)
ωФ
где P – потери в магнитопроводе на частоте ω, обусловленные вихревыми
токами и гистерезисом; Ф – магнитный поток в магнитопроводе.
Из вышеприведённых формул следует, что индуктивность и взаимную
индуктивность можно регулировать, изменив длину или площадь поперечного сечения воздушного участка магнитной цепи на магнитную проницаемость или на потери в магнитопроводе [2].
Типы индуктивных преобразователей представлены на рис. 4.1 [2].
Индуктивный сенсор (рис. 4.1, а), с регулируемой длиной воздушного зазора δ, характеризуется нелинейной (близкой к гиперболической) зависимостью с перемещением 0,01–10 мм. Датчик с изменяющейся площадью воздушного зазора позволяет измерять перемещения до 15–20 мм (рис. 4.1, б).
Датчик с разомкнутой магнитной цепью применяется для измерения перемещений от 1 до 100 мм (рис. 4.1, г). Широкое распространение на практике
получили дифференциальные преобразователи, в которых перемещение подвижного элемента обеспечивает повышение индуктивности одной обмотки
и снижение индуктивности другой (рис. 4.1, д, е).
95
а
г
б
в
д
ж
е
Рис. 4.1. Индуктивные сенсоры: а – с регулируемой длиной воздушного зазора;
б – с изменяющейся площадью воздушного зазора; в – с неизменяющейся площадью
воздушного зазора; г – с разомкнутой магнитной цепью; д – с перемещением подвижного элемента, обеспечивающего повышение индуктивности; ж – контурного типа;
е – с перемещение подвижного элемента, обеспечивающего снижение индуктивности
Индукционные датчики используются для измерений скорости и углового положения. Они применяются в системах для регистрации угловой
скорости (тахометрах) и в устройствах для измерения относительных перемещений (вибродатчиках), т. е. для измерения линейных и угловых перемещений и ускорений (в виброметрах и акселерометрах). В локомотивном
комплексе индуктивные преобразователи применяются как средства мониторинга в системах реостатных испытаний (датчики синхронизации, датчики частоты вращения), в дизелях с электронной подачей топлива, в виброакустических комплексах диагностики и т. д. [2].
4.3.3. Датчики пути и скорости
Датчики используются в системах автоматического управления тормозами (САУТ, САУТ-ЦМ), их устанавливают в корпус скоростемера на
буксе колёсной пары. Основным элементом является транзисторный автогенератор, с задающим LC-контуром и ротор, выполненный из стальной
шестерни, которая имеет 16 импульсов. При введении в зазор между базо96
вой и коллекторными обмотками автогенератора металлической пластины
уменьшается коэффициент обратной связи, вызывающий срыв генерации.
Ротор датчика приводится во вращение от шейки оси колёсной пары.
Каждый зубец при вращении ротора выполняет функцию металлической
пластинки. За каждый оборот колёсной пары датчик выдаёт 16 импульсов.
Следовательно, число импульсов, выработанных датчиком, пропорционально пройденному пути, а их частота – скорости движения. Коэффициент пропорциональности определяется диаметром колеса.
Другая разновидность датчика скорости используется в системе автоматического регулирования скорости на метрополитенах и высокоскоростном наземном транспорте. Основными частями такого датчика являются два постоянных магнита, сердечник и обмотка. Зубчатый ротор вращается вместе с колёсной парой. Датчик устанавливают на специальной
крышке буксы подвижного состава. Магнитный поток постоянных магнитов замыкается через зубья ротора и при вращении колеса за счёт изменения магнитного потока, в сердечнике в обмотке наводится эдс, частота которой пропорциональна скорости вращения колеса, т. е. скорости движения поезда. Именно таким образом датчик скорости преобразует скорость
движения поезда в частоту электрических сигналов.
Датчик пути решает задачу измерения скорости вращения оси колёсной
пары тележки путём фотоэлектрического преобразования сигнала прерываний светового потока щелевой маски (диском с радиальными прорезями),
усиления и порогового формирования электрических сигналов импульсов.
4.3.4. Датчики контроля проследования поезда
В контактных датчиках измеряемому механическому перемещению
соответствует замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрической цепью. Контактные датчики применяют в системах
автоматического контроля, сортировки деталей по размерам и автоматической сигнализации.
В системах железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) распространение получили контактные датчики, выполняющие функции контроля проследования подвижного состава, называемые «рельсовыми педалями», а также путевые датчики весомера. Рельсовые педали выдают
электрический сигнал при срабатывании контактов их выходных элементов в результате воздействия колеса на воспринимающий пружиннорычажный механизм датчика.
Действие мембранной педали основано на передаче давления от прогиба рельса под подвижным составом через нажимное приспособление на
сжимаемую воздушную камеру, расположенную под рельсом, и воздействии вытесняемого из этой камеры воздуха на мембрану, с которой связана контактная схема.
97
Вышерассмотренные контактные датчики применяют для счета осей
подвижного состава только в ограниченном диапазоне его нагрузок на ось
и скоростей (подвижного состава). Вне этих пределов педали не фиксируют группу проходящих осей или не выделяют отдельные оси [2].
Магнитоэлектронный датчик применяют в устройствах реверсивного
счета осей на пути. Датчик работает в диапазоне скоростей 0–200 км/ч.
4.3.5. Потенциометрические датчики
Для преобразования угловых или линейных перемещений в соответствующие изменения сопротивления, напряжения или тока служит потенциометрический датчик, который представляет собой резистор, включенный по схеме потенциометра.
На каркасе из изоляционного материала размещена обмотка. По кромке провода обмотки перемещается контакт щетки, приводимой во вращение осью. Движок соединяет контакт щетки с щеткой токосъемного кольца. Ось вращения и движок электрически изолированы друг от друга.
Напряжение питания протекает по зажимам потенциометра, выходное
напряжение регистрируется между одним из зажимов, на которые подаётся питание, и контактом, соединённом с токосъемным кольцом.
Элемент, угловое перемещение которого следует преобразовать, механически связывается с осью, положение которой определяет сопротивление, а следовательно, выходное напряжение и ток в нагрузке. В качестве
нагрузки Rн может быть использован электроизмерительный прибор,
например вольтметр, отградуированный в значениях угловых перемещений. Статическая характеристика потенциометрического датчика показывает зависимость выходного напряжения от контролируемого угла поворота подвижного контакта щетки в режиме холостого хода и при наличии
нагрузки. Обычно стремятся к реализации линейной статической характеристики. Для этого необходимо выполнить соотношение Rн>>R, где R –
сопротивление потенциометра.
Потенциометрические датчики используют на тепловозах в качестве
реле давления масла. Под давлением масла мембрана, воздействующая на
шток, рычажную передачу и далее подвижной контакт потенциометра,
прогибается.
Реостатные преобразователи с проволочной обмоткой являются ступенчатыми (дискретными) преобразователями, поскольку непрерывному
изменению перемещения соответствует дискретное изменение сопротивления. Дискретный характер выходной величины определяет возникновение соответствующей погрешности дискретизации, которая уменьша98
ется с увеличением числа витков обмотки. Поэтому реостатные преобразователи обычно имеют не менее 100–200 витков обмотки. Указанная
погрешность дискретизаций отсутствует в реохордных преобразователях,
в которых щетка скользит вдоль оси калиброванной проволоки [2].
4.3.6. Гальванические датчики
Принцип работы гальванических датчиков основан на зависимости эдс
гальванической цепи от концентрации ионов в электролите и окислительно-восстановительных реакций, происходящих на электродах. Наиболее широко гальванические датчики применяются как приборы для измерения активности (концентрации) водородных ионов. Они основаны на
свойствах различных растворов (нейтральных, кислых, щелочных), которые зависят от концентрации в них водородных ионов.
Гальванические датчики состоят из двух частей: 1) измерительного электрода, помещенного в исследуемый раствор и 2) вспомогательного элемента,
электродный потенциал которого должен оставаться постоянным. Измерение эдс гальванических преобразователей должно производиться таким
образом, чтобы через преобразователь не проходил ток, вызывающий
отклонения от поляризации электродов и падения напряжения на внутреннем сопротивлении преобразователя, которое при использовании
стеклянных электродов составляет 10 7–109 Ом. Представленное условие
делает необходимым применение электрометрических усилителей или
компенсационных измерительных приборов. Следует также отметить, что
измерение давления с помощью гальванических преобразователей требует
введения поправки по температуре [2].
4.3.7. Термоэлектрические датчики
Термоэлектрические датчики (термопары) основаны на термоэлектрическом эффекте Зеембека, который состоит в том, что в замкнутом контуре,
состоящем из двух неоднородных проводников (или полупроводников), течет ток, если места спаев проводников имеют различные температуры.
Если взять замкнутый контур, состоящий из разнородных проводников (термоэлектродов), то на их спаях и возникнут термо-эдс eAB(t) и
eAB(t 0), зависящие от температур t и t 0 этих спаев. Так как эти термоэдс оказываются включенными встречно, то результирующая термоэдс EAB(t, t0), действующая в контуре, равна
EAB(t, t0) = eAB(t) − eAB(t0).
99
(4.7)
При равенстве температур обоих спаев результирующая термо-эдс
равна нулю. Спай, погружаемый в контролируемую среду, называется
горячим концом термопары, а другой – холодным.
4.3.8. Оптические датчики
В качестве приёмников сигнала в оптических датчиках используют фоторезисторы, фотодиоды и фототранзисторы. Действие фототранзисторов
основано на явлении внутреннего фотоэффекта, состоящего в том, что в
результате поглощения света в полупроводнике фоторезистора появляются свободные электроны. Под действием приложенного напряжения первичные электроны приходят в движение и сталкиваются с атомами кристаллической решетки, вызывая дополнительный вторичный поток электронов. При освещении фоторезистора его проводимость резко увеличивается, что приводит к увеличению тока в цепи нагрузки. Изменение интенсивности излучения влияет на сопротивление фоторезистора в непроводящем направлении. В фоторезисторах светом излучается базовая часть.
При этом действие светового потока (подобно действию напряжения,
прикладываемого между базой и эмиттером в обычном транзисторе), приводит к увеличению тока эмиттера и выходного тока коллектора.
Оптические датчики используют в СЖАТ метрополитенов для контроля за скоростью движения поездов в районе остановочных платформ; в
устройствах пассажирской автоматики (турникетах); в устройствах контроля прохода в тоннель и т. д. На сортировочных горках оптические датчики контролируют свободность стрелочных участков при проследовании
длиннобазных вагонов.
В системах, предназначенных для автоматического обнаружения перегретых букс подвижного состава, применяют датчики, реагирующие на
инфракрасное излучение от корпусов греющихся букс. Они называются
болометрами. Эти датчики преобразуют инфракрасное излучение от
нагретых букс в электрические сигналы. Приёмные устройства срабатывают при достижении температуры шеек осей колёсных пар определённого значения, зависящего от настройки прибора. В сочетании с рельсовыми
педалями пост обнаружения нагретых букс (ПОНАБ) контролирует их
наличие и определяет порядковый номер.
Оптоэлектрические преобразователи используются для бесконтактных
измерений разнообразных физических величин. Чаще всего под действием
измеряемой величины изменяется интенсивность излучения, например,
вследствие изменения температуры излучателя, поглощения или рассеяния
100
оптического канала. Однако могут изменяться также фазовый сдвиг между
колебаниями в двух лучах, вызываемый разностью оптического хода этих
лучей, частота и длина волны излучения, генерируемого источником.
В преобразователях излучений выходная электрическая величина
функционально связана с характеристиками излучения. В зависимости от
вида излучения различают оптоэлектрические и ионизационные преобразователи.
В оптоэлектрических преобразователях используется оптическое излучение видимого, инфракрасного или ультрафиолетового диапазона. Источниками излучения могут служить лампы накаливания, газоразрядные
лампы, светодиоды и лазеры. В качестве приёмников излучения чаще
всего применяют фотоэлементы, фотоумножители, фоторезисторы, фотодиоды и фототранзисторы. Следует отметить, что фотоэлементы являются генераторными преобразователями, а фотодиоды могут быть генераторными или параметрическими преобразователями.
Оптоэлектрический преобразователь измеряемой величины x1 или x2 в
выходную электрическую величину y содержит источник излучения (ИИ)
потока Ф1, некоторый оптический канал (ОК) и приёмник излучения (ПИ),
воспринимающий поток и преобразующий его в электрическую величину
(рис. 4.2) [2].
Ф1
ИИ
х1
Ф2
ОК
ПИ
у
х2
Рис. 4.2. Структурная схема оптоэлектрического преобразователя
Воздействие измеряемой величины на поток излучения Ф2 может
осуществляться двумя способами. При первом способе измеряемая величина x1 воздействует непосредственно на источник излучения и изменяет
тот или иной параметр излучаемого потока Ф1. При втором способе измеряемая величина x2 модулирует соответствующий параметр потока Ф2 в
процессе его распространения по оптическому каналу.
4.3.9. Пьезоэлектрические датчики
Работа пьезоэлектрических датчиков основана на применении прямого
пьезоэлектрического эффекта, который заключается в возникновении
электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов (кварца,
сёгнетовой соли и др.) под влиянием механических напряжений. Несмотря
на то, что эти датчики относятся к генераторному типу, однако их вы101
ходная мощность мала, поэтому к выходу преобразователя должен быть
подключен измерительный усилитель с возможно бо́льшим входным
сопротивлением (1011 Ом и более).
В пьезоэлектрических преобразователях применяют главным образом
кварц, который обладает высокой механической прочностью и очень слабой зависимостью параметров от температуры.
4.3.10. Тензочувствительные датчики
В основе работы тензорезисторов (тензочувствительных датчиков) лежит явление тензоэффекта, заключающееся в изменении сопротивления
резисторов, выполненных из проводников или полупроводников, при их
механической деформации.
Характеристикой тензоэффекта материала является коэффициент относительной тензочувствительности, определяемый по формуле
ε
k = R,
εl
(4.8)
где εR – относительное изменение сопротивления резистора, которое определяется по формуле
∆R
εR = ,
(4.9)
R
где ∆R – изменение сопротивления, Ом; R – номинальное сопротивление
тезорезистора, Ом.
εl – относительное изменение линейного размера резистора, которое
определяется по формуле
∆l
εl = ,
(4.10)
l
где ∆l – изменение длины тензодатчика, мкм; l – длина тензодатчика, мкм.
Наиболее широко используются клейкие тензодатчики (рис. 4.3) [2].
Тензодатчик представляет собой тон1
3
2
кую зигзагообразно уложенную и приклеенную к полоске бумаги (подложке 1)
проволоку 2 (проволочную решетку).
Преобразователь включается в схему с
помощью приваренных или припаянных
выводов 3. Преобразователь наклеиваРис. 4.3. Тензочувствительный
ется на поверхность исследуемого элепреобразователь: 1 – подложка;
мента таким образом, чтобы направление
2 – проволочная решетка;
ожидаемой деформации совпадало с про3 – вывод
дольной осью решетки.
102
Для изготовления преобразователей используется главным образом
проволока диаметром 0,02–0,05 мм из константана, имеющего коэффициент k = 1,9÷2,1. Применяются также фольговые и пленочные тензорезисторы, габаритные размеры которых меньше габаритных размеров проволочных тензорезисторов.
Изменение температуры вызывает изменение функции преобразования
тензорезисторов, что объясняется температурной зависимостью сопротивления преобразователя и различием температурных коэффициентов линейного расширения материала тензорезистора и исследуемой детали.
Влияние температуры устраняется применением соответствующих методов температурной компенсации.
Для измерения выходной величины тензорезисторного преобразователя чаще всего применяют мостовые схемы. Тензорезисторы всех типов
находят широкое применение для измерения деформаций, усилий, давлений, моментов и т. д.
4.3.11. Терморезистивные датчики
Широкое распространение на практике получили более дешевые медные терморезисторы, имеющие линейную зависимость сопротивления от
температуры:
Rt = R0 (1+αt), при –50 ≤ t ≤ +180 °C,
(4.11)
где α = 4,2610–3 (°C)–1.
Недостатком меди является малое удельное сопротивление и высокая
окисляемость при высоких температурах, вследствие чего конечный предел применения медных термометров сопротивления ограничивается температурой 180 °C. По стабильности и воспроизводимости характеристик
медные терморезисторы уступают платиновым.
Стандартные платиновые термометры сопротивления имеют обозначение ТСП, а медные – ТСМ. При температуре 0 °C сопротивление R0 термометров равно: платиновых 1, 5, 10, 50, 100, 500 Ом; медных 10, 50, 100 Ом.
По сравнению с металлическими тензорезисторами более высокой чувствительностью обладают полупроводниковые терморезисторы (термисторы). Они имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления,
значение которого при 20 °C составляет (2–8) 10–2 (°C)–1, т. е. на порядок
больше, чем у меди и платины. Полупроводниковые терморезисторы при
весьма малых размерах имеют высокие значения сопротивления (до 1 МОм).
Для измерения температуры наиболее распространены полупроводниковые терморезисторы типов КМТ (смесь окислов кобальта и марганца) и
ММТ (смесь окислов меди и марганца).
103
Термисторы имеют нелинейную функцию преобразования, которая характеризуется формулой [2]
Rt = AeB/T,
(4.12)
где T – абсолютная температура; A – коэффициент, имеющий размерность
сопротивления; B – коэффициент, имеющий размерность температуры.
Недостатком терморезисторов, кроме нелинейности функции преобразования, является плохая воспроизводимость характеристик, т. е. значительное отличие характеристик одного экземпляра от другого.
В современных системах используется большое количество разнообразных первичных измерительных преобразователей. Они различаются не
только по физическим принципам работы и по видам естественных выходных сигналов, но и по их динамическим диапазонам и мощностям.
Для согласования первичного преобразователя с устройствами системы его выходной сигнал должен быть унифицирован, т. е. соответствовать
требованиям по уровню, мощности, виду носителя информации и т. д.,
которые определяются соответствующими стандартами [2].
Рекомендуемая литература: [1, 2] (см. Библиографический список).
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Какие датчики называют генераторными, а какие параметрическими? В чём их достоинства?
2. Каков принцип мониторинга ёмкостными датчиками?
3. Приведите определение ёмкостного датчика.
4. Чем является переменная S в формуле для определения электроём1 S
кости конденсатора С
?
4
5. Как изменится электроёмкость конденсатора C при увеличении
расстояния между его обкладками δ?
6. Назовите типы ёмкостных преобразователей? Где они используются?
7. Каков принцип мониторинга индуктивными датчиками?
8. Чем является переменная ωi в формуле для определения индуктивi2
ности L обмотки магнитопровода: L
?
ZM
9. Как изменится индуктивность L обмотки магнитопровода при
уменьшении магнитного сопротивления ZM?
10. Где на локомотивах применяются индуктивные датчики?
104
11. Для чего предназначены датчики пути и скорости? Каков принцип
их действия?
12. Где применяются контактные датчики? Назовите область их применения и принцип действия.
13. Где применяются гальванические датчики?
14. Каков принцип мониторинга потенциометрическим датчиком?
15. В чём заключается значение эффекта Зеембека?
16. Чем является переменная eAB(t) в формуле для определения термоэдс термопары: EAB(t, t0) = eAB(t) − eAB(t0)?
17. Где на локомотивах применяются термоэлектрические преобразователи?
18. Где на железнодорожном транспорте применяются оптические датчики?
19. Где применяются пьезоэлектрические датчики?
20. В чем заключается принцип действия тензопреобразователей?
21. Как определяется коэффициент относительной тензочувствительности k?
22. Чем является переменная ΔR в формуле для определения относиR
тельного изменения сопротивления резистора: R
?
R
23. Приведите линейную зависимость сопротивления от температуры
терморезистора?
24. Какую зависимость сопротивления от температуры имеют термисторы?
25. Где на локомотивах применяются индуктивные датчики?
5. СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
И ДИАГНОСТИКИ
5.1. Системы технической диагностики
5.1.1. Общие положения
Техническая диагностика (ТД) – научно-техническая дисциплина,
в которой изучаются и устанавливаются признаки дефектов технических объектов, а также методы и средства обнаружения и поиска дефектов, методы прогнозирования ресурса, генезиса дефекта [3].
Основной предмет диагностики – организация эффективной проверки исправности, работоспособности, правильности функционирования технических объектов. Организация процессов диагностирования технического состо105
яния элементов или блоков при их изготовлении и эксплуатации – одна из
важных мер обеспечения и поддержания надёжности технических объектов.
Диагностирование осуществляется либо человеком непосредственно
(например, внешним осмотром, «на слух»), либо при помощи аппаратуры.
Электронная технология диагностики на базе протоколов измерения технических параметров позволяет оценить состояние объекта и определить
виды неисправностей.
Объект и средства его диагностирования в совокупности образуют систему диагностирования. Взаимодействуя между собой, объект и средства
диагностирования реализуют определённый алгоритм диагностирования.
Результатом является заключение о техническом состоянии объекта – это
так называемый технический диагноз, например: «датчик исправен», «деталь неработоспособна», «в компьютере отказал блок электропитания».
При взаимодействии объекта и средств диагностирования между собой
различают два его вида – 1) тестовое и 2) функциональное диагностирование.
Системы первого вида применяют: при изготовлении самого объекта;
во время его ремонта; профилактики и при хранении, а также перед его
применением и после него; когда необходимы или проверка исправности
объекта диагностирования или его работоспособности, или поиск дефектов. В этом случае на объект диагностирования подаются специально организуемые тестовые воздействия.
Системы второго вида применяют при использовании объекта по
назначению, когда необходимы проверка правильности функционирования и поиск дефектов, нарушающих последнее. При этом на объект поступают только предусмотренные его алгоритмом функционирования (рабочие) воздействия.
При тестовом диагнозе специальное воздействие поступает от источника воздействия (ИВ) средств диагноза на объект диагноза (ОД). Ответная реакция через устройства связи (УС) принимается датчиком (Д). Блоком расшифровки результатов (БРР) сигнал сравнивается с различными
известными реакциями состояния ОД, заданными физической (ФМ) или
математической моделью (ММ).
Рассмотрим функциональную схему тестового диагноза (рис. 5.1) [3].
Блок управления (БУ) связан с пультом управления (ПУ) и осуществляет управление программой диагноза.
Функциональная диагностика. Она проводится только на работающем
объекте и, как правило, выполняется с точностью до определения одного из
трёх уровней его состояний: 1) исправен–неисправен, 2) работоспособен–
неработоспособен, 3) функционирует–неправильно функционирует.
106
ПУ
Т
воз есто
дей вы
ств е
ия
БУ
ИВ
ОД
УС
От
ФМ
т
ве
Д
ВХ
ВЫХ
БРР
Результат диагноза
Рис. 5.1. Функциональная схема тестового диагноза
Главным недостатком общей функциональной диагностики является то,
что она не даёт ответы на такие важные для пользователя вопросы, как:
1. Какие детали и узлы элемента объекта неисправны?
2. Какие виды неисправностей имеют детали, узлы, элементы и объекты в целом?
3. Когда произойдет отказ детали, узла, элемента, объекта?
Ответить на первый вопрос можно в том случае, если воспользоваться
функциональной диагностикой с оценкой состояния объекта по совокупности технических и технологических параметров его деталей, узлов и
элементов. В этом случае речь идет о параметрической функциональной
диагностике, так как совершенно очевидно, что для такого контроля необходим строго определённый набор диагностических параметров, характеризующих состояние детали, узла, элемента и объекта в целом. При этом,
если речь идет о трёхуровневом состоянии объекта, требуется точное
определение их допустимых, предельных и запредельных значений.
В этом случае диагностика сводится к измерению диагностических параметров и сравнению их с допустимыми, предельными и запредельными
значениями. При этом совокупность измеренных значений параметров
представляет собой протокол состояния объекта, а совокупность параметров, значения которых находятся вне допуска, – протокол исключения па107
раметров. Однако и в этом случае (после проведения параметрической
функциональной диагностики) можно только констатировать то или иное
состояние, а указать виды неисправностей и когда произошёл или произойдет отказ детали, узла или полный отказ самого объекта невозможно.
Функциональная диагностика в чистом виде, как правило, не используется. Она, как минимум, дополняется как функцией прогнозирования значений наблюдаемых параметров по их тренду во времени, так и функцией
определения дат ближайшего ТО контролируемого объекта.
Разработка и создание систем диагностирования включает:
– изучение объекта, его возможных дефектов и их признаков;
– составление математических моделей (формализованное описание)
исправного (работоспособного) объекта и того же объекта в неисправных
состояниях;
– построение алгоритмов диагностирования; отладку и опробование системы.
Математическая модель объекта диагностирования (детерминированная
или вероятностная) представляет собой описание объекта в исправном и в
неисправном его состояниях в виде формальных зависимостей между возможными воздействиями на объект и его реакциями на эти воздействия.
Модели (даже исправных объектов), используемые при диагностировании,
могут отличаться от моделей, используемых при проектировании тех же
объектов. Например, для диагностирования технического состояния шумящих объектов моделями могут служить кривые шума или вибрации (при
так называемых «акустических методах» диагностики), а в микроэлектронной технологии или в сварочном производстве – изображения объектов в
рентгеновских лучах (при неразрушающем контроле).
Алгоритм диагностирования предусматривает выполнение некоторой
условной или безусловной последовательности определённых экспериментов с объектом. Эксперимент характеризуется тестовым или рабочим воздействием и составом контролируемых признаков, определяющих реакцию
объекта на воздействие. Различают алгоритмы проверки и алгоритмы поиска. Алгоритмы проверки позволяют обнаружить наличие дефектов, нарушающих исправность объекта, его работоспособность или правильность
функционирования. По результатам экспериментов, проведённых в соответствии с алгоритмом поиска, можно указать, какой дефект или группа дефектов (из числа рассматриваемых) имеются в объекте.
Средства диагностирования являются носителями алгоритмов диагностирования, хранят возможные реакции объекта на воздействия, вырабатывают и подают на объект тестовые воздействия.
108
Мониторинг технического состояния – это процесс дистанционного
контроля (телеконтроля) технического состояния объекта по определённому алгоритму с накоплением информации и оценкой полученной информации в течение времени в целях идентификации текущего состояния объекта и обеспечения прогнозирования изменения его состояния.
Администрирование системы технического диагностирования и мониторинга – это управление аппаратными и программными средствами системы
в целях изменения конфигурации, поддержания работоспособного состояния и правильности функционирования.
Прогнозирование технического состояния – это определение технического состояния объекта с заданной (расчётной) вероятностью на предстоящий интервал времени [3].
5.1.2. Прогнозирование случайных процессов
Прогнозирование в узком значении – это специальное научное исследование конкретных перспектив развития какого-либо явления.
Различают поисковое (генетическое, изыскательское, исследовательское) и нормативное прогнозирование. Первое имеет целью получить
предсказание состояния объекта исследования в будущем при наблюдаемых тенденциях, если допустить, что последние не будут изменены посредством решений (планов, проектов и т. п.).
Нормативное прогнозирование предполагает предсказание путей достижения желательного состояния объекта на основе заранее заданных
критериев, целей, норм.
Важную роль в прогнозировании играет обратная связь между предсказанием и решением, так как интенсивность её неодинакова для различных объектов исследования. Теоретически она нигде не равна нулю: человек в отдалённой перспективе сможет изменять посредством решений и
действий всё более широкий круг объектов предсказания.
Прогнозирование случайных процессов (ПСП) – есть предсказание
значения случайного процесса (экстраполирование) в некоторый будущий
момент времени по наблюдаемым значениям этого процесса в прошлом и
настоящем. Практически во всех представляющих интерес ситуациях
предсказываемое значение процесса X(t) в момент t = t1 не может быть
точно определено по имеющимся данным наблюдений, поэтому можно
лишь добиться, чтобы случайная ошибка прогноза D = X(t1) − X1(t1) {где
X1(t1) – предсказанное значение X(t1)} в среднем было бы по возможности
наименьшим. В теории ПСП оптимальным обычно считается прогноз, для
которого математическое ожидание квадрата ошибки D минимально.
Такой оптимальный прогноз совпадает с условным математическим ожиданием случайной величины X(t1) при условии, что наблюдаемые величины, по
109
которым строится прогноз, принимают фиксированные (известные из наблюдений) значения. Приоритетное место в теории ПСП занимает теория оптимального линейного ПСП, посвящённая методам нахождения линейной
функции от данных наблюдений, для которой средний квадрат её отклонения от X(t1) меньше, чем для всех других линейных функций [3].
5.1.3. Выбор прогнозируемых параметров
Число контрольного параметра считается оптимальным, если обеспечивается минимальная цена отказа, т. е. за время эксплуатации объекта
достигается максимальное среднее падение цены отказа, определяемое по
формуле [3]
1
,
D(Wkj ) = max ∑n1 y
(5.1)
k
Ty ∫0 Pi (t) Ei (Wj ) dt
где Wkj – j-й набор параметров; k – число параметров в объекте диагностирования; Tу – срок эксплуатации системы диагностирования; Pi(t) – вероятность отказа i-го элемента при отказе устройства; Ei(Wkj ) – экономия от Wkj
при устранении i-й неисправности.
Предположим, что время безотказной работы любого из элементов
объекта диагноза подчинено экспоненциальному закону распределения:
λ (t)
Pi (t)= ∑n i
,
1 λj (t)
(5.2)
где Pi(t) – вероятность безотказной работы i-го элемента в момент времени
(0÷t); λi(t) – интенсивность отказов i-го элемента в момент времени t;
n – количество элементов.
Тогда задача максимизации функционала D(Wkj ) будет эквивалентна
его минимизации:
d(Wkj ) = ∑n1 Pi F(Tbi ) ,
(5.3)
где F(Tbi) – функция времени восстановления.
Таким образом, большему значению числа контролируемых параметров должно соответствовать меньшее значение функционала (5.3).
5.2. Задачи систем диагностирования устройств ЖАТ
К объектам диагностирования устройств ЖАТ относят следующие
устройства:
– электрической централизации (ЭЦ);
– диспетчерской централизации (ДЦ);
110
– путевой автоблокировки (АБ);
– путевого оборудования автоматической локомотивной сигнализации
(АЛС, САУТ);
– сортировочных горок (ГАЦ, АРС);
– переездной сигнализации;
– заграждения и управления шлагбаумами;
– контроля технического состояния подвижного состава на ходу поезда;
– оповещения;
– пожарно-охранной сигнализации;
– освещения;
– кондиционирования;
– отопления технологических помещений.
Для диагностирования объектов ЖАТ применяют стационарные, мобильные и переносные системы диагностирования.
Рассмотрим их.
Стационарные системы диагностирования разделяются на специализированные для диагностирования отдельных видов устройств ЖАТ (рельсовых цепей, кабельных сетей, устройств электропитания и др.) и универсальные для комплексного диагностирования систем ЖАТ. Они могут быть
распределёнными, когда отдельные компоненты системы диагностирования
разнесены в пространстве и связь между ними осуществляется по каналам
передачи данных (дистанционное диагностирование), или локальными [3].
Мобильные системы диагностирования размещают на подвижном составе (вагон-лаборатории, дрезине и т. п.) или на автотранспорте и применяют там, где по технологическим или экономическим условиям нецелесообразно или невозможно использование стационарных систем.
Переносные диагностические комплексы, реализуемые на базе переносных ПК, применяются в целях повышения эффективности поиска неисправностей, при проведении ремонтно-восстановительных работ.
Создание системы диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ
преследует следующие цели [3]:
– обеспечение требуемого уровня технического состояния эксплуатируемых устройств за счёт сокращения финансовых, материальных трудозатрат на ТО и ремонт;
– повышение достоверности контроля информации, исключение субъективности оценок и необходимости применения разнообразных приборов
и приспособлений;
– обеспечение перехода на качественно новые методы контроля и
управления системой технического обслуживания ЖАТ.
111
Система диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ должна
обеспечить решение следующих основных задач [3]:
– автоматизацию контроля эксплуатации устройств ЖАТ, обеспечение
оперативного и управляющего персонала достоверной информацией для
выработки решений;
– локализацию мест нарушения нормальной работы устройств ЖАТ и
определение неисправной аппаратуры;
– автоматическое оповещение оперативного персонала об аварийных
ситуациях;
– создание общесетевой системы мониторинга состояния и функционирования устройств ЖАТ;
– формирование БД, алгоритмов их обработки, прогнозирование по
результатам обработки полученной информации тенденций и динамики
изменения параметров контроля для целей планирования процесса ТО и
ремонта устройств ЖАТ;
– выработку новых подходов к определению технического состояния
устройств ЖАТ;
– расширение номенклатуры контролируемых и измеряемых параметров
напольного оборудования ЖАТ;
– интеграцию с действующими и создаваемыми информационными и
управляющими системами различных служб железнодорожного транспорта.
При создании системы диагностирования и мониторинга необходимо
обеспечить возможность совместного использования разработок различных
групп и фирм, для этого архитектура средств диагностирования должна быть модульной, иметь стандартизованный выходной интерфейс и
интеграцию в ПО информационных систем верхнего уровня.
В перспективе система диагностирования и мониторинга должна рассматриваться как подсистема АСУ и контроля объектов ЖАТ (при встроенных
средствах диагностирования), либо взаимодействовать с этими системами
(при внешних средствах диагностирования). При этом должны предусматриваться использование общих точек съема информации и реализация методов
пассивного диагностирования (без воздействий на объект контроля).
Разработку диагностического обеспечения вновь создаваемых систем и
средств ЖАТ целесообразно выполнять на этапе их проектирования с тем,
чтобы предусмотреть необходимый уровень контролепригодности.
Эффективность применения диагностирования и мониторинга СЖАТ в
большей степени определяется качеством нормативного обеспечения процесса разработки, проектирования и эксплуатации средств и систем диагностирования, выбором датчиков, средств передачи и интерфейсов [3].
112
Прогнозирование возможного изменения состояния контролируемых
устройств может быть обеспечено путём формирования БД о функционировании устройств ЖАТ, применением аналитических и статистических
методов обработки результатов диагностирования.
Построение распределённой системы диагностирования и мониторинга
должно основываться на следующих принципах [3]:
– открытость (технология открытых систем);
– многоуровневость (строится по многоуровневому иерархическому
принципу на основе типовых технических решений);
– масштабируемость (возможность наращивания количества модулей и
функций);
– безопасность;
– инвариантность (независимость от внешних мешающих воздействий);
– независимость каналов передачи информации;
– внешнего дополнения (самодостаточность с точки зрения выполняемых функций).
Кроме того, система диагностирования должна обеспечивать:
– сбор, первичную обработку и передачу информации о процессах на
объектах контроля;
– автоматическую регистрацию событий изменения параметров или
состояния устройств ЖАТ;
– формирование БД, прогнозирование по результатам обработки полученной информации тенденций и динамики изменения контролируемых параметров;
– локализацию мест нарушения нормальной работы устройств ЖАТ и
определение неисправной аппаратуры;
– контроль работоспособности, автоматическое тестирование системы
и средств диагностирования, автоматизированную калибровку измерительных подсистем;
– интеграцию с действующими и создаваемыми системами контроля и
управления, взаимодействие с базами данных комплексной автоматизированной системы управления хозяйством сигнализации, централизации и
блокировки (АСУ-Ш).
Система мониторинга должна обеспечивать:
– отображение состояния устройств ЖАТ, сообщений о нарушениях
нормальной работы устройств ЖАТ, пути, электроснабжения с уровнями
детализации, контроль работы ДСП;
– регулируемую централизацию данных и регулируемый доступ к базам
данных в целях решения задач управления, планирования, сервисного и
фирменного обслуживания устройств ЖАТ;
113
– возможность удаленного доступа к распределенным компонентам
СЖАТ для целей мониторинга и администрирования, изменения алгоритма
диагностирования.
Система диагностирования имеет следующие режимы работы:
– режим обнаружения неисправных приборов, блоков и участков электрических цепей при штатной проверке функционирования;
– режим комплексного или выборочного измерения параметров
устройств ЖАТ установленным требованиям;
– диалоговый режим (рекомендации по выполнению необходимых
управляющих воздействий на проверяемую систему, по проверке и настройке соответствующих параметров) [3].
5.3. Лаборатория автоматики, телемеханики и связи
Лаборатория автоматики, телемеханики и связи (АТ и С) дороги (далее
именуется дорожная лаборатория) является структурным подразделением железной дороги, непосредственно подчиняется начальнику службы
СЦБ, а по вопросам связи находится в оперативном подчинении начальника службы НИС.
Лаборатория АТ и С железной дороги осуществляет методическое руководство технологическим процессом ремонта и проверки аппаратуры на
участках железных дорог.
Дорожная лаборатория осуществляет [3]:
– периодический технический контроль за состоянием и содержанием
эксплуатируемых устройств АТ и С;
– анализ работы устройств ЖАТС и разработку мероприятий, направленных на повышение надёжности функционирования этих устройств;
– расследование опасных, наиболее сложных отказов в работе устройств;
– эксплуатационные испытания новой техники АТ и С, проводимые в
рамках НИОКР, внедрение и сопровождение задач в рамках развития комплексных информационных технологий по хозяйству сигнализации и связи;
– подготовку и проведение школ передового опыта, семинаров, конкурсов и курсов повышения квалификации.
Для выполнения основных задач дорожной лаборатории необходимо
следующее [3]:
– технологическое обеспечение процесса эксплуатации устройств
ЖАТС, в том числе внедрение типовых технологических процессов (ТП)
технического обслуживания (ТО) и ремонта устройств;
– разработка ТП ремонтных и пусконаладочных работ;
114
– внедрение новых методов измерений и испытаний, дополняющих и
уточняющих типовые методики;
– внедрение мероприятий, направленных на повышение безопасности
движения поездов, надёжности эксплуатируемых устройств, дающих экономический эффект;
– обобщение передового опыта применения и распространения средств
малой механизации, измерительного и испытательного оборудования,
имеющегося на сети дорог, методов ТО и разработка рекомендаций по их
внедрению;
– координация разработок и внедрений АСУ процессом эксплуатации
устройств, периодический контроль за работой устройств СЦБ, АЛС,
САУТ, поездной радиосвязи (ПРС), устройств контроля за подвижным составом на ходу поезда (ПОНАБ, ДИСК и т. д);
– участие в технических ревизиях, проводимых по планам служб;
– проверка качества работы и соблюдения технологической дисциплины в ремонтно-технологических участках (РТУ), дистанционных мастерских, дорожных электротехнических мастерских;
– оказание технической помощи ШЧ в определении и устранении
сложных отказов устройств, проведении измерений и паспортизации аппаратуры, ремонте отдельных видов аппаратуры, выполнении пусконаладочных работ при вводе новой техники;
– метрологический контроль за состоянием и применением средств измерений;
– проведение калибровки (поверки) средств измерений и аттестации
испытательного оборудования на предприятиях хозяйства и в вагонлаборатории;
– участие во внедрении современных методов и средств измерений автоматизированного контрольно-измерительного оборудования, измерительных систем, эталонов для калибровки (поверки) средств измерений;
– анализ и согласование технической документации на устройства, поступающие на утверждение в службу;
– рассмотрение и обобщение по заданиям службы изобретений и рационализаторских предложений и при необходимости проведение их путём
экспериментальной проверки;
– оказание помощи дистанциям во внедрении изобретений и рационализаторских предложений;
– проведение исследовательской работы в целях определения показателей и разработки мероприятий, направленных на повышение надёжности действующих и вновь разрабатываемых устройств;
115
– аттестация электромехаников РТУ, контрольно-ремонтных пунктов
(КРП АЛС) дистанций на право приёмки аппаратуры СЦБ и АЛС;
– инструктаж и консультирование специалистов по техническому содержанию и ремонту устройств ЖАТС.
Вновь разрабатываемые процессорные устройства ЖАТ должны иметь
встроенные средства самодиагностики и обеспечивать интеграцию в систему диагностирования ЖАТ. В системе диагностирования и мониторинга
должны найти широкое применение не требующие периодического ТО датчики, преобразователи, устройства бесконтактного съема информации.
Сопряжение с устройствами ЖАТ средств диагностирования должно
осуществляться через устройства сопряжения, обеспечивающие требования безопасности. В разрабатываемых системах диагностирования целесообразно предусмотреть возможность замены блоков и модулей без выключения питания (режим горячей замены) [3].
Рекомендуемая литература: [3] (см. Библиографический список).
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что такое техническая диагностика и система диагностирования?
2. Охарактеризуйте тестовое и функциональное диагностирование.
3. Изобразите схему тестового диагноза.
4. Что предусматривает алгоритм диагностирования?
5. В чём предназначение алгоритма проверки и поиска?
6. Приведите определение понятия «мониторинг технического состояния».
7. Дайте определение понятия «прогнозирование».
8. Что является прогнозирующим параметром?
9. Приведите формулы для определения прогнозирующих параметров.
10. Перечислите, что относится к объектам диагностирования
устройств ЖАТ.
11. Какие системы диагностирования применяют в ЖАТ?
12. Охарактеризуйте системы диагностирования в ЖАТ.
13. С какой целью созданы системы диагностирования и мониторинга?
14. С какой целью создана лаборатория АТ и С железной дороги?
15. Каким образом формируется планово-предупредительная система ремонта и обслуживания?
116
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сегодня на Российских железных дорогах, в отличие от других стран,
объявлено масштабное развитие не только информационных технологий,
но и цифровых. Это обусловлено особенностями нашей сети, развитием и
географией. Протяженность железных дорог нашей страны, профиль пути
и другие факторы ставят перед инженерами масштабные задачи, оптимальное решение которых возможно только при использовании всё новых
и новых информационных средств, методов и технологий. Поэтому изучение дисциплин, связанных с информационными технологиями, даже по
смежным специальностям, является задачей огромной важности для обучающихся в учебных заведениях в силу специфики направлений знания
железнодорожной науки.
Учебное пособие содержит в себе разделы, охватывающие основные
системы среды АСУЖТ, и отражает и х информационное взаимодействие
при реализации перевозочного процесса. Особое внимание в пособии уделяется рассмотрению структуры управления локомотивным хозяйством
АСУТ в условиях реорганизации ремонтных подразделений локомотивного комплекса, так в нём определены его основные задачи и реализация их
решений, а также тенденции дальнейшего развития.
Кроме того, сложность могут вызывать информационные потоки систем АСУЖТ в силу их многоуровневости. Наряду с этим следует обратить
внимание на структуру реализации управления техническим состоянием
локомотивного парка с применением диагностических комплексов и их
конечных элементов – средств мониторинга (датчики и сенсоры). Студенту необходимо чётко разграничивать достоинства и недостатки технологии проведения диагностирования относительно её классификации (стационарной, мобильной и бортовой).
В результате изучения дисциплин «Информационные технологии и системы диагностирования при эксплуатации и обслуживании электроподвижного состава», «Информационные технологии и системы диагностирования при эксплуатации и обслуживании автономных локомотивов»
студент должен овладеть следующими компетенциями:
● знать:
– структуру и принципы работы локомотивного хозяйства в информационной среде АСУЖТ;
– назначение и функциональный состав автоматизированных систем
технического диагностирования локомотивов;
– принципы работы комплекса средств мониторинга, использующихся
при эксплуатации, обслуживании и ремонте локомотивов;
117
● уметь:
– работать с информационными системами управления, входящими в
состав АСУЖТ и используемыми при эксплуатации, ремонте и обслуживании локомотивов;
– давать оценку технического состояния локомотива на основании
данных регистрации автоматизированных систем технического диагностирования;
– применять данные, полученные с автоматизированных систем технического диагностирования, в системе управления локомотивным хозяйством;
● владеть:
– навыками эксплуатации информационных систем управления АСУЖТ;
– навыками обработки данных регистрации автоматизированных систем технического диагностирования локомотивов;
– навыками маршрутизации данных автоматизированных систем технического диагностирования в электронной среде управления локомотивным хозяйством.
118
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Автоматизированная система управления локомотивным хозяйством
/ И.К. Лакин, Ю.В. Смирнов, А.Ю. Тимченко [и др.]; под ред., проф.
И.К. Лакина. – Москва : ОЦВ, 2002. – 516 c.
2. Виглеб Г. Датчики. устройство и применение : пер. с нем. / Г. Виглеб.
– Москва : Мир, 1989. – 196 с.
3. Гаврилин, А.Н. Диагностика технологических систем : учебное пособие / А.Н. Гаврилин, Б.Б. Мойзес. – Томск : Изд-во ТПУ, 2013. – 120 с.
4. Коваленко, Н.А. Автоматизированная система ведения и анализа графика исполненного движения (ГИД УРАЛ-ВНИИЖТ) : учебное пособие
/ Н.А. Коваленко, А.П. Батурин, В.Н. Морозов. – Москва : Изд-во МГУПС,
2015. – 66 c.
5. Сидорова, Е.Н. Автоматизированные системы управления в эксплуатационной работе : учебник / Е.Н. Сидорова. – Москва : Маршрут, 2005.
– 560 c.
6. Четвергов, В.А. Техническая диагностика локомотивов : учебное пособие / В.А. Четвергов, С.М. Овчаренко, В.Ф. Бухтеев ; под ред. проф.
В.А. Четвергова. – Москва : Изд-во «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014. – 371 c.
119
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ......................... 3
ПРЕДИСЛОВИЕ ..................................................................................................... 8
1. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ ................................................... 9
1.1. Основные положения АСУЖТ, назначение, цели и задачи .................... 9
1.2. Функциональная часть .............................................................................. 11
1.3. Подсистемы автоматизированной системы управления
железнодорожным транспортом.............................................................. 11
1.3.1. Автоматизированная система управления резервированием мест
и билетно-кассовыми операциями «ЭКСПРЕСС» ...................... 11
1.3.2. Автоматизированная система управления работой
сортировочных станций ................................................................. 19
1.3.3. Автоматизированная система оперативного
управления перевозками ................................................................ 23
1.3.4. Диалоговая информационно-справочная система контроля
и управления оперативной работой дорог ................................... 31
2. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ВЕДЕНИЯ
И АНАЛИЗА ГРАФИКА ИСПОЛНЕННОГО ДВИЖЕНИЯ ...................... 37
2.1. Цель внедрения автоматизированной системы ведения
и анализа графика исполненного движения........................................... 37
2.2. Функции системы ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ............................................. 38
2.3. Структура ГИД «Урал-ВНИИЖТ» .......................................................... 39
2.4. Входные данные ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ............................................... 41
2.4.1. База данных ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ............................................ 42
2.4.2. Автоматизированные рабочие места ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ... 43
2.5. Взаимодействие ГИД «Урал-ВНИИЖТ» с АСОУП .............................. 48
2.6. Задачи, реализуемые ГИД «Урал-ВНИИЖТ» ........................................ 51
3. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ЛОКОМОТИВНЫМ ХОЗЯЙСТВОМ............................................................ 67
3.1. Разработка и принципы работы автоматизированной системы
управления локомотивным хозяйством .................................................. 67
3.2. Автоматизированные системы управления сервисными
локомотивными депо ................................................................................ 72
3.3. Автоматизированные системы технического диагностирования ......... 76
3.3.1. Стационарные диагностические комплексы ................................ 76
3.3.2. Бортовые системы диагностирования, контроля и управления ..... 81
4. СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА –
ПЕРЕДОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ
ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ............................................... 91
4.1. Преобразование величины в процессе измерений ................................ 91
4.2. Область применения датчиков на железнодорожном транспорте.......... 93
120
4.3. Типы датчиков ........................................................................................... 93
4.3.1. Ёмкостные датчики ......................................................................... 93
4.3.2. Индуктивные датчики .................................................................... 94
4.3.3. Датчики пути и скорости................................................................ 96
4.3.4. Датчики контроля проследования поезда .................................... 97
4.3.5. Потенциометрические датчики ..................................................... 98
4.3.6. Гальванические датчики................................................................. 99
4.3.7. Термоэлектрические датчики ........................................................ 99
4.3.8. Оптические датчики...................................................................... 100
4.3.9. Пьезоэлектрические датчики ....................................................... 101
4.3.10. Тензочувствительные датчики .................................................. 102
4.3.11. Терморезистивные датчики ....................................................... 103
5. СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И ДИАГНОСТИКИ... 105
5.1. Системы технической диагностики ....................................................... 105
5.1.1. Общие положения ......................................................................... 105
5.1.2. Прогнозирование случайных процессов .................................... 109
5.1.3. Выбор прогнозируемых параметров ........................................... 110
5.2. Задачи систем диагностирования устройств ЖАТ............................... 110
5.3. Лаборатория автоматики, телемеханики и связи ................................. 114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 117
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................... 119
Учебное издание
Кушнирук Алексей Сергеевич
Кузьмичёв Евгений Николаевич
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ,
РЕМОНТЕ И ОБСЛУЖИВАНИИ ЛОКОМОТИВОВ
Учебное пособие
Редактор Э.Г. Долгавина
Технический редактор Н.В. Ларионова
————————————————————————————
План 2020 г. Поз. 1.9. Гарнитура Times New Roman. Подписано в печать 16.09.2020.
Формат 6084/16. Усл. печ. л. 7,0. Уч.-изд. л. 7,6. Зак. 146. Тираж 30 экз. Цена 1075 р.
————————————————————————————
Отпечатано в Издательстве ДВГУПС
680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.
121
