- Романов С.А.
Заместитель начальника Департамента производственной инфраструктуры
Московского представительства АО «ФГК» - Колесникова Т.А.
Заместитель начальника отдела развития инфраструктурных проектов Департамента производственной инфраструктуры
Московского представительства АО «ФГК» - Александров А.И.
Генеральный директор ООО «СЦС-Логистика», Руководитель проектов ООО «Центр 2М» - Назаров И.В.
Заместитель директора Научного центра
«Инфраструктура по подвижному составу» АО «ВНИИЖТ» - Сурай А.А.
Главный инженер проекта ООО «Центр 2М» - Горский Д.В.
Технический эксперт Научного центра
«Инфраструктура» АО «ВНИИЖТ»
На сегодняшний день Федеральная грузовая компания совместно с Институтом железнодорожного транспорта – АО «ВНИИЖТ» и отечественным разработчиком решений в области мониторинга эксплуатации объектов транспортного машиностроения, в частности грузовых вагонов, танк- контейнеров и контейнеров – ООО «Центр 2М», существенным образом продвинулась вперед в выполнении технических мероприятий по внедрению новых транспортных продуктов в области цифровизации собственного парка грузовых вагонов.
Решение железнодорожной телеметрии
В рамках исполнения подходов ОАО «РЖД» в части разработки и внедрения «Цифрового грузового вагона», проведена приемочная комиссия результатов постановки на производство телематической системы мониторинга эксплуатации грузовых вагонов (Цифровой грузовой вагон) модели ЦГВ-1 (рис. 1), разработчиком которой является компания «Центр 2М».
Приемка системы мониторинга проводилась авторитетным составом специалистов от Департамента технической политики ОАО «РЖД», Управления вагонного хозяйства Центральной дирекции инфраструктуры – филиала ОАО «РЖД», Института связи на железнодорожном транспорте – АО «НИИАС», ведущих научно-исследовательских и инжиниринговых организаций.
Рис. 1. Телематическая система
Для достижения целей приемочной комиссии совместно с АО «ВНИИЖТ» был проведен комплекс лабораторных, а такжепробеговых и функциональных испытаний телематической системыв составе предоставленного АО «ФГК» грузового вагона, включая в условиях, приближенным к реальным условиям эксплуатации, на Экспериментальном кольце АО «ВНИИЖТ» (г. Щербинка).
Результаты указанных испытаний подтвердили заявленные для решения технические характеристики (табл. 1).
Результаты указанных испытаний подтвердили заявленные для решения технические характеристики (табл. 1).
Табл. 1. Основные технические характеристики ЦГВ-1
На телематическую систему также получены сертификат соответствия требованиям Технического регламента Таможенного союза «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (ТР ТС 012/2011) и декларация о соответствии требованиям Технического регламента Таможенного союза «Электромагнитная совместимость технических средств» (ТР ТС 020/2011), что позволяет использовать устройство без ограничений на всех типах грузовых вагонах/танк-контейнерах/контейнерах.
Система мониторинга, в целях подтверждения функциональных задач согласно эксплуатационной документации на нее, в настоящее время проходит подконтрольную эксплуатацию на сети железных дорог, промежуточные результаты которой подтверждают надежность технического решения, в том числе системы защиты устройства от кражи (рис. 2).
Рис. 2. Телематическая система в составе вагона
Одновременно с контролем местоположения вагонов, телематическая система позволяет различать их состояние - груженый/порожний (рис.3), регистрировать инциденты об отклонении технологии формирования поездов при проведении маневровых работ, в том числе при роспуске вагонов с сортировочных горок(ускорения кузова вагона в долях g и скорость), а также фиксировать превышение нормативного показателя температуры в тепляках.
Данные телеметрии поступают от телематической системы по каналам мобильной сотовой связи GSM на серверную инфраструктуру, которая, в том числе, позволяет оперировать ими в формате, удобном для использования, накапливать исторические сведения по инцидентам (например, износ гребня колеса)и спрогнозировать их развитие.
Данные телеметрии поступают от телематической системы по каналам мобильной сотовой связи GSM на серверную инфраструктуру, которая, в том числе, позволяет оперировать ими в формате, удобном для использования, накапливать исторические сведения по инцидентам (например, износ гребня колеса)и спрогнозировать их развитие.
Рис. 3. Выделение порожних и груженых пробегов по данным телеметрии
Хотелось бы отметить, что система телеметрии предусматривает функциональность автоматического и принудительного выбора сотового оператора, обеспечивающего лучший канал передачи данных в процессе перевозки.
За истекший период времени на сортировочной станции, находящейся на участке полигона подконтрольной эксплуатации, с положительными результатами проведены работы по
регистрации инцидентов при маневровых работах в нескольких случаях: вагон был в движении и находился на стоянке. Оба случая показали превышение пороговых значений критериев мониторинга в части ненадлежащей эксплуатации грузовых вагонов, установленных по результатам калибровочных работ на Экспериментальном кольце АО «ВНИИЖТ» (рис.4).
За истекший период времени на сортировочной станции, находящейся на участке полигона подконтрольной эксплуатации, с положительными результатами проведены работы по
регистрации инцидентов при маневровых работах в нескольких случаях: вагон был в движении и находился на стоянке. Оба случая показали превышение пороговых значений критериев мониторинга в части ненадлежащей эксплуатации грузовых вагонов, установленных по результатам калибровочных работ на Экспериментальном кольце АО «ВНИИЖТ» (рис.4).
Рис. 4. Мониторинг ненадлежащей эксплуатации вагонов
На основании положительных результатов пробеговых испытаний телематической системы, полученных на Экспериментальном кольце АО «ВНИИЖТ», в части установления отличий «исправного» от «неисправного» колеса, имеющего дефекты в виде ползуна, выщербины и тонкого гребня, проводятся работы по регистрации и прогнозированию указанных дефектов при эксплуатации на сети железных дорог. На сегодняшний день реализован программный модуль прогнозирования износа гребня колеса (рис. 5).
Работы по разработке математических моделей анализа динамических характеристик вагона, позволяющих оценивать наличие дефектов на поверхности катания колеса: ползун на поверхности катания (код неисправности 106), выщербина обода колеса (код неисправности 107) посредством телематической системы мониторинга эксплуатации грузовых вагонов (Цифровой грузовой вагон) модели ЦГВ-1 находятся на завершающем этапе.
Работы по разработке математических моделей анализа динамических характеристик вагона, позволяющих оценивать наличие дефектов на поверхности катания колеса: ползун на поверхности катания (код неисправности 106), выщербина обода колеса (код неисправности 107) посредством телематической системы мониторинга эксплуатации грузовых вагонов (Цифровой грузовой вагон) модели ЦГВ-1 находятся на завершающем этапе.
Рис. 5. Прогноз износа гребня колеса
Особые возможности системы
При необходимости, телематическая система переводится в режим полного отключения функциональности (режим радиомолчания), исключающего регистрацию и передачу всех данных телематики на серверную инфраструктуру обработки данных в течение заданного периода времени в целях исключения возможности несанкционированного использования информации. В данном режиме телематическая система может осуществлять периодическое включение GSM-модуля по расписанию, с целью получения новых настроек работы.
Рис. 6. Оценка пробега вагонов
Оценка пробега вагонов
Произведен анализ работы алгоритма по оценке пробега вагонов (рис.6), оборудованных телематической системой. Так, например, на участке Иркутск-Сортировочный – Хабаровск-2, (расстояние 3360 км) погрешность оценки пробега составила не более 0,5% по сравнению с
фактическими данными, что позволяет заблаговременно спрогнозировать износ гребня колеса и, тем самым, оптимизировать перевозочный процесс с учетом проведения планового ремонта колесных пар.
фактическими данными, что позволяет заблаговременно спрогнозировать износ гребня колеса и, тем самым, оптимизировать перевозочный процесс с учетом проведения планового ремонта колесных пар.
Технология использования решения телеметрии
Инструменты
Оперируя данными о местоположении вагона (его дислокации) в режиме, приближенном к режиму реального времени, оператору вагонов доступны следующие инструменты управления перевозочным процессом, в том числе:
Оперируя данными в части мониторинга ненадлежащей эксплуатации вагона и состояния колесных пар, оператору вагонов доступны следующие инструменты контроля состояния вагона, в том числе:
- контроль регламентного времени погрузочно-разгрузочных работ в пунктах оборота/проведения ремонтно-восстановительных работ1);
- оценка ожидаемого времени прибытия вагона (ETA)2);
- контроль использования вагонов с требуемыми техническими характеристиками3).
Оперируя данными в части мониторинга ненадлежащей эксплуатации вагона и состояния колесных пар, оператору вагонов доступны следующие инструменты контроля состояния вагона, в том числе:
- сверхнормативных ударных нагрузок на вагон при проведении маневровых работ, в том числе при роспуске с сортировочных горок4);
- состояния колесных пар тележек грузовых вагонов (дефектов колеса: ползун, выщербина, тонкий гребень)5);
- статистической информации о состоянии вагона в эксплуатации и предотвращения отказов деталей и узлов ответственного назначения, которые также могут привести к сходу вагона с рельсов6).
Возможные эффекты
1)
В случае превышения регламентного времени, оператор вагонов уведомляет грузоотправителя/грузополучателя о возможном увеличении арендной ставки соразмерно времени задержки; пункт ремонта – о снижении стоимости работ соразмерно упущенной выгоде
2)
Оператор вагонов уведомляет грузоотправителя/ грузополучателя об ожидаемом времени прибытия вагонов для возможности планирования производственных цепочек и цепочек поставок
3)
Оператор вагонов сокращает расходы на содержание неиспользуемых мощностей
4)
Оператор вагонов, получая данные об инцидентах, уведомляет сортировочные пункты о принятии мер по устранению отклонений от технологии формирования поездов
5)
Оператор вагонов, получая данные об инцидентах, принимает меры о необходимости осмотра вагона на ближайшем пункте по пути следования участке текущего отцепочного ремонта/перегрузки из вагона с дефектами колес в технически исправный вагон (при необходимости)
6)
Оператор вагонов может вести учет данных о состоянии вагона, заменах деталей и узлов (их наработках на отказ) для планирования ремонтов, снижения «тяжести» проведения ремонтов, включая определение приоритетов в зависимости от потребностей перевозочного процесса
Экономический эффект
В ходе выполнения работ по постановке телематической системы на производство, был выполнен расчет экономического эффекта, который показал возможность получения финансовых выгод от использования решения телематики в виде снижения стоимости жизненного цикла вагона (~10%) от среднегодовых производственных расходов на содержание вагона за весь назначенный срок службы. Расчет рекомендован АО «РЖД Логистика» к использованию в работе по оценке получения экономического эффекта от внедрения ЦГВ-1 в процессе промышленной эксплуатации вагонов, оборудованных указанной системой.
Развитие ЦГВ
В настоящее время АО «ФГК» совместно с ООО «Центр 2М» и АО «ВНИИЖТ»
проводит работы по контейнерному исполнению телематической системы, а также расширению функциональности системы ЦГВ в части мониторинга состояния деталей и узлов ответственного назначения грузового вагона.
Главными функциональными задачами исполнения телематической системы для грузовых контейнеров (рис. 7) являются:
проводит работы по контейнерному исполнению телематической системы, а также расширению функциональности системы ЦГВ в части мониторинга состояния деталей и узлов ответственного назначения грузового вагона.
- контроль сверхнормативных воздействий на контейнер, находящийся на вагоне (автотранспорте), в процессе перевозки с уведомлением о возникновении нештатной ситуации;
- контроль сверхнормативных воздействий на контейнер при проведении погрузочно-разгрузочных операций с уведомлением о возникновении нештатной ситуации;
Главными функциональными задачами исполнения телематической системы для грузовых контейнеров (рис. 7) являются:
- контроль местоположения контейнера в любой географической точке;
- накопление исторических данных об эксплуатации контейнера (железная дорога, морские и автоперевозки).
При расширении функциональности ЦГВ-1, в части мониторинга состояния ответственных деталей и узлов грузовых вагонов, приоритетными показателями мониторинга эксплуатации являются: температура буксовых узлов, ускорений элементов тележки (колес) и газодинамические процессы в тормозной системе вагона.
Мониторинг таких параметров осуществляется посредством беспроводной передачи данных от датчиков, расположенных на вагоне, в телематическую систему.
Мониторинг таких параметров осуществляется посредством беспроводной передачи данных от датчиков, расположенных на вагоне, в телематическую систему.
Рис. 7. Телематическая система для грузовых контейнеров
Резюме
В заключение хотелось бы сказать, что проделана огромная работа по созданию эффективного и востребованного логистического продукта. Применение которого без каких-либо усилий позволит эффективно управлять не только перевозочным процессом, но и повысить уровень транспортной безопасности на инфраструктуре железнодорожного транспорта.