Разработка   методики    и    аппаратно-программного комплекса    диагностирования    технического    состояния электрических    цепей    электропоездов

На правах рукописи

КАЗАРИН Денис Викторович

РАЗРАБОТКА  МЕТОДИКИ  И  АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО

КОМПЛЕКСА  ДИАГНОСТИРОВАНИЯ  ТЕХНИЧЕСКОГО  СОСТОЯНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  ЦЕПЕЙ  ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ

Специальность 05.22.07 – «Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ОМСК 2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

КОСТЮКОВ Владимир Николаевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

АВИЛОВ Валерий Дмитриевич;

кандидат технических наук, доцент

ЖИЛЬЦОВ Валерий Васильевич.

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС)»

Защита диссертации состоится 16 декабря 2011 г. в 900 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))» по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан 15 ноября 2011 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 218.007.01.

Тел./факс: (3812) 31-13-44; e-mail: [email protected]

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор		О. А. Сидоров.
	© Омский гос. университет путей сообщения, 2011

ОБЩАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА  РАБОТЫ

Актуальность исследования. В настоящее время актуальным остается вопрос обеспечения безопасности и бесперебойности функционирования железнодорожного транспорта при одновременном повышении качества перевозочного процесса и снижении затрат на поддержание высокого уровня надежности. В силу значительного износа подвижного состава, в частности электропоездов, обеспечивающих отправку 90 % пассажиров, особую важность получает задача повышения качества ремонта и обслуживания парка подвижного состава в депо. Текущий уровень качества обслуживания и ремонта является недостаточным, что подтверждается большим числом браков, отказов и повреждений электропоездов в пути следования, обусловленных развитием скрытых неисправностей в оборудовании. В свою очередь развитие скрытых неисправностей является следствием отсутствия наблюдаемости технического состояния оборудования.

Таким образом, задача исследования, разработки и внедрения средств технического диагностирования, обеспечивающих наблюдаемость технического состояния сложного, ответственного и наиболее повреждаемого оборудования подвижного состава, является актуальной и нашла отражение в Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года, утвержденной распоряжением Правительства РФ № 877р от 17.06.2008 г., и в Функциональной стратегии обеспечения гарантированной безопасности и надежности перевозочного процесса, утвержденной распоряжением ОАО «РЖД» № 987р от 29.05.2007 г.

Обладая арсеналом средств обеспечивающих наблюдаемость и, как следствие, управляемость технического состояния оборудования, можно повысить качество ремонта, максимально полно использовать заложенный в оборудовании ресурс, снизить издержки и ускорить реконструкцию системы обслуживания и ремонта подвижного состава на эффективной ресурсосберегающей основе.

Диссертация выполнялась в соответствии с задачами подпрограммы развития транспортного машиностроения «СибМашТранс», входящей в состав межрегиональной инновационной программы освоения производства высокотехнологичной продукции на предприятиях промышленного комплекса Сибирского Федерального округа «Сибирское машиностроение», а также хоздоговорных работ, проводимых ООО НПЦ «Динамика» в 2005-2011 гг. в рамках инвестиционных проектов ОАО «РЖД»: «Дооснащение моторвагонных депо до уровня технического регламента» и «Внедрение ресурсосберегающих технических средств и технологий на железнодорожном транспорте».

Цель диссертационной работы – повышение эксплуатационной готовности и производственной технологичности электропоездов путем разработки и внедрения системы диагностирования технического состояния цепей управления, силовых и вспомогательных электрических цепей (ЭЦ) электропоездов.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

1.  Провести выбор диагностических признаков неисправностей, исследовать их изменение в зависимости от режимов функционирования ЭЦ электропоездов, выявить режимы, обеспечивающие наибольшую различающую способность неисправностей по выбранным диагностическим признакам.

2.  Разработать математические модели, устанавливающие связь между внешними воздействиями, диагностическими признаками и дефектами, определяющими техническое состояние ЭЦ электропоездов.

3.  Разработать методику оценки технического состояния ЭЦ электропоездов (методику диагностирования) по выбранным диагностическим признакам, реализующие методику способы и алгоритмы.

4.  Создать аппаратно-программный комплекс и технологию его применения в технологических циклах ремонта электропоездов, реализующие методику диагностирования.

5.  Провести внедрение результатов работы на предприятиях ОАО «РЖД», оценить адекватность предложенных моделей и алгоритмов, эффективность применения разработанных методик, средств и технологии в условиях моторвагонных депо.

Методы исследования. Выбор объекта исследования проведен на основе анализа браков, отказов и повреждений подвижного состава. Теоретические исследования и математическое моделирование основаны на изучении схемотехники и конструктивных особенностей ЭЦ электропоездов с использованием методов анализа аналоговых и дискретных цепей, математического аппарата алгебры логики, методов диагностирования дискретных объектов. Анализ режимов функционирования ЭЦ проведен с помощью специализированного программного продукта для моделирования дискретных и аналоговых устройств Multisim компании Electronics Workbench, а также с помощью разработанных, метрологически аттестованных, сертифицированных и внедренных на предприятиях ОАО «РЖД» систем КОМПАКС производства НПЦ «Динамика». Обработка результатов экспериментальных исследований производилась на ЭВМ с помощью общего и специального программного обеспечения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1.  Разработаны математические модели, описывающие связь между вектором воздействий, вектором диагностических признаков и дефектами, определяющими техническое состояние ЭЦ электропоездов.

2.  Установлены закономерности изменения диагностических признаков неисправностей цепей управления, силовых и вспомогательных цепей секций электропоездов в различных режимах функционирования ЭЦ.

3.  Предложен принцип совместного функционально-тестового диагностирования цепей управления, силовых и вспомогательных электрических цепей электропоездов.

4.  Синтезирована база знаний, связывающая отклонения диагностических признаков и неисправности различных элементов ЭЦ электропоездов и включающая в себя рассчитанные значения границ различия технических состояний по каждому диагностическому признаку.

Достоверность и обоснованность положений и выводов подтверждена моделированием на ЭВМ, результатами экспериментальных исследований, проведенных на действующих электропоездах, а также практическим внедрением результатов работы на предприятиях ОАО «РЖД». Расхождение между результатами моделирования и данными натурных экспериментов не превышает 7 %.

Практическая ценность диссертации заключается:

1.  в создании и внедрении системы диагностирования технического состояния цепей управления, силовых и вспомогательных электрических цепей электропоездов, включающей в себя аппаратно-программный комплекс, позволяющий диагностировать секции электропоездов 15 серий (ЭР2, ЭР2Р, ЭР2Т, ЭД2, ЭД2Т, ЭД4, ЭД4М, ЭД4МК, ЭТ2, ЭТ2М, ЭР9Т, ЭД9, ЭД9Т, ЭД9М, ЭД9МК), и технологию его применения в технологических циклах ремонта;

2.  в повышении эксплуатационной готовности и производственной технологичности электропоездов, выражающейся в сокращении количества отказов на линии по причине неисправностей ЭЦ, в снижении количества и сложности операций контроля состояния и наладки оборудования электропоездов более чем в семь раз, в сокращении трудо-, энерго- и материалоемкости ремонта, обеспечивающих сокращение времени простоя секций электропоездов на ремонте не менее чем на 30 %;

3.  предложенные методики и средства могут быть адаптированы для диагностирования технического состояния ЭЦ электропоездов других серий, а также других сложных технических систем, например, ЭЦ электровозов, тепловозов, подвижного состава метрополитена и городского наземного электрического транспорта.

Реализация результатов работы. Разработанная методика, реализующие ее алгоритмы, а также аппаратно-программный комплекс диагностирования технического состояния ЭЦ электропоездов и технология его применения внедрены на ряде предприятий ОАО «РЖД» в составе системы комплексного диагностирования КОМПАКС-ЭКСПРЕСС-ТР3.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на ежегодных региональных научно-практических конференциях «Наука. Образование. Бизнес» (Омск, 2007-2009, 2011), на 8-й международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 2009), на 6-й международной конференции «Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies» (Дублин (Ирландия), 2009).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 18 научных работах из них пять статей – в изданиях перечня, определенного ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников из 217 наименований и приложения. Основной материал изложен на 172 страницах и содержит 15 таблиц и 64 рисунка.

ОСНОВНОЕ  СОДЕРЖАНИЕ  РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность работы, приведена структура работы.

В первой главе изложено состояние вопроса, обоснован выбор ЭЦ электропоездов в качестве объекта диагностирования, проведен анализ схемотехники и принципов построения, выявлены характерные неисправности и индивидуальные особенности ЭЦ электропоездов различных серий. Проведен анализ методов и средств диагностирования ЭЦ сложных технических систем.

В настоящее время эксплуатируемый парк подвижного состава пригородных железных дорог России содержит более 15 серий электропоездов и насчитывает свыше 7500 секций, от надежной работы элементов и узлов каждой из которых зависят безопасность и бесперебойность функционирования железнодорожного транспортного конвейера.

Статистическая отчетность ОАО «РЖД» показывает, что на долю ЭЦ приходится около 60 % браков и отказов электропоездов на линии. Значительная повреждаемость ЭЦ связана с высокой структурной сложностью, множеством внутренних взаимосвязей и существенным пространственным удалением элементов, а также отсутствием в технологическом арсенале большинства депо средств, позволяющих достоверно оценить техническое состояние ЭЦ.

Значительный вклад в развитие технической диагностики, создание новых методов и средств диагностирования, в совершенствование системы обслуживания и ремонта подвижного состава внесли научные коллективы ВНИИЖТа, МИИТа, ПГУПСа, ОмГУПСа, РГУПСа, РГОТУПСа, СамГУПСа, ДвГУПСа и ученые: В. Д. Авилов, А. А. Воробьев, И. И. Галиев, З. Г. Гиоев, А. Д. Глущенко, А. Т. Головатый, А. В. Горский, И. П. Исаев, В. В. Карибский, В. И. Киселев,
В. Н. Костюков, В. Н. Лисунов, В. С. Наговицын, С. М. Овчаренко, А. Т. Осяев, П. П. Пархоменко, Э. А. Пахомов, Э. Э. Ридель, Н. А. Ротанов, А. С. Серебряков, Е. С.  Согомонян, В. П. Феоктистов, П. С. Челобанов, В. А. Четвергов, С. Г. Шантаренко. В работах В. Н. Костюкова рассматриваются вопросы синтеза автоматизированных систем управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией и ремонтом оборудования на основе адаптивных распределенных систем мониторинга и диагностирования, содержащих автоматическую экспертную систему.

Анализ известных средств и методов диагностирования железнодорожного транспорта высветил ряд недостатков, среди которых низкая автоматизация процесса постановки диагноза и, как следствие, значительное влияние субъективного человеческого фактора, порождающее низкую достоверность, высокие трудозатраты и продолжительность диагностирования, ориентация на локомотивный подвижной состав. Указанные недостатки не позволяют в полной мере использовать известные разработки для диагностирования ЭЦ электропоездов. Таким образом, задача разработки системы диагностирования ЭЦ электропоездов различных серий едиными аппаратно-программными средствами является новой задачей, которая решается в данной работе.

Вторая глава посвящена разработке математической модели, обоснованию необходимости совместного диагностирования цепей управления, силовых и вспомогательных цепей электропоезда в едином функциональном процессе, выбору диагностических признаков и контрольных точек.

Цепи управления, высоковольтные силовые и вспомогательные цепи электропоезда можно представить в виде дискретного логического устройства, у которого входные, внутренние и выходные сигналы имеют два устойчивых состояния. Для их анализа выбран математический аппарат алгебры логики.

Для объекта (части электрической цепи электропоезда серии ЭР2), электрическая схема которого приведена на рис. 1, математическое описание представляет собой систему логических выражений (1), соответствующих функциям проводимости участков цепей, с точностью до элементов которых определена глубина диагностирования:

Полученному описанию (1), являющемуся статической моделью, соответствует функционально-логическая модель (ФЛМ), описывающая поведение объекта в различных режимах функционирования.

Функционально-логическая модель части цепи, выделенной пунктиром (см. рис. 1), представлена на рис. 2.

На рис. 2 приняты следующие обозначения: – внешние сигналы ручного управления; – воздействия и сигналы на поездных проводах цепей управления; – воздействия и реакции на секционных проводах цепей управления; XU – внешние электрические воздей-

ствия; Y  – внутренние сигналы (замыкание контакта, передача движения исполнительному уст­ройству или пневматическому приводу аппарата и т. д.); ZI и ZU – переменные состояния (из­меряемые реакции), соответствующие ортогональным диагностическим признакам – токам и напряжениям.

Математическая модель объекта диагностирования (диагностическая модель), представленного электрической схемой на рис. 1, описывает связь между внешними, внутренними

и выходными сигналами посредством системы логических уравнений (2), учитывающих техническое состояние элементов e:

Высокая структурная сложность ЭЦ, обусловленная множеством внутренних взаимосвязей между элементами, определяет необходимость совместного диагностирования цепей управления, силовых и вспомогательных цепей в едином функциональном процессе. Предложенный подход позволяет автоматизировать процесс постановки диагноза, достичь наибольшей глубины, полноты и достоверности при наименьшей продолжительности диагностирования.

В третьей главе представлены методика и результаты экспериментальных исследований. Для анализа связи между режимами функционирования ЭЦ электропоездов и изменением диагностических признаков при различных дефектах элементов ЭЦ путем компьютерного моделирования реализована экспериментальная установка, функциональная схема которой приведена на рис. 3.

Рис. 3. Функциональная схема экспериментальной установки

Разработанная установка позволяет выполнять следующие действия:

задавать различные режимы функционирования цепей управления (ЦУ);

вести непрерывную многоканальную регистрацию токов управляющих воздействий, потребляемых отдельными ветвями и ЦУ в целом, тока тестового воздействия в силовых и вспомогательных цепях (ВЦ) при различных режимах функционирования ЦУ, реакций (напряжений, падений напряжений) на поданные воздействия в контрольных точках ЦУ и на участках контроля ВЦ;

моделировать неисправности и изменение номинальных технических параметров различных элементов;

визуализировать и сохранять результаты моделирования.

На рис. 4 представлены функции токов – зависимости токов ЦУ в целом и отдельных ветвей от режимов функционирования, полученные с помощью экспериментальной установки при моделировании штатной последовательности режимов. Каждому изменению режима предшествует подача управляющего воздействия на один или несколько функциональных входов ЦУ.

Рис. 4. Зависимости токов цепей управления от режимов функционирования:

а – при отсутствии дефекта; б – при наличии дефекта в цепи провода 5

В пределах каждого интервала TS наибольшая динамика изменения зависимости тока принадлежит ветви (ветвям), которая обеспечивает выполнение основной функции – изменение режима функционирования. Динамическая составляющая остальных ветвей в пределах этих же интервалов несущественна.

Ток ЦУ на каждом интервале TS может быть определен так:

. (3)

Поскольку цикл штатного режима функционирования ЦУ не может быть разбит на интервалы так, чтобы на каждом из них динамичное изменение тока определял один элемент, с точностью до которого определена глубина диагностирования, автором предложен специальный тестовый режим функционирования ЭЦ. Указанный режим задается специально подготовленной последовательностью управляющих воздействий, при которой очередное воздействие в начале нового интервала функционирования подается (снимается) только на один основной или дополнительный (не определенный рабочим алгоритмом как вход) вход ЦУ через время, достаточное для установления статического режима функционирования ЭЦ. Последовательность воздействий и входов формирует на определенных интервалах штатные рабочие режимы ЭЦ и исключает на предшествующих им интервалах одновременное включение (выключение) в работу нескольких основных элементов (ветвей) ЦУ, т. е. реализуется принцип совместного функционально-тестового диагностирования ЦУ и ВЦ в едином процессе.

Ток элемента (ветви) при работе в таком режиме определяется как приращение суммарного тока в начале интервала, соответствующего включению элемента в работу:

. (4)

По номеру интервала функционирования, на котором обнаружено отклонение значения тока элемента (ветви), определяется неисправный элемент.

Для установления связи между изменениями диагностических признаков и дефектами ЭЦ секций электропоездов на ряде предприятий ОАО «РЖД» внедрены экспериментальные установки на базе аппаратно-программных средств системы компьютерного мониторинга КОМПАКС. Полученный с помощью данных установок объем данных позволил установить закономерности изменения переменных состояния в различных режимах функционирования при неисправностях в ЭЦ секций электропоездов. В качестве примера на рис. 5 представлена одна из закономерностей, соответствующая неисправности в ЦУ.

Путем совместного анализа зависимостей токов и напряжений от режимов функционирования ЭЦ, полученных при моделировании и в ходе натурных экспериментов, подтверждена адекватность разработанных моделей реальным связям в ЭЦ электропоездов. Расхождение результатов компьютерного моделирования и натурных экспериментов не превышает 7 %.

Рис. 5. Зависимости тока цепей управления (1, 2) и тока силовой цепи (3, 4) от режимов функционирования, полученные на секции электропоезда ЭР2

Четвертая глава содержит описание результатов разработки методики и аппаратно-программного комплекса диагностирования ЭЦ секций электропоездов, включает в себя синтез базы знаний, алгоритмов диагностирования и методики нормирования признаков по экспериментальным данным.

Разработка алгоритмов проведена с использованием метода таблиц функций неисправностей (ТФН), моделей одиночных константных неисправностей (ОКН) и созданных моделей. Для каждого выделенного в результате декомпозиции объ­екта диагноза, исходя из интенсивности отказов элементов и аппаратов, выбраны ОКН, построены ТФН и таблицы различия функций неисправностей. В результате расчета определены наименьшие совокупности наборов входных воздействий { X } и выходных сигналов{ Z }, обнаруживающих выбранные неисправности. Для ФЛМ, представленной на рис. 2, выбраны ОКН: e1 – неисправность типа 0 элемента № 1, соответствует выходу из строя предохранителя Пр10; e2 – неисправность типа 0 элемента № 2, соответствует выходу из строя предохранителя Пр13; e3 – неисправность типа 0 элемента № 3, соответствует неверной установке переключателя В201; e4 – неисправность типа 0 элемента № 5, соответствует обрыву контактов ПРУ1; e5 – неисправность типа 1 элемента № 5, соответствует залипанию контактов ПРУ1.

Алгоритм диагностирования объекта, представленного электрической схемой (см. рис. 1), имеет вид, приведенный на рис. 6. Алгоритм демонстрирует реализацию возможности обнаружения и различения выбранных дефектов в ЭЦ электропоездов при наименьшем числе датчиков тока ЦУ.

Рис. 6. Алгоритм диагностирования части ЭЦ электропоезда ЭР2

Количество контрольно-измерительных операций в синтезированном алгоритме в сотни раз меньше, чем достигается переборными методами.

Созданные алгоритмы, задающие последовательность управляющих воз­действий для обеспечения функционирования ЭЦ в режиме диагностирования, формирующие вектор диагностических признаков и реализующие правила экспертной системы, реализованы в прикладных программных модулях, работающих в составе программного обеспечения системы КОМПАКС.

Схема взаимодействия модулей программного обеспечения при работе автоматической экспертной системы представлена на рис. 7.

Рис. 7. Схема взаимодействия модулей экспертной системы

Новизна программных модулей, реализующих предложенную методику диагностирования ЭЦ секций электропоездов, подтверждена свидетельствами об официальной регистрации программ.

В соответствии с разработанными принципами функционально-тестового и посекционного диагностирования, а также на основе известных принципов синтеза адаптивных систем мониторинга и диагностирования разработан комплекс для оценки технического состояния ЭЦ секций электропоездов в условиях моторвагонных депо. Диагностический комплекс, структурная схема которого представлена на рис. 8, содержит: диагностический пост, организующий рабочее место оператора; подсистему управления электропневматическими цепями, реализующую функции управления, измерения и питания ЭЦ диагностируемой секции; беспроводной терминал для удаленного управления процессом из любой точки участка испытаний.

Новизна разработанного комплекса подтверждена патентом.

Рис. 8. Структурная схема диагностического комплекса

Разработана методика нормирования значений диагностических признаков по эмпирическим данным с примерами, подтверждающими корректность предложенных способов и алгоритмов, реализующих методику диагностирования.

В пятой главе показаны реализация и промышленное использование результатов работы – системы диагностирования технического состояния цепей управления, силовых и вспомогательных цепей секций электропоездов.

Созданный аппаратно-программный комплекс в виде подсистем диагностирования цепей управления, силовых и вспомогательных электрических цепей в составе системы комплексного диагностирования секций электропоездов КОМПАКС-ЭКСПРЕСС-ТР3 введен в промышленную эксплуатацию в 11 моторвагонных депо на шести железных дорогах ОАО «РЖД». Внешний вид элементов подсистемы диагностирования электрических цепей приведен на рис. 9.

а б

Рис. 9. Внешний вид элементов диагностического комплекса:

а – диагностический пост; б – элементы ПУЭПЦ

Для высокой достоверности и полноты диагноза при сокращении продол­жительности проведения испытаний разработана технология применения диаг­ностического комплекса, содержащая методику обеспечения контролепригодности ЭЦ и предусматривающая однотипность выполняемых операций независимо от серии электропоезда.

Достоверность диагностирования, определенная по результатам анализа значительного числа разборок и ревизий узлов и аппаратов, неисправность в которых обнаружена при испытаниях, составила не менее 97 %. Полнота выявляемых неисправностей при этом превышает 80 %, что также подтверждено результатами наладки, обкаточных испытаний и первого периода эксплуатации электропоездов на линии после ремонта.

Внедрение созданного комплекса методических и аппаратно-програм­мных средств диагностирования технического состояния электрических цепей электропоездов в подобном объеме осуществлено впервые в России, соответствует передовому мировому уровню, обеспечивает высокий социальный, технический и экономический эффект, является уникальным инструментом повышения безопасности и бесперебойности работы железнодорожного транспортного конвейера и ускоренной реконструкции системы ремонта электропоездов на безопасной ресурсосберегающей основе.

ОСНОВНЫЕ  РЕЗУЛЬТАТЫ  И  ВЫВОДЫ

1.  Совокупность диагностических признаков – отклонений токов, напряжений, падений напряжений на участках ЭЦ, трендов их изменения в цикле диагностирования, а также сопротивлений ветвей и участков ЭЦ от эталонных значений и зависимостей, обеспечивает высокую различающую способность неисправностей при реализации специального тестового режима функционирования ЭЦ, задаваемого четкой последовательностью управляющих и тестовых воздействий.

2.  Разработаны математические модели, описывающие связь между вектором воздействий, вектором диагностических признаков, параметрами внутренних связей между элементами ЭЦ и дефектами, определяющими техническое состояние цепей управления, силовых и вспомогательных ЭЦ секций электропоездов. Данные модели позволяют исследовать поведение ЭЦ электропоездов в различных режимах функционирования, в том числе при наличии неисправностей.

3.  Разработана методика диагностирования ЭЦ электропоездов, включающая в себя базу знаний, формализующую связь между диагностическими признаками и неисправностями ЭЦ секций электропоездов, а также содержащую рассчитанные значения границ различия состояний по диагностическим признакам; алгоритмы диагностирования, реализующие специальный тестовый режим функционирования ЭЦ, обеспечивающий при малых временных затратах высокую различающую способность неисправностей; методику расчета границ различия состояния по данным экспериментов (методика нормирования).

4.  Создан диагностический комплекс, позволяющий едиными аппаратно-программными средствами проводить посекционную, автономную, автоматическую оценку технического состояния одновременно цепей управления, силовых и вспомогательных цепей секций электропоездов 15 различных серий. Комплекс является уникальной экспериментальной установкой для исследования характера изменения технического состояния элементов, аппаратов и узлов ЭЦ электропоездов в течение жизненного цикла.

5.  Система диагностирования технического состояния цепей управления, силовых и вспомогательных ЭЦ электропоездов, включающая в себя созданный комплекс и технологию его применения, в составе системы комплексного диагностирования секций электропоездов КОМПАКС-ЭКСПРЕСС-ТР3 внедрена в 11 передовых моторвагонных депо сети ОАО «РЖД». Совместный анализ результатов моделирования и данных, полученных при испытаниях действующих секций электропоездов с помощью разработанного комплекса, подтвердил адекватность разработанных моделей реальным связям в ЭЦ секций электропоездов. Расхождение данных не превышает 7 %.

6.  Применение системы диагностирования технического состояния цепей управления, силовых и вспомогательных ЭЦ электропоездов в технологических циклах ремонта и облуживания электропоездов привело к снижению количества отказов электропоездов на линии, уменьшению затрат на обязательный послеремонтный контроль и наладку более чем в семь раз, к сокращению трудо-, энерго- и материалоемкости ремонта, что дало эффект не менее 55 тыс. руб. на каждую диагностируемую секцию, обеспечило сокращение времени простоя секций под всеми видами ремонтов не менее чем на 30 % и привело к повышению эксплуатационной готовности электропоездов с 0,95 до 0,97.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Казарин Д. В. Оценка состояния электрических цепей пригородного поезда // Мир транспорта. 2010. № 2. С. 60 – 63.

2. Автоматизированная диагностика электрических цепей МВПС /
В. Н. Костюков, А. В. Костюков, Д. В. Казарин, С. В. Сизов, В. П. Аристов // Железнодорожный транспорт. 2010. № 5. С. 56 – 58.

3. Казарин Д. В. Синтез алгоритмов диагностирования электрических цепей электропоездов // Омский научный вестник. 2009. № 3. С. 133 – 135.

4. Диагностика качества сборки электрических цепей электропоездов / В. Н. Костюков, А. В. Костюков, Д. В. Казарин // Сборка в машиностроении и приборостроении. 2009. № 12. С. 25 – 34.

5. Диагностика оборудования электрических цепей электропоездов при отладке и приемо-сдаточных испытаниях / В. Н. Костюков, А. В. Костюков, Д. В. Казарин // Контроль и диагностика. 2010. № 01. С. 26 – 35.

6. Казарин Д. В. Диагностирование электрических цепей электропоездов постоянного тока / Д. В. Казарин // Совершенствование технологии ремонта и эксплуатации подвижного состава: Сб. науч. ст. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. Вып. 7. С. 60 – 65.

7. Казарин Д. В. Выбор диагностических признаков электрических цепей электропоездов / Д. В. Казарин, А. В. Костюков // Наука, образование, бизнес: материалы регион. науч.-практ. конф. / Инст. радиоэлектроники сервиса и диагностики. Омск, 2009. С. 189 – 194.

8. Казарин Д. В. Диагностическая модель электрических цепей управления тяговым электроприводом электропоезда / Д. В. Казарин, В. Н. Костюков, П. Б. Кашкаров // Наука, образование, бизнес: материалы регион. науч.-практ. конф. / Инст. радиоэлектроники сервиса и диагностики. Омск, 2007. С. 80 – 84.

9. Казарин Д. В. Система диагностики электрических цепей моторвагонного подвижного состава / Д. В. Казарин, В. Н. Костюков, А. В. Костюков // Наука, образование, бизнес: материалы регион. науч.-практ. конф. / Инст. радиоэлектроники сервиса и диагностики. Омск, 2008. С. 151 – 157.

10. Казарин Д. В. Экспериментальная установка для исследования режимов функционирования электрических цепей электропоездов / Д. В. Казарин // Наука, образование, бизнес: материалы регион. науч.-практ. конф. / Инст. радиоэлектроники сервиса и диагностики. Омск, 2011. С. 159 – 164.

11. Казарин Д. В. Диагностика состояния электрических цепей электропоездов / Д. В. Казарин // Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности: Тезисы докл. междунар. конф. М.: ИД «Спектр», 2009. С. 150, 151.

12. Стационарная система комплексной диагностики электропоездов / В. Н. Костюков, А. В. Костюков, Д. В. Казарин и др. // Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности: Тезисы докл. междунар. конф. М.: ИД «Спектр», 2009. С. 54, 55.

13. Пат. 2386943 Российская Федерация МПК G01М 17/08. Система комплексной диагностики электросекций мотор-вагонного подвижного состава / В. Н. Костюков, А. В. Костюков, Д. В. Казарин, А. А. Лагаев; заявитель и патентообладатель НПЦ «Динамика». – № 2008138513/11; заявл. 26.09.2008. опубл. 20.04.2010. Бюл. №11. – 2 с.: ил.

14. Свид. об офиц. рег. прогр. для ЭВМ № 2007613920 Российская Федерация. Модуль диагностики технического состояния электрических силовых цепей и цепей управления электропоезда / В. Н. Костюков, С. Н. Бойченко, А. В. Костюков, А. В. Щелканов, Д. В. Казарин; заявл. 04.06.2007; зарег. в Реестре программ для ЭВМ. 13.09.2007; опубл. 20.12.07, RU ОБПБТ №4(61), 2007.

15. Свид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ № 2009612888 Российская Федерация. Подсистема диагностики электрических цепей управления «КОМПАКС-ЭКСПРЕСС-ТР3-ПДЭЦУ» / В. Н. Костюков, А. В. Костюков, Д. В. Казарин, Л. Г. Кадисов; заявл. 10.03.2009; зарег. в Реестре программ для ЭВМ. 03.06.2009; опубл. RU ОПБПТ №3(68), 2009.

16. Свид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ № 2009612889 Российская Федерация. Подсистема диагностики силовых электрических цепей «КОМПАКС-ЭКСПРЕСС-ТР3-ПДЭЦС» / В. Н. Костюков, А. В. Костюков, Д. В. Казарин, Л. Г. Кадисов; заявл. 10.03.2009; зарег. в Реестре программ для ЭВМ. 03.06.2009; опубл. RU ОПБПТ №3(68), 2009.

17. Свид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ № 2009612234 Российская Федерация. Подсистема диагностики вспомогательных электрических цепей «КОМПАКС-ЭКСПРЕСС-ТР3-ПДЭЦВ» / В. Н. Костюков, А. В. Костюков, Д. В. Казарин, Л. Г. Кадисов; заявл. 16.03.2009; зарег. в Реестре программ для ЭВМ. 30.04.2009; опубл. RU ОПБПТ №3(68), 2009.

18. Kazarin D. Stationary complex diagnostic system for electric trains / A. Kostyukov, A. Lagaev, D. Kazarin // The Sixth International Conference on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies. Ireland, Dublin, 2009. P. 1105 – 1109.

Личный вклад

Работы [1, 3, 6, 10, 11] выполнены соискателем самостоятельно. В работах [2, 4, 5, 7, 8] соискатель разработал диагностическую модель, сформировал вектор диагностических признаков, разработал методику диагностирования электрических цепей электропоездов, произвел оценку результатов, полученных при диагностировании действующих секций электропоездов, описал полученные зависимости. В работах [9, 13, 18] соискателем проведено описание структуры, состава и работы диагностического комплекса. В работе [12] соискатель сформулировал принцип совместного функционально-тестового диагностирования электрических цепей электропоездов. В работах [14 – 18] соискателем разработаны алгоритмы формирования вектора диагностических признаков и правила экспертной системы.

Автор выражает благодарность техническому директору НПЦ «Динамика», кандидату технических наук Алексею Владимировичу Костюкову за консультацию и поддержку в работе над диссертацией.

_________________________________________________________

Типография ОмГУПСа. 2011. Тираж 100 экз. Заказ.

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35