Современное состояние средств измерений, обработки, хранения и передачи информации формирует объективные условия для широкого внедрения диагностических систем на железнодорожном транспорте. Высокое качество получаемой при этом информации обеспечивает возможность получения достоверного диагноза технического состояния подвижных единиц железнодорожной техники. Эти факторы являются основой для внедрения элементов бо-лее прогрессивной системы технического обслуживания и ремонта подвижного состава.

Опыт внедрения таких систем свидетельствует о необходимости развитой системы информационного обеспечения. Основу ее составляют технологии интегрированной логистической поддержки (ИЛП). В соответствии с ГОСТ Р 53393-2009 основу ИЛП-технологий составляет информационная система, которая функционирует в интегрированной информационной среде, объединяющей информационные ресурсы всех участников видов деятельности ИЛП. Собственная система передачи данных ОАО «РЖД», наличие разрозненных устройств получения первичной информации о техническом состоянии, технологии обслуживания и ремонта отдельных единиц железнодорожной техники являются основой для внедрения названных технологий.

Для оперативного контроля и накопления информации о техническом состоянии узлов локомотивов в процессе их использования по назначению служат бортовые и стационарные программно-технические комплексы (далее – ПТК). Для более точного и достоверного контроля технического состояния, углубленного диагностирования и выходного контроля узлов локомотивов в условиях ремонтных депо и пунктов технического обслуживания ис-пользуются переносные и стационарные ПТК. Указанные подсистемы формируют систему мониторинга.

Полученная измерительная и диагностическая информация подвергается первичной обработке или анализу посредством специализированных автоматизированных рабочих мест, «привязанных» к определенному ПТК или группе комплексов. На данном технологическом уровне полученные данные используются для планирования производственных заданий и реализации отдельных технологических операций.

В дальнейшем выполняются задачи, не входящие в систему мониторинга.

Результаты анализа от системы мониторинга передаются на следующий уро-вень иерархии, не «привязанный» к определенным ПТК, на котором используется обобщенная информация для принятия стратегических решений. Накопленная на этом уровне информация анализируется с использованием статистических методов, и по динамике показателей надежности определяются технические объекты и их элементы, на которые направляют основные усилия диагностирования и мониторинга.

Примером формирования системы мониторинга могут служить экспериментальные работы, проводимые во исполнение протоколов Вице-президента ОАО «РЖД» А.В. Воротилкина в 2010-2012 гг., по опытной эксплуатации ДГУ тепловозов серии ТЭМ2 приписки эксплуатационного локомотивного депо Омск.

Цель эксперимента – организация ремонта ДГУ тепловозов по данным бортовой системы и комплекса реостатных испытаний «КИПАРИС». При проведении эксперимента осуществлялась опытная эксплуатация тепловозов ТЭМ2, ремонт ДГУ в объеме ТР-1 и техническое обслуживание ТО-3 которых проводились по результатам анализа данных бортовой системы и «КИПАРИС». Для определения эффективности проведения эксперимента результаты эксплуатации тепловозов опытной группы сравнивались с результатами тепловозов контрольной группы, ремонт которых производился в соответствии с действующей нормативно-технической документацией.

За период проведения эксперимента по тепловозам ТЭМ2 достигнуты следующие положительные результаты:

• по тепловозами опытной группы отказов не допущено. Сокращение расходов на одно техническое обслуживание в 2011 году составило 758 руб. (при годовой программе ремонта 513 ед. в 2011 году экономия могла составить 388,8 тыс.руб.);
• сокращение нарушений режимов эксплуатации локомотивов (со 142 слу-чаев в 1 квартале 2011 года до 95 в 2012 году);
• поддержание удельного расхода топлива в пределах нормы для дизелей серии ПДГ1М (133,45 гр./эф.л.с. час при норме не более 168 гр./эф.л.с.).
• увеличение средней парковой мощности: 2012 г. – 738,8 кВт, 2011 г. – 727,7 кВт, 2010 г. – 726,3 кВт.
• уменьшение удельного расхода топлива. За 9 месяцев 2012 года удельный расход топлива составил 0,231 кг/кВт∙ч, за аналогичный период 2011 и 2010 гг. данный показатель составил 0,293 и 0,303 кг/кВт∙ч соответственно.
• на основании протоколов реостатных испытаний, показаний бортовой системы, замечаний в журнале формы ТУ-152 тепловозам ТЭМ2 организовано производство текущего ремонта ТР-2 по сокращенному варианту в объеме цикла ТР-1 (по дизель-генераторной установке). Тем самым удалось добиться сокращения простоя локомотивов на ремонте более 1000 часов. А так же достигнута экономия финансовых средств около 1 400 тыс. руб. По локомотивам прошедшим ТР-2 по сокращенному варианту в 2011 г. экономический эффект составил более 200 тыс. руб. В итоге за время проведения эксперимента при производстве ТР-2 по результатам анализа диагностических данных получен экономический эффект более 1 600 тыс. руб.
• Во время проведения эксперимента браков и отказов с локомотивами, прошедшими ТР-2 по результатам анализа диагностических данных не допущено.

Но одним из главных выводов по результатам проведения указанных экспериментальных работ является то, что при анализе информации комплексов Бортовой системы и «КИПАРИС» и формировании диагностического результата основная интеллектуальная нагрузка ложится на человека (диагноста).

С целью дальнейшего развития системы мониторинга в направлении об-работки массивов статистических данных и помощи диагносту при принятии решения была исследована информация банка данных, сформированного с ис-пользованием бортовой системы. Были исследованы записи по 176 локомотивам за период около 10 лет. Общее количество суточных файлов превышает 110 000.

При этом были разработаны методика и программное обеспечение для отображения времени измерения параметров дизель-генераторной установки маневровых тепловозов ТЭМ2 в едином временном пространстве.

При разработке указанной методики задача состояла в том, чтобы оце-нить возможность использования имеющегося банка данных по результатам измерения бортовой системы , т. е. организовать и определенным образом упорядочить совокупность записей по исследуемым локомотивам. На этом этапе работ предполагалось визуально оценить распределение исходной информации, для чего были разработаны программное обеспечение и методика, которые позволили получить изображение треков и графически отобразить непрерывные записи для каждого исследуемого локомотива (рисунок 1). Ось абсцисс – время на отрезке от 0 до 12 лет с распределением на крупные виды ремонта локомотивов (без привязки к дате и астрономическому времени). По оси ординат расположены номера исследуемых локомотивов.

Рисунок 1 – Треки непрерывных записей диагностической информации по данным бортовой системы , приведенные к единым временным интервалам

Результаты отображения статистических данных в едином временном пространстве были использованы в исследованиях и разработке методики и программного обеспечения для аппроксимации экспериментальных данных изменения тока тягового генератора дизель-генераторной установки маневрового тепловоза ТЭМ2 во времени. На рисунке 2 представлен пример аппроксимации по одной из исследуемых аппроксимирующих функций

Рассмотренные методики ориентированы на применение в области диа-гностирования тягового подвижного состава по результатам анализа информации, получаемой от бортовых систем.

Рисунок 2 – Частный случай аппроксимации одной реализации 1 – исходные данные, соответственно 2,3,4 – последовательные итерации.

Использование указанных методик дает возможность определять теоретические зависимости функций по всей совокупности экспериментальных дан-ных, коэффициенты этих функций, аппроксимировать экспериментальные дан-ные относительно теоретических, а также проводить оценку качества аппроксимации. В комплексе с разработанным программным обеспечением, реализующим описанные методики, создаются условия для мониторинга и диагностирования технического состояния локомотивов по статистическим параметрам аппроксимирующих функций непосредственно на борту локомотива.

При соответствующей апробации данные методики могут быть применены к исследованию других параметров технического состояния и оборудования локомотива, а также в разы увеличить экономический эффект, полученный по результатам экспериментальных работ в локомотивном депо Омск за счет:

• получения более достоверных диагностических результатов, частично формируемых непосредственно на борту тепловоза;
• минимизации влияния человеческого фактора;
• охвата большего количества локомотивов и их оборудования, которые обслуживаются по результатам анализа диагностических данных.

Основными направлениями получения эффекта являются:

• сокращение неисправностей оборудования локомотивов за счет исключения нарушений режимов эксплуатации;
• снижение числа отказов локомотивов за счет оперативного выявления предотказных состояний и принятия превентивных мер;
• снижение времени простоя локомотивов в депо на ремонтах за счет сокращения числа отказов и своевременного планирования поставки запасных частей;
• снижение себестоимости технического обслуживания и ремонта за счет предупреждения и ликвидации дорогих видов отказов.