Диагностирование неисправностей высокоскоростных поездов на примере ЭВС

студент гр.УК-21:
Шедько Владислав

технологиям специально для России. Он не только может развивать внушительную

скорость, но и способен работать при температуре до -50 градусов Цельсия. Салон поезда шире европейского на 30 см (из-за особенностей российской железнодорожной колеи), воздухозаборники вынесены на крышу. Последняя особенность позволяет снизить уровень шума в салоне и сделать путешествие на «Сапсане» комфортным
За тем, чтобы путешествие было безопасным, следит электронный мозг. В компьютер, который находится в кабине машиниста, стекается информация о 5 тысячах возможных неисправностей, которые могут возникнуть в пути «Сапсана». Компьютер ежесекундно проверяет работоспособность каждой системы и, если ему что-то не нравится, он сообщает об этом машинисту. И не просто сообщает, а еще и подсказывает, как можно устранить неисправность.

скоростью. Это связано с правилами движения и особенностями рельефа.
Скоростью движения

поезда управляет компьютерная система АУДиТ (автоматическое управление движением и торможением). Она подсказывает машинисту, с какой скоростью можно двигаться. На экран транслируются три цветовых показателя: цифры зеленого цвета обозначают заданную скорость, красного — максимально разрешенную скорость на данном участке пути, белые — фактическую скорость движения поезда.
Компьютер запрещает машинисту увеличивать скорость даже на километр выше разрешенной – если такое произойдет, «электронный мозг» заставит поезд притормаживать автоматически.
На экранах отображается различная служебная информация. Скорость передвижения, скоростные лимиты, расстояние до целей и светофоров, уровень тяги и тормозного усилия, напряжение в контактном проводе, состояние дверей, статус ошибок и прочие данные. Устройство черного цвета с трубкой и экранчиком - радиостанция для связи со станциями и персоналом, обслуживающим пути. Еще у "Сапсана" есть некое подобие "черного ящика", как в самолетах. Туда пишутся все показатели и действия, которые происходят во время управления поездом.

навигатор, и аналог «черного ящика» авиалайнера. Там хранятся все данные

о поездке: маршрут, номер пути, номер поезда, вес состава и многое другое.  «Сапсаны» оснащены системой позиционирования GLONASS/GPS: благодаря ей диспетчер в реальном времени контролирует движение поезда. Вся информация – показания приборов, характеристика действий машиниста -  записывается. Такой способ контроля позволяет сделать так, чтобы расписание поездов «Сапсан» соблюдалось максимально точно.
Чтобы машинист не расслаблялся в этом улье современных технологий, в «Сапсанах» установлена особая «рукоятка бдительности». Периодически компьютер начинает истошно свистеть, чтобы удостовериться, что машинист не уснул или не потерял сознание. Отреагировать на сигнал необходимо в течение семи секунд, иначе компьютер остановит поезд. Подобные рукоятки, кстати, устанавливаются в кабинах машиниста в вагонах метро.

устойчивости движения (далее—КУХ). Система КУХ функционирует на базе программного обеспечения

(ПО), разработанного фирмой «Кнорр-Бремзе»—поставщиком тормозного оборудования ЭВС «Сапсан». В качестве первичных преобразователей системы КУХ применяются индукционные акселерометры типа DGD-S, воспринимающие поперечные относительно оси пути ускорения рамы тележки в плоскости оси колесной пары. Акселерометрами оборудована каждая тележка вагонов ЭВС «Сапсан». Алгоритм формирования аварийных сигналов системы КУХ основан на статистическом анализе реализаций поперечных ускорений рамы тележки. ПО системы КУХ выдает дифференцированные по уровню сигналы «тревоги»: сигналы с кодами 173 Е и 173 D несут информацию для техобслуживания, включая команды на ограничение скорости движения; сигналы с кодами 173 С и 173В во время движения поезда не анализируются, но их появление отождествляется с текущим состоянием путевой инфраструктуры.

 Тележка головного вагона сбоку. Слева видны катушки АЛС, они принимают из рельс высокочастотные сигналы. Так компьютер и машинист узнают, свободны ли блокучастки впереди поезда. 

учитывающая фактические пробеги электропоездов в графике оборота. В основу системы

положен годовой пробег электропоезда 450-500 тыс. км и необходимость проведения осмотра ходовых частей с периодичностью не более 5000 км.

План проведения технического обслуживания и ремонта электропоездов ЭВС1 и ЭВС2

реконструировано моторвагонное депо ТЧ-10 Санкт-Петербург–Московское (Металлострой) Октябрьской железной дороги. Техническое

обслуживание электропоездов осуществляется в основном в ночное время, кроме крупных видов ремонта.
В новом депо принята в эксплуатацию Система автоматического управления процессами ТО и ремонта СММS, которая позволяет принимать сообщения о неисправностях от системы диагностики поезда во время его нахождения на маршруте, планировать проведение работ по их устранению и информировать о необходимости в запасных частях.

Информационное табло системы CMMS в цеху депо Металлострой

работы, в том числе по замене неисправных блоков и отдельных

единиц оборудования, проводить во время планового технического обслуживания. Производственный цех оборудован тремя участками пути, длина которых позволяет обслуживать десятивагонный поезд целиком, каждый путь электрифицирован двумя системами электроснабжения (3 кВ постоянного тока и 25 кВ переменного тока). Вместо обычного контактного провода в цехе применена система токосъема с отводной контактной шиной.
Для обеспечения доступа к подвижному составу на каждом пути оборудованы эстакады, на всех уровнях каждой из эстакад обустроены подвесные сервисные площадки: для входа в вагон - на высоте 1,36 м от уровня головки рельса и выхода на крышу — на высоте 4 м. Такая конструкция позволяет обеспечить доступ работников к оборудованию электропоезда в любом месте.

Электропоезда ЭВС в цеху депо Металлострой

На одном из пути расположены две установки, позволяющие проводить замену тележки, исключая необходимость подъемки вагона, а поворотные круги обеспечивают передачу тележек от места хранения к месту подкатки под кузов

отверстие, через которое, пройдя полую балку, поступает воздух. На эту

балку и опираются баллоны

Специальный стед для проверки собранной тележки. Здесь её прочность испытывается теми же нагрузками, что и в поезде

геометрических параметров колесных пар (высота, толщина, крутизна гребня и диаметр

колес) электропоездов «Сапсан» в депо производится с использованием системы диагностики «Argus», профиломера «Calipri-Wheel» и универсального шаблона УТ-1.
Специалистами ОАО «ВНИКТИ» в 2011 г. были проведены испытания данных средств измерений для того, чтобы установить достоверность их результатов. Для этого в депо аттестованными техниками по замерам осуществлены все необходимые измерения колесных пар электропоезда ЭВС2-02 (отобран произвольно). На рис. 3 и 4, соответственно, представлены рабочие места, где проводятся замеры колес системой диагностики «Argus», универсальным шаблоном УТ-1 и профиломе-ром «Calipri-Wheel».

колес на колесотокарном станке U2000-400D «Hegenscheidt», так как они были

получены методом прямого измерения профиля и диаметра колеса при обкатывании его контрольным роликом (рис. 5). Для оценки точности измерения геометрических параметров колесных пар вышеуказанными приборами специалистами ОАО «ВНИКТИ» был проведен сравнительный анализ распределения погрешностей измерений восьмидесяти колес электропоезда ЭВС2-02, после которого были составлены гистограммы распределения абсолютных значений погрешностей измерения высоты, толщины и крутизны гребня всех колес.
Абсолютная погрешность для каждого средства измерения («Argus», «Calipri-Wheel», шаблон УТ-1) вычислялась как разность значения измеряемого параметра и истинного значения, полученного при измерении параметров колес на колесотокарном станке U2000-400D «Hegenscheidt»

с откидным рельсовым участком позволяет снять колесную пару с поезда

находящиеся на стандартным техобслуживание. Для замены колесной пары используется передвижной домкрат управляемый одним человеком. Производительность труда в этом случаи увеличивается в пять раз.
В депо высокоскоростных поездов в Северной-Заподной Дирекции скоростного сообщения установлен уникальный станок «Тамдем» для обточки колесных пар непосредственно на локомотиве. Токарь определяет позицию, выбирает профиль и вводит задание на обточку. Контроль задания производится, с помощью мониторов параметры обточки автоматически передаются, в единую базу обработки колесных пар фиксируя тем самым историю износа ходовой части. Унифицировался процесс диагностики современный комплекс «Аргус» новое слово в области замера и диагностирование дефектов колесных пар. Сапсан, проходит через установку, который на ходу замеряет основные параметры колесных пар. При помощи лазерного устройства определяется профиль колеса и сравнивается с установленным шаблоном, после чего производится ультразвуковая дефектоскопия. Система полностью исключает человеческий фактор и все связанные с этим возможные ошибки.

Для диагностики и измерения основных параметров колесных пар поезда в движении используется автоматический диагностический комплекс ARGUS компании HegensheidtMFD. Данный комплекс позволяет осуществлять мониторинг состояния колесных пар с применением программных средств и обеспечивает своевременное планирование работ по обслуживанию колесных пар, исключая при этом человеческий фактор

Архитектура системы «Контроль горячей буксы» представлена на Рис. / Abb.

1. В каждый подшипник колесной пары встроен двойной температурный датчик. Сигналы температурных датчиков предварительно обрабатываются в устройствах для сбора и предварительной обработки, оцифровываются, и по шине подвижной единицы (MVB) передаются дальше в центральный блок управления. Центральный Блок управления (ЦБУ) сравнивает температуры с согласованными предельными величинами и, при необходимости, выдает машинисту (Tf) тяговой подвижной единицы сообщение через дисплей пульта машиниста (Tf-MMI). Машинист тяговой подвижной единицы подтверждает сообщение и активирует предписанные меры.

Принцип построения системы контроля горячей буксы

WTB – проводная шина поезда; MVB – многофункциональная транспортная шина; Gateway - шлюз; Tf-MMI - интерфейс «человек-машина» машиниста; ZSG – центральный блок управления; BSG ZM – блок управления тормозной системой (базовый поездной) Compact Pt100 – температурный датчик Compact Pt100 Temperatursensoren am Drehgestell – температурные датчики на тележке

результаты которой они посредством MVB передают на центральную систему диагностики

поезда. Кроме того, у обслуживающего персонала есть возможность с помощью последовательного интерфейса считывать подробные данные диагностики непосредственно на самом приборе. Центральные диагностические данные, в зависимости от вида информации, отображаются на дисплее машиниста или начальника поезда. Затем данные, имеющие отношение к техобслуживанию поезда, еще во время движения передаются по- средством связи GSM обслуживающему техническому персоналу, с тем, чтобы по прибытии поезда могли сразу быть предприняты меры по устранению неисправности, либо замене неисправного конструктивного элемента

всего поезда. К ним относятся: ­ контроль и управление высоковольтными

выключателями; ­ контроль и управление токоприемниками; ­ оценка данных системы распознавания напряжения сети (только в двухсистемных поездах); ­ формирование заданных параметров тяги для блоков управления приводами (БУП); ­ управление бортовой сетью; ­ формирование команд и управляющих сигналов для различных приборов управления (например: блоков управления дверьми, управления тормозами); ­ контроль петель безопасности, установки пожарной сигнализации и диагностика тележек; ­ сортировка цифровых и аналоговых входных и выходных сигналов через децентрализованные станции ввода и вывода (SIBAS®- KLIP — модульная система ввода/вывода компании Siemens AG, MVB-Compact I/O — модуль ввода/вывода MVB); ­ управление режимами работы поезда; ­ самодиагностика ЦБУ, а также диагностика связи по проводной и многофункциональной поездной шинам; ­ распознавание и контроль конфигурации электропоезда; ­ проверка допустимости действий машиниста по управлению электропоездом (это означает, что ЦБУ должен контролировать и блокировать недопустимые состояния системы, в том числе основную функцию взаимодействия от- дельных узлов через шину)

впервые в мире диагностическое оборудование такой широкой номенклатуры и точности,

работающее при всех погодно-климатических условиях на скоростях до 350 км/ч, устанавливается на обращающемся пассажирском составе; 2) сокращение расходов на диагностику и повышение периодичности контроля позволяют вести эффективный мониторинг и прогнозирование состояния инфраструктуры; 3) диагностика ведется в условиях взаимодействия высокоскоростного подвижного состава с путевой инфраструктурой и контактной сетью; 4) полная автоматизация всех процессов управления диагностическим оборудованием не требуют присутствия оператора; имеется возможность получения контролируемых параметров и их оценки как по нормативам РФ, так и по европейским стандартам (EN)

диагностике, не имеет аналогов в мире и уникален по целому

ряду причин. Проектом предусматривается три этапа оснащения поездов «Сапсан» системами диагностики путевой инфраструктуры и контактной сети

На первом этапе решается задача контроля наиболее ответственных параметров – геометрии пути и рельсов, включая измерение всех видов износов головки рельсов и волнообразного износа, а также эквивалентной конусности. Эквивалентная конусность – это новый параметр, который особенно актуален для высокоскоростных направлений и широко используется на европейских дорогах для оценки динамики взаимодействия подвижного состава с путем. Также в рамках первого этапа в обоих кабинах машинистов поезда устанавливается система обзорного видеонаблюдения, данные которой полностью синхронизированы с результатами измерений.

видеоконтроля верхнего строения пути, его очертаний, контроля габаритов приближения и

системы контроля контактной сети. Впервые диагностическое оборудование такой широкой номенклатуры устанавливается на обращающемся пассажирском поезде вообще и высокоскоростном в особенности. Установка оборудования осуществляется без вмешательства в штатные системы поезда и практически без вмешательства в планировку с сохранением всех пассажирских мест.

участия оператора. Наиболее важная информация, получаемая в ходе проезда, автоматически

пересылается по выделенному радиоканалу заданным потребителям для оперативного принятия управленческих решений.
Наряду с пассивной системой защиты (экран), информационно-измерительная система оснащена активной: на защитном экране установлены акселерометры, управляющие защитными шторками измерительной платформы при интенсивных ударных воздействиях на экран.ешения по ведению диагностики одновременно с перевозкой пассажиров позволяют полностью исключить влияние диагностики на перевозочный процесс

салоне вагона шкафа с оборудованием информационно-измерительной системы, выполнена разводка кабельной

сети под все три этапа оснащения. Специалисты ИНФОТРАНС разработали информационно-измерительную систему, получившую название MIBIS-AutoHS (многофункциональная инерциальная бесконтактная измерительная система автоматическая для высокоскоростного движения).
. 

специальные лазерные сканеры совместной разработки германской компании и ИНФОТРАНС

железной дороги-. Концепция характеризуется модульной конструкцией с четким функциональным разделением

наприводные и пассажирские области

цельными колесами.
Для простого и быстрого производства выкатки тележек из-под вагонов
поезда

тележки выполнены в качестве самостоятельных, раздельных систем.
Пять тележек FLIRT делятся на ходовые тележки, установленные в
хвостовом вагоне и под ним, обеспечивающие тяговое усилие.
Тележки также получили двухступенчатую систему подрессоривания
подвижного состава FLIRT, которая в значительной степени отвечает за
плавность хода подвижного состава. Кроме этого, тележки оборудованы
пневматическими тормозными системами и выборочной системой защиты от
скольжения осей

тормозными дисками
5 Редуктор колесной пары
6 Сцепление с резиновым клином
7 Автоматическая

локомотивная сигнализация с автостопом
8 Блок клещевых механизмов
9 Первичная подвеска
10 Вторичная подвеска
11 Тяговый двигатель
12 Занятие оси

опущенных пантографах, например, для выполнения технического
обслуживания, подвижной состав FLIRT оборудован

двумя подсоединениями
для питания в депо. Эти разъемы находятся с обеих сторон подвижного
состава, на торцевых сторонах головных вагонов, между головными и
промежуточными вагонами.

1 Питание в депо, розетка 3 x 400 Вольт

т.е. четыре тяговых двигателя, распределенных на две моторные тележки.
Подрессоренные, установленные

на опорах на поворотной тележке, они передают приводную мощность в 500 кВ (номинал) через двухступенчатую цилиндрическую зубчатую передачу и резинотканевая муфта с полым валом на ось.
Датчики контролируют нагрев тяговых двигателей. Управлением тяговым двигателем занимается соответствующий выпрямитель тока. Для определения необходимых для этого данных на оси колесной пары находится датчик частоты вращения

1 Датчик оси

пневматический тормоз (прямой / непрямой)
• Тормозной механизм с пружинным энергоаккумулятором


Пневматический

тормозной механизм с пружинным энергоаккумулятором служит в подвижном составе FLIRT в качестве стояночного тормоза и блокирует приводные оси обоих моторных тележек. С этой целью тормозные цилиндры этих осей оборудованы дополнительными компонентами пружинного энергоаккумулятора. При необходимости эти элементы пружинного энергоаккумулятора можно разблокировать вручную с помощью аварийных тяг

1 Аварийные тросы пружинного энергоаккумулятора в МТ (с выбором для оси)

Компоненты тормозной системы в подвижном составе FLIRT могут отключаться целенаправленно и по отдельности. При повреждениях или неисправностях отдельных компонентов сохраняется достаточная сила торможения подвижного состава и маневренность поезда.Отключенные компоненты показываются на диагностическом дисплее

подвижного состава между вагонами и показывают состояние для всехчетырех пневматических

тормозов соответствующей тележки

1 Индикация торможения для пневматического тормоза ХТ
красный: тормоз включен
зеленый: тормоз выключен

Индикация торможения для МТ
Индикаторы торможения в моторных тележках (MТ) находятся снаружи
хвостовых вагонов, в нижней области между моторной тележкой и
дополнительным буфером.
Из двух индикаторов торможения на каждую сторону подвижного состава и
моторной тележки повернутый к вспомогательному буферу индикатор
показывает состояние всех пневматических тормозов этой моторной тележки.
Индикация со стороны моторной тележки показывает состояние всех
тормозов с пружинным энергоаккумулятором.

1 Индикация торможения для пневматического тормоза MТ
2 Индикация торможения тормоза с пружинным энергоаккумулятором
МТ
красный: тормоз включен
зеленый: тормоз выключен

диагностического компьютера, шины подвижного состава, включая различные интерфейсы, входы и

выходы. Для обеспечения работоспособности подвижного состава система управления большей частью выполнена с резервными модулями
Система управления построена на децентрализованных сетях CAN, выполненных с резервированием, и сети Ethernet. Благодаря этому обеспечивается высокий уровень устойчивости системы и эксплуатационной готовности подвижного состава, в том числе при выходе из строя отдельных узлов. Сигналы, связанные с безопасностью, дополнительно передаются через обычную цепь управления.

Эта система контролирует большую часть устройств подвижного
состава и их рабочее

состояние. Данные диагностики отображаются на большом цветном дисплее в кабине машиниста. Для того, чтобы не отвлекать машиниста, ему показываются только самые важные сообщения и данные и только в короткой форме.
Все данные диагностики можно считать через USB интерфейс в кабине машиниста в полном объеме. В основном на дисплее диагностики показываются:
• Значения процесса
• Отдельные сообщения о неисправностях
• Все неисправности в виде списка
• Данные по техобслуживанию (диагностика для мастерской)
Система диагностики умеет распознавать неисправные компоненты, давать соответственные указания по их локализации и обнаружению и пригодныесоветы по устранению неисправностей. Однако эта система не вмешивается в систему управления подвижного состава, благодаря чему FLIRT может абсолютно безопасно эксплуатироваться даже при отказе системы диагностики.

1 Поле с желтым или красным фоном для сообщений о нарушениях
2 Поле с фиолетовым фоном для отображения информации

информация - в поле с синим фоном. Если для работы

с определенными неисправностями необходима более подробная или дополнительная информация, необходимо связаться с постом управления
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Повышенная опасность несчастных случаев!
Работа с диагностическим дисплеем во время движения
разрешена лишь в том случае, если это допускает участок
движения и дорожная ситуация.

Неполадки в подвижном составе FLIRT распознаются и анализируются системой диагностики и при необходимости с помощью диагностического дисплея передаются машинисту. Часто таким образом можно определить и устранить потенциальные источники опасности, прежде чем эти опасности принесут серьезный ущерб. В данном случае основное внимание направлено на безопасность пассажиров.

о неисправности на красном фоне на диагностическом дисплее
• Требуется немедленное

устранение машинистом поезда
• Устранение машинистом поезда должно подтверждаться кнопкой сброса
• Возможно автоматическое отключение систем
• При необходимости возможно отключение систем вручную машинистом поезда

Класс В:
• Неполадки средней тяжести без значительных функциональных сбоев
• Сообщение о неисправности на желтом фоне на диагностическом дисплее
• При необходимости неисправность следует подтверждать нажатием кнопки сброса
• В большинстве случаев как последствие внеплановый ремонт; устранение неисправности требуется до следующего планового осмотра и техобслуживания.