RU2613188C2 - Система и способ контроля эксплуатационных характеристик железнодорожного вагона - Google Patents
Система и способ контроля эксплуатационных характеристик железнодорожного вагона Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613188C2 RU2613188C2 RU2015101174A RU2015101174A RU2613188C2 RU 2613188 C2 RU2613188 C2 RU 2613188C2 RU 2015101174 A RU2015101174 A RU 2015101174A RU 2015101174 A RU2015101174 A RU 2015101174A RU 2613188 C2 RU2613188 C2 RU 2613188C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- specified
- temperature
- data
- communication control
- railway carriage
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 5
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 claims 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 19
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 18
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 16
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 14
- 230000009471 action Effects 0.000 description 9
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 4
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000013179 statistical model Methods 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SOZVEOGRIFZGRO-UHFFFAOYSA-N [Li].ClS(Cl)=O Chemical compound [Li].ClS(Cl)=O SOZVEOGRIFZGRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 239000005442 atmospheric precipitation Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000010267 cellular communication Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
- B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
- B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
- B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or trains, e.g. trackside supervision of train conditions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
- B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
- B61L15/0027—Radio-based, e.g. using GSM-R
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Abstract
Техническое решение относится к области автоматики на железнодорожном транспорте. Устройство содержит: корпус с возможностью установки на железнодорожный вагон; датчик температуры; электрическую схему внутри корпуса; источник питания, электрически соединенный с электрической схемой для обеспечения ее питания, расположенный в указанном корпусе; щуп, расположенный за пределами корпуса, при этом щуп содержит указанный датчик температуры и магнит, чтобы притягивать при помощи магнитного поля часть железнодорожного вагона; устройство связи внутри указанного корпуса для передачи информации о измеренной температуре. Причем управление потреблением питания измерительного устройства осуществляется за счет переключения в режим ожидания и периодической активации измерительного устройства для сбора данных, поступивших от датчика температуры, и передачи информации об измеренной температуре с помощью схемы связи. Достигается повышение эффективности мониторинга эксплуатационных характеристик вагона. 4 н. и 28 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе контроля и анализа в режиме реального времени для железнодорожных вагонов и, более конкретно, к системе, которая собирает данные, относящиеся к различным рабочими параметрам и состояниям, от удаленного датчика и применяет эвристические процедуры, чтобы анализировать данные для обнаружения и/или прогнозирования эксплуатационных отказов. Кроме того, раскрыты специальные случаи применения, предназначенные для контроля значений температуры в железнодорожном вагоне.
Уровень техники
Для предотвращения аварийных ситуаций и увеличения эффективности владельцам и операторам железнодорожных вагонов необходимо понимание того, как эксплуатируется их собственность. С началом эксплуатации более тяжелых вагонов существует высокая необходимость идентифицировать «опасные» вагоны (т.е. вагоны, которые могут повредить инфраструктуру железнодорожного пути и вызвать крушение) до того, как их эксплуатационные характеристики станут неприемлемыми. Кроме того, существует необходимость увеличить среднюю скорость поезда посредством улучшения скоростной характеристики и снижения незапланированных перерывов в эксплуатации из-за механических отказов. Владельцы вагонов все больше и больше стремятся реализовать превентивные программы технического обслуживания для того, чтобы спрогнозировать и избежать механических отказов во время эксплуатации и эффективно спланировать проведение ремонтных работ в выбранном месте и в выбранное время. В конце концов, с повышением автоматизации железнодорожных перевозок и увеличением контроля, которые направлены на повышение безопасности, отрасль железнодорожных перевозок нуждается в создании новых методов контроля эксплуатационных характеристик поездов, вагонов и тележек железнодорожных вагонов.
Даже незначительные механические отказы могут очень быстро привести к катастрофическому отказу всего поезда, а не только одного железнодорожного вагона. Следовательно, желательно максимально быстро обнаружить отклонения от эксплуатационных норм или прогнозы близкого отказа и сообщить о них в локомотив или в центральное устройство для обработки данных, что позволит осуществить своевременное вмешательство оператора.
Один подход, применяемый в Северной Америке, заключается в использовании придорожного детектора для выявления дефектов, расположенного в фиксированных местах по всей железнодорожной сети. Детекторы, измеряющие температуру подшипников (детекторы «горящей» буксы), являются широко используемыми, тогда как другие придорожные детекторы, предназначенные для измерения ударов колес, состояния подшипника (по акустическим сигнатурам) и поперечных нагрузок, постепенно вводят в эксплуатацию. Однако, не смотря на то, что один детектор может осуществлять контроль множества товарных вагонов при их прохождении возле него, указанные детекторы могут осуществить лишь выборочную проверку эксплуатационных характеристик. Вполне возможно, что дефекты станут очевидными и достигнут критического уровня во время движения между местами расположения детекторов.
Другой подход для осуществления контроля эксплуатационных характеристик железнодорожных вагонов заключается в применении бортового приборно-измерительного оборудования. Одна известная система подобного типа была разработана для Федерального Управления Железных Дорог. В этой и других подобных системах используют некоторое количество приборов, расположенных в различных областях товарного вагона, для осуществления дискретных измерений, перед их передачей в центральный концентратор, расположенный в товарном вагоне. Хотя это решение имеет неоспоримые преимущества перед решением, которое основано на придорожных контрольных устройствах, прокладка электрических проводов, сложность и стоимость увеличивают капиталовложения, необходимые для осуществления контроля вагонов, а также снижают эффективность и надежность.
Известным системам, однако, не присуща возможность применения эвристических процедур для воздействия на данные, полученные более чем от одного датчика, или для обнаружения эксплуатационных отклонений или тенденций, которые демонстрируют отклонения от номинальных рабочих параметров. Кроме того, известным системам присущи ограничения, заключающиеся в том, что они не имеют возможности применить такие эвристические процедуры на множестве уровней, например, на уровне отдельного датчика, на уровне железнодорожного вагона и на уровне поезда. В заключение, в известных системах датчики не могут эффективно и надежно передавать собранные ими данные в центральное устройство сбора данных при помощи инфраструктуры беспроводной связи, которая характеризуется наличием множества каналов связи и которая обеспечивает передачу данных между отдельными датчиками.
Таким образом, существует потребность в разработке системы, которая устраняет указанные выше текущие недостатки и которая улучшает (1) способность надежно собирать и использовать данные от множества датчиков в каждом железнодорожным вагоном; (2) способность анализировать собранные данные путем применения эвристических процедур для обнаружения и прогнозирования эксплуатационных дефектов; и (3) способность определять опасность обнаруженных состояний для того, чтобы определить необходимость подачи немедленных сигналов тревоги, способствуя вмешательству оператора.
Раскрытие изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении средства для контроля выходных данных, поступающих от множества датчиков, прикрепленных к железнодорожному вагону, и определении режима работы и состояния железнодорожного вагона и его различных компонентов на основании анализа этих данных. В результате этого своевременно и эффективно операторам и владелицам поезда предоставляются подтверждения того, что эксплуатационные характеристики и состояние вагона соответствуют норме, а также необходимые предупреждения о скором или фактическом отказе.
Некоторые эксплуатационные показатели, которые полезно контролировать, включают в себя, например, температуру роликового подшипника, температуру перевозимого груза, позицию ручного тормоза, смещение переходника роликового подшипника, состояние колеса, рыскание/деформирование/заедание тележки, состояние и эксплуатационные характеристики тормозов, состояние и величину нагрузки, произошел ли частичный сход с рельс и потенциально проблематичные состояния пути.
Принимая во внимания жесткую окружающую обстановку, в которой функционируют железнодорожные составы, любая система контроля должна быть прочной, надежной и способной функционировать в течение долгих периодов времени с небольшим техническим обслуживанием или без него. Кроме того, затраты, связанные с установкой, техническим обслуживанием или эксплуатацией системы, не должны быть значительными для того, чтобы она была экономически эффективной. Поскольку только в Северной Америке количество товарных вагонов превышает 1,5 миллиона, система для контроля всех используемых вагонов является весьма необходимой и, таким образом, система должна обладать возможностью взаимодействовать с очень большим количеством потенциальных устройств.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения измерительные блоки или устройства, которые в настоящем документе именуются «узлами считывания», расположены в различных местах железнодорожного вагона. Узлы считывания могут содержать датчик; источник питания; схему для считывания данных датчика и преобразования показаний в цифровую форму; и схему связи, которая позволяет узлу считывания передавать по беспроводной связи показания датчика для внешнего приемника. В некоторых случаях узел считывания может также характеризоваться возможностью осуществлять низкоуровневый анализ данных для определения необходимости подачи сигнала тревоги, а также способностью передавать сигнал тревоги во внешний приемник.
Каждый железнодорожный вагон также может быть оснащен блоком управления связью (БУС), который связывается с каждым узлом считывания, размещенным на железнодорожном вагоне. БУС выполнен с возможностью сбора данных по беспроводной связи от каждого узла считывания и осуществления высокоуровневого анализа данных для обнаружения близких или фактических отказов. При проведении такого анализа данных эвристические процедуры могут быть применены для определения потенциальных отказов на основании статистических моделей и эмпирических данных. БУС также выполнен с возможностью передачи данных и результатов любого анализа для приемника, удаленного от железнодорожного вагона.
Удаленный приемник может быть расположен в локомотиве или другом центральном месте поезда или может находиться за пределами поезда. Удаленный приемник может также быть выполнен с возможностью осуществлять высокоуровневый анализ состояния поезда при помощи применения эвристических процедур и статистических моделей в отношении данных, полученных от множества БУС, расположенных на различных железнодорожных вагонах в поезде. Согласно настоящему изобретению анализ собранных данных может быть проведен любым из различных блоков обработки событий, распределенных среди различных компонентов, включая измерительные блоки, БУС и мобильные или наземные базовые станции.
Следовательно, цель настоящего изобретения заключается в создании универсальной системы, которая позволяет осуществлять сбор по беспроводной связи данных и анализ указанных данных для прогнозирования эксплуатационных отказов и обеспечения надлежащего предупреждения указанных отказов, чтобы сделать возможным вмешательство оператора до возникновения катастрофического отказа.
Другая цель настоящего изобретения заключается в разработке специальных применений датчиков, таких как датчики температуры, которые могут контролировать температуру различных компонентов железнодорожного вагона и перевозимых им предметов.
В приведенном ниже описании, описывается система в контексте товарного вагона, тем не менее, специалисту в данной области техники будет понятно, что эти же способы могут быть применены к любому железнодорожному транспортному средству. Кроме того, хотя в приведенном ниже описании речь идет о товарном вагоне с двумя тележками (четырьмя осями), настоящее изобретение применимо к любой конфигурации с большим или меньшим количеством тележек или осей.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен покомпонентный вид в перспективе узла считывания в соответствии с настоящим изобретением;
на Фиг. 2 представлен поперечный разрез узла считывания, изображенного на Фиг. 1;
на Фиг. 3 и 3А представлены виды узла считывания, изображенного на Фиг. 1, который установлен на переходник подшипника железнодорожного вагона;
на Фиг. 4 представлен вид узла считывания, в состав которого входит датчик температуры, установленного на железнодорожный вагон для получения показаний температуры окружающего воздуха;
на Фиг. 5 представлен вид альтернативного узла считывания на основе датчика температуры;
на Фиг. 5А представлен покомпонентный вид узла считывания на основе датчика температуры, который изображен на Фиг. 5, представленного совместно с компонентами для установки на железнодорожный вагон;
на Фиг. 5В представлена схема узла считывания на основе датчика температуры, который изображен на Фиг. 5, установленного на железнодорожной цистерне; и
на Фиг. 6 представлено схематическое изображение, на котором показаны каналы связи в соответствии с основным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
В целом, предлагается новое средство для контроля эксплуатационных характеристик и функционирования железнодорожного вагона. Указанное средство содержит систему для осуществления контроля состояния железнодорожного вагона и датчики, установленные на железнодорожных вагонах для использования совместно с системой. Эти датчики связываются с блоком управления связью, предпочтительно установленным на железнодорожном вагоне. Датчики осуществляют контроль и/или сбор данных по конкретным параметрам и состояниям железнодорожного вагона. При обнаружении проблемы могут быть поданы сигналы тревоги для осуществления дальнейшего действия. Указанные датчики будут описаны ниже при помощи представленного в качестве примера датчика, предназначенного для контроля температуры. Кроме того, ниже будет представлено подробное описание системы контроля, использующей указанные датчики.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения датчики находятся и расположены внутри изолированного корпуса, который, как правило, содержит датчик, аккумуляторы с длительным сроком службы, плату-процессор и блок связи. Как упоминалось выше, указанные удаленные устройства именуются в настоящем документе «узлами считывания». Узлы считывания могут быть выполнены с возможностью осуществления контроля конкретных параметров или состояний и могут быть установлены в поезде в месте, специально выбранном для осуществления такого контроля.
Далее со ссылками на Фиг. 1, 2, 3 и 3А будет рассмотрено приведенный в качестве примера узел 10 считывания. Согласно этому конкретному варианту осуществления узел 10 считывания выполнен с возможностью установки на поверхность переходника 12 подшипника железнодорожного вагона для осуществления контроля температуры колесного подшипника. Узел 10 считывания характеризуется наличием корпуса 14, который содержит первую секцию или крышку 16 и вторую секцию или основание 18. Предпочтительно, секции 16 и 18 корпуса изготовлены из жесткой пластмассы, устойчивой к воздействию окружающей среды, такой как устойчивый к воздействию ультрафиолетового излучения полимер, например, смесь поликарбоната/акрилонитрил-бутадиен-стирола, при этом в собранном состоянии указанные секции защищают от воздействий окружающей среды. После установки различных компонентов в корпус 14, как описано ниже, заливочную массу (не показана) заливают через отверстия в корпусе 14 для того, чтобы обеспечить фиксацию, покрытие оболочкой и герметизацию расположенных внутри компонентов. Если тяжелые погодные условия, воздействие ультрафиолетового излучения, влажность, вибрация, механическое воздействие, температурные удары и абразивный износ могут иметь место при эксплуатации указанного устройства, может быть использована любая подходящая электротехническая заливочная масса, способная защитить электрическую схему и другие компоненты от жестких окружающих условий, имеющих место при эксплуатации на железной дороге. Такие массы включают эпоксидные смолы, полиуретаны и кремнийорганические соединения. Гибкий уретан, который подходит для применения в электрических приборах и через который могут быть переданы радиосигналы на используемых частотах, является предпочтительным.
Датчик 20, выполненный с возможностью осуществления контроля желаемого параметра или состояния, может быть установлен в корпус 14 или может быть установлен за пределами узла считывания и электрически соединен с ним. На фиг. 1 и 2 представлен датчик температуры 20а, который находится в тепловом контакте с теплопередающим элементом 22, который проходит через отверстие 24 в корпусе 14, при этом предпочтительный теплопередающий элемент 22, как представлено на фигурах, представляет собой латунную заглушку. Тепловой контакт между теплопередающим элементом 22 и датчиком 20 обеспечивается при помощи эпоксидной смолы с высокой теплопроводностью. Эта конфигурация является предпочтительной для осуществления контроля температуры поверхности предмета, к которому прикреплен узел считывания, так как теплопередающий элемент 22 будет взаимодействовать с поверхностью, к которой прикреплен узел считывания. Предпочтительный датчик температуры представляет собой кремниевый датчик температуры, который идеально подходит для электронных схем. Согласно этому варианту осуществления узел 10 считывания будет установлен так, чтобы латунная заглушка 22 находилась в тепловом контакте с частью железнодорожного вагона, температуру которой необходимо знать. Специалисту в данной области техники будет понятно, что конфигурация узлов 10 считывания относительно датчика 20 зависит от типа датчика и типа данных, которые необходимо получить. Датчик 20 может быть датчиком любого типа, включая, например, датчик температуры, датчик давления, динамометрический датчик, тензодатчик, датчик на эффекте Холла, датчик вибраций, акселерометр, гиродатчик, датчик перемещения, индуктивный датчик, пьезорезистивный полупроводниковый микрофон или ультразвуковой датчик. В дополнение, датчик может представлять собой выключатель, включая, например, герконовые выключатели и конечные выключатели. Пример другого типа датчика узла считывания, в котором используется тензодатчик, например, датчик контроля состояния ручного тормоза, раскрыт в публикации патента США 2012/0046811 (заявка на выдачу патента США №12/861,713, поданная 23 августа 2010 года).
Электрическая схема 26 предназначена для функционирования узла 10 считывания. Электрическая схема 26 содержит компоненты и проводку для функционирования и/или получения и обработки сигналов от датчика 10. Под этим подразумевают, кроме прочего, аналоговую и цифровую схему, центральные процессоры, процессоры, схемные платы, запоминающие устройства, аппаратнореализованное программное обеспечение, контроллеры и другие электрические устройства, необходимые для функционирования датчика температуры и обработки информации, как дополнительно описано ниже. Согласно проиллюстрированному варианту осуществления схема 26 электрически связана с датчиком температуры для получения поступающих от него сигналов. Предоставлены две схемные платы, соединенные друг с другом при помощи основания, как более подробно описано ниже.
Схема 26 содержит материнскую плату 28, содержащую схему связи, антенны и микропроцессор, и дочернюю плату 30, содержащую схему для считывания данных, поступающих от датчика 10, при этом указанная схема 26 может осуществлять аналогово-цифровое преобразование данных и может дополнительно содержать схему для поддержания требуемого качества электроэнергии. Материнская плата 28 может также содержать встроенные вычислительные средства, достаточные для осуществления низкоуровневнего анализа данных, и может на основании параметров из показателей внешних источников принимать решение о подаче сигналов тревоги. Например, в случае узла 10 считывания с датчиком температуры 20, который изображен на Фиг. 1 и 2, она может быть запрограммирована для подачи сигнала тревоги, когда измеренная температура превышает конкретное пороговое значение для нескольких последовательных показаний.
Материнская плата 28 также содержит схему для беспроводной связи. Предпочтительно, каждый узел 10 считывания, установленный на железнодорожном вагоне, входит в динамическую ячеистую сеть совместно с другими узлами 10 считывания, установленными на этом же железнодорожном вагоне, и блоком управления связью (БУС) 32, который также предпочтительно установлен на этом же железнодорожном вагоне 38 (см. Фиг. 6). Согласно предпочтительному варианту осуществления каждый узел 10 считывания должен передавать данные в БУС 32, установленный на этом же железнодорожном вагоне. Указанная передача данных может происходить прямо или данные могут быть ретранслированы другими узлами считывания, входящими в ячеистую сеть, в БУС 32. Динамическая ячеистая сеть предпочтительно образована с использованием протокола ячеистых сетей с синхронизацией по времени - протокола передачи данных для самоорганизующихся сетей, в состав которых входят устройства беспроводной связи.
Кроме того, узел 10 считывания содержит источник питания 34 с длительным сроком службы, предпочтительно армейский литий-тионилхлоридный аккумулятор. Дочерняя плата 30 содержит схему управления питанием и может сохранять ресурс аккумулятора посредством поддержания узла 10 считывания в дежурном режиме и периодической активации узла 10 считывания для передачи показаний, полученных от датчика 20.
Индивидуальные узлы считывания 10 установлены на железнодорожный вагон 38 в представляющих интерес областях. Рассмотрим в качестве примера Фиг. 3 и 3А, на которых изображен узел 10 считывания температуры описанного выше типа, установленный на переходник 12 колесного подшипника 39 железнодорожного вагона. Крепление указанного блока может быть осуществлено при помощи клея на основе теплопроводной эпоксидной смолы, нанесенного между латунной заглушкой 22 и переходником 36 для обеспечения хорошей теплопередачи к датчику температуры, и механических крепежных элементов, таких как саморезы, для удержания на месте узла 10 считывания. Согласно этому конкретному примеру узлы 10 считывания могут быть прикреплены ко всем восьми переходникам 12 подшипников каждого колеса 40 железнодорожного вагона. Кроме того, узел 10 считывания на основе датчика температуры внешней среды может также быть установлен в области железнодорожного вагона 38, которую обдувает свободный поток воздуха. На фиг. 4 представлен узел 10 считывания, установленный на корпусе железнодорожного вагона 38 для осуществления контроля температуры внешней среды. Электрическая схема 26 устройства получает информацию, связанную с контролируемой температурой, например, температурой подшипника или внешней среды. Так как датчик температуры находится в непосредственном контакте с переходником подшипника, а не самим подшипником, указанное устройство калибруют таким образом, чтобы показания температуры соотносились с температурой подшипника. Указанная калибровка учитывает температуру переходника подшипника, измеренную в указанном месте (см. Фиг. 3а), температуру внешней среды, измеренную вторым узлом считывания на основе датчика температуры, установленным в другом месте на железнодорожном вагоне для измерения температуры внешней среды (см. Фиг. 4), и информацию о типе переходника подшипника (различные модели характеризуются различными размерами и конфигурациями). Информация калибровки, предназначенная для применения схемой 26, такая как алгоритм калибровки, может быть получена при помощи надлежащего тестирования. Информация о температуре подшипника, которая характеризует различные состояния тревоги, может быть доступна схеме 26, предпочтительно храниться в указанной схеме, позволяя устройству 10 осуществлять контроль температуры подшипника и, исходя из температуры внешней среды, определять температуру подшипника и осуществлять необходимые действия. На стандартном железнодорожном вагоне 38, как правило, устанавливают восемь датчиков 10, по одному на каждый переходник 12 подшипника (для каждого колеса 40); и один датчик 10, расположенный для измерения температуры внешней среды. Датчик 10 температуры внешней среды будет передавать температуру внешней среды в БУС, который передает эту информацию датчикам, установленным на переходниках подшипников, при осуществлении ими запроса указанной информации. Это позволяет датчикам 10, установленным на переходнике 12 подшипника, определить температуру подшипника и затем определить необходимость в дальнейшем действии, таком как передача сигнала тревоги, оповещающем о высокой температуре. В этом случае, протокол ячеистых сетей с синхронизацией по времени - протокол передачи данных для самоорганизовывающихся сетей, в состав которых входят устройства беспроводной связи - является предпочтительным для передачи данных между устройствами 10 и БУС 32.
Рассмотрим альтернативный узел 10 считывания на основе датчика температуры со ссылками на Фиг. 5, 5А и 5В, на которых представлен узел 10 считывания для контроля температуры части железнодорожного вагона, удаленной от корпуса 14 узла 10 считывания. Например, может существовать необходимость осуществления контроля температуры груза, хранимого в резервуаре, или температуры внутри контейнера посредством контроля температуры стенки резервуара или контейнера, а описанный выше узел 10 считывания, предназначенный для крепления к непосредственно контролируемой поверхности, не подходит. В этом случае узел 10 считывания выполнен аналогично описанному выше узлу, но он содержит датчик 20 температуры, расположенный на конце щупа 48, удаленного от корпуса 14. Датчик 20 температуры расположен внутри головки 50 щупа датчика, которая электрически соединена с корпусом 14 при помощи проводов 52. Головка 50 предпочтительно является цилиндрической и характеризуется наличием кольцеобразного корпуса 54 головки, изготовленного из теплопроводного материала, такого как нержавеющая сталь. В отверстии 56 корпуса головки расположен датчик температуры 20, прикрепленный с обеспечением электрического контакта к электрическому соединителю 58а. Кольцеобразный магнит 60, в центре которого выполнено отверстие, расположен вокруг датчика 20 внутри головки 50. Теплопроводная эпоксидная смола или другая подходящая заливочная масса изолирует магнит 60 и датчик температуры 20 внутри корпуса 50 и обеспечивает хорошую теплопередачу к датчику 20. Соответствующий электрический соединитель 58b, соединенный с соответствующим соединителем 58а, соединяет датчик температуры 20 при помощи провода 52, который предпочтительно представляет собой гибкий кабель 62 с покрытием на основе поливинилхлорида, с корпусом 14 узла считывания. Для установки указанного корпуса 14 предусмотрены силиконовая прокладка 64, металлическая установочная пластина 66 и силиконовая установочная прокладка 68 корпуса. Узел 10 считывания непрерывно осуществляет контроль температуры груза и подает сигнал тревоги при достижении фиксированных критериев, таких как быстрое изменение температуры, превышение температурных порогов и т.п.
В качестве примера такого устройства и способа иллюстрации устройства, который показан на Фиг. 5В, на которой представлена цистерна 70 для хранения жидкости вагона-цистерны 38, узел 10 считывания температуры с удаленным щупом 48 может быть использован для осуществления контроля температуры жидкости 72, хранящейся в цистерне 72 вагона-цистерны 38, которая покрыта изолирующей оболочкой 74, характеризующейся достаточной толщиной и содержащей наружное покрытие 80. В этом примере небольшое отверстие 76, диаметр которого составляет приблизительно 2 дюйма, может быть прорезано в оболочке 74, что позволяет прикрепить головку 50 щупа к очищенной наружной поверхности 78 резервуара 70 с использованием теплопроводной эпоксидной смолы. Магнит 60 внутри головки 50 помогает удерживать щуп 48 на месте при отверждении эпоксидной смолы. Корпус 14 узла 10 считывания установлен снаружи наружного покрытия 80 оболочки и соединен с головкой 50 при помощи кабеля 62, который при необходимости может быть скручен для размещения в отверстии 76. Для осуществления крепления корпуса 14 к наружному покрытию 80 оболочки силиконовую прокладку 64 размещают на наружном покрытии 80 оболочки поверх отверстия 76, после чего устанавливают металлическую установочную пластину 66, а затем устанавливают силиконовую прокладку 68, при этом прокладки 64 и 68 обеспечивают хорошее уплотнение от атмосферных осадков границы контакта между корпусом 14 и наружным покрытием 80 оболочки. Металлическую установочную пластину 60 прикрепляют винтами или болтами к наружному покрытию 80 оболочки, а корпус 14 узла считывания прикрепляют к установочной пластине 66 при помощи винтов 82. Калибровка схемы узла считывания обеспечивает точные показания температуры жидкости 72, находящейся внутри резервуара 70, при этом температура внешней среды, контролируемая другим датчиком 10, может быть использована для точного вычисления показаний температуры.
Для передачи данных, собранных узлами 10 считывания, каждый узел считывания связан при помощи двусторонней связи с БУС 32, установленным на железнодорожном вагоне 38, который собирает данные от каждого узла считывания и может посылать команды в узлы считывания, как показано на Фиг. 6. Как отмечено выше, БУС 32 и каждый из узлов 10 считывания, установленных на одном и том же железнодорожном вагоне 38, формируют локальную динамическую ячеистую сеть для обеспечения передачи данных между ними. Под термином «блок управления связью» или «БУС» в контексте настоящего документа подразумевают любое устройство, способное принимать данные и/или сигналы тревоги от одного или нескольких узлов 10 считывания и способное передавать данные и тревожную информацию в удаленный приемник. БУС 32 предпочтительно представляет собой одиночный блок, который будет служить в качестве канала связи с другими удаленными местами, такими как мобильная базовая станция 42 (например, локомотив 46), стационарная, наземная базовая станция 44 и т.п., и который характеризуется наличием своей собственной схемы, центральных процессоров, процессоров, запоминающего устройства, источника питания и т.п.для обработки полученных данных. Согласно предпочтительному варианту осуществления он также может связываться с узлами 10 считывания, которые осуществляют управления и контроль, на железнодорожном вагоне 38.
БУС 32 способен выполнять усовершенствованный анализ данных с использованием данных, полученных от нескольких узлов 10 считывания, и может применять эвристические процедуры, чтобы сделать выводы на основании указанного анализа. Представленная ниже таблица содержит примеры типов датчиков узлов считывания 10 и высокоуровневые описания эвристических процедур, применяемых для анализа данных.
Как показано на Фиг. 6, БУС 32 также передает данные и сигналы тревоги в удаленное местоположение, т.е. в мобильную базовую станцию 42, установленную в поезде, как правило, в локомотиве, и/или в стационарную, наземную базовую станцию 44. Данные и/или сигналы тревоги могут быть переданы от наземной базовой станции 44 в мобильную базовую станцию 42. БУС 32 может быть постоянно связан по проводной или беспроводной связи с мобильной базовой станцией 42, которая может связываться с наземной базовой станцией 44 при помощи сотовой сети связи, при помощи спутника или других хорошо известных средств.
Данные, собранные узлами 10 считывания могут быть посланы базовой станции 44 для проведения анализа и осуществления дополнительных действий. Эвристические процедуры, приведенные в представленной выше таблице, могут быть осуществлены либо посредством мобильной базовой станции 42, либо посредством наземной базовой станции 44. Кроме того, любая из станций 42,44 может применять эвристические процедуры для всего поезда, чтобы осуществить прогноз вероятных отказов для всего поезда или отслеживание тенденций для всего поезда, при этом одиночный БУС 32 может быть неспособен сделать это, так как он обладает данными, поступившими только от одного железнодорожного вагона 38.
При обнаружении нештатной ситуации предупреждение предпочтительно поступает в блок отображения, установленный в локомотиве 46 или в наземной базовой станции 44. Любой стандартный блок отображения типа, устанавливаемого в мобильной базовой станции 42, например, в локомотиве, может быть использован. Устройства связи, как известно из уровня техники, связываются с базовой станцией 44 через спутник, и блоки отображения отображают предупреждение для машинистов. Дисплей может отображать входящие предупреждения в сопровождении звукового сигнала тревоги, при этом они должны быть подтверждены и отменены машинистом. Для каждого типа предупреждения предусмотрены практические рекомендации, которые разработаны исходя из требований конкретной железнодорожной сети, и которым машинист должен следовать при появлении предупреждения. Действие, которое должно быть предпринято машинистом, варьируется на основании опасности предупреждения. Предупреждения также могут быть посланы по электронной почте или размещены на веб-сайте.
Если установить пороговые значения подачи сигналов тревоги в локомотив докритическими, то это, скорее всего, повлечет за собой излишние остановки и задержки. Следовательно, предупреждающие сообщения выбирают таким образом, чтобы только требующие принятия мер сообщения поступали в локомотив 46, то есть только сообщения, аварийные уровни которых требуют от локомотивной бригады принятия действий, как правило, передают локомотивной бригаде. Кроме того, вместо того, чтобы требовать остановки поезда на магистрали, некоторые предупреждения могут быть направлены на наложение на месте эксплуатационных ограничений. Например, при использовании многоярусных аварийных уровней на поезд могут быть наложены ограничения скорости движения, чтобы указанный поезд мог проследовать на боковую ветку или в другое подходящее место остановки, что позволит продолжить движение на магистрали без неоправданных задержек или затрат. Тем не менее, низкоуровневые (Уровень 1/стадия 1) предупреждения по-прежнему могут контролироваться базовой станцией 44 для того, чтобы принять решения в отношении повторных превышений порога температуры и/или имеющих тенденцию событий, которые могут свидетельствовать о возможной неисправности, хоть и не близкой.
В качестве примера рассмотрим контроль колесных подшипников. Поскольку цель заключается в осуществлении контроля состояния подшипника во время движении, то данные, которые собраны при пребывании железнодорожных вагонов 38 в неподвижном состоянии, не влияют на определении состояния подшипника.
Следовательно, когда железнодорожный вагон находится в неподвижном состоянии, указанные данные могут быть заблокированы для того, чтобы сэкономить электроэнергию и устранить передачу бесполезных показаний температуры. В связи с этим, данные сохраняют в БУС 32 и передают в базовую станцию 42, 44 только при обнаружении полезных данных. Три условия, которые могут определить «интересные» или «полезные» данные, включают:
1. События «Наличие перепада»;
2. События «Превышение температуры внешней среды»; и
3. «Температурные аномалии узла».
Событие «Наличие перепада» существует тогда, когда перепад температур вдоль любой оси больше или равен установленной переменной.
Событие «Превышение температуры внешней среды» возникает тогда, когда любое значение температуры подшипника превысит значение, поступившее от узла для определения температуры внешней среды, на установленную константу.
Температурная аномалия узла возникает тогда, когда любой канал данных, относящийся к подшипнику или внешней среде, не передает допустимых значений температуры, несмотря на то, что другие каналы осуществляют сбор данных надлежащим образом после соответствующего периода времени. Задержка дает системе возможность устранить возможные ошибки связи. БУС 32 будет продолжать собирать и сохранять значения температуры, поступающие от других подшипников, даже если полный набор данных должен быть собран и в одном или нескольких каналах имеет место потеря данных.
Блокировка данных подтверждается посредством наблюдения за тем, как данные температуры сходятся к температуре внешней среды (поезд остановился) перед остановкой регистрации. Расходящиеся значения температуры показывают подшипники, генерирующие тепло, после чего поезд снова начнет движение.
Многоуровневые сигналы тревоги и ответы
Ниже представлены примеры различных уровней сигналов тревоги на основании опасности и соответствующий ответ:
- сигнал тревоги поступает только в базовую станцию;
- используется для направления рекомендаций и идентификации повторных превышений;
- действия: остановка поезда, проверка цапфы подшипника, от которого поступает сигнал тревоги. Поиск каких-либо признаков того, что подшипник «отходит» от оси, смазка удалена или подшипник поврежден;
- продолжать движение с заранее заданной сниженной максимальной скоростью до тех пор, пока в оконечное устройство, установленное в локомотиве, не поступит сообщение «Отмена тревоги» стадии 2;
- если сообщение «Отмена сигнала тревоги» стадии 2 поступило в оконечное устройство, установленное в локомотиве, продолжать движение согласно предписанию;
- действие: остановка поезда, проверка цапфы подшипника, от которого поступает сигнал тревоги. Поиск каких-либо признаков того, что подшипник «отходит» от оси, смазка удалена или подшипник поврежден;
- продолжать движение с заранее заданной сниженной максимальной скоростью до тех пор, пока в оконечное устройство, установленное в локомотиве, не поступит сообщение «Отмена тревоги» стадии 3, после чего скорость может быть повышена;
- если указанное сообщение не пропадает, может быть принято решение удалить и заменить подшипник в подходящей точке остановки; в противном случае, необходимо двигаться с низкой скоростью для того, чтобы снизить шанс деформации цапфы или катастрофического отказа подшипника;
- если сообщения «Отмена сигнала тревоги» стадии 2 и стадии 3 поступили в оконечное устройство, установленное в локомотиве, продолжать движение согласно предписанию;
- Действие: остановить поезд, удалить подшипник.
Усовершенствованные алгоритмы - улучшения сигналов тревоги могут быть выполнены на основании статистических моделей, описывающих характер изменения температуры подшипников. Ниже подробно рассматриваются примеры усовершенствований существующего метода анализа данных, так как это относится к идентификации подшипников, которые в «списке отслеживания» на предмет ухудшения параметров /возникновения отрицательных тенденций.
Алгоритмы Уровень 2. Алгоритмы уровня 2 используют данные температуры, которые собирали ежеминутно при движении железнодорожного вагона в течение периода из нескольких дней непосредственно перед этим анализом. Если по меньшей мере четыре из следующих пяти критериев будут выделены для одного и того же подшипника, предупреждение должно быть отослано оператору для планирования технического облуживания для этого подшипника.
- для каждого подшипника, подсчет количества показаний температуры, которые превышают заранее заданное значение;
- выделение любого подшипника с конкретным процентом значений температуры, превышающих заранее заданное значение;
- для каждого подшипника, подсчет количества показаний температуры, которые превышают заданное значение над температурой внешней среды;
- выделение любого подшипника с конкретным процентом значений температуры, превышающих заданное пороговое значение;
вычисление средней температуры подшипника и стандартного отклонения для каждого подшипника по сравнению со средним значением температур подшипников для остальной части вагона;
- вычисление средней температуры по временному интервалу для каждого подшипника и среднего значения по вагону;
- вычисление стандартного отклонения для каждой температуры подшипника от среднего значения по вагону;
- выделение любого подшипника с конкретным стандартным отклонением;
- вычисление средней температуры по временному интервалу для каждого подшипника и среднего значения по вагонному парку;
- вычисление стандартного отклонения для каждой температуры подшипника от среднего значения по вагонному парку;
- выделение любого подшипника с конкретным стандартным отклонением;
- вычисление линейного приближения для скользящего окна данных температуры;
- подсчет количества случаев, когда наклон кривой линейного приближения превышает конкретное пороговое значение;
- выделение любого подшипника с конкретным значением времени эксплуатации, которое характеризуется наклоном кривой линейного приближения, превышающим указанное пороговое значение;
Алгоритмы Уровень 3. Алгоритмы уровня 3 используют данные температуры, которые собирали ежеминутно при движении железнодорожного вагона в течение предыдущих 30 дней непосредственно перед этим анализом. Если подшипник отнесен к высшим пяти процентам по меньшей мере для четырех из пяти критериев, то предупреждение отсылают оператору для планирования технического облуживания для этого подшипника.
- для каждого подшипника, подсчет количества показаний температуры, которые превышают заранее заданное значение;
- расположение подшипника в порядковой таблице, в которую занесены остальные подшипники вагонного парка;
- выделение высшего процента подшипников в вагонном парке;
подсчет процента значений температуры подшипника, превышающих заданное значение над температурой внешней среды;
- для каждого подшипника, подсчет количества показаний температуры, которые превышают заданное значение над температурой внешней среды;
- расположение подшипника в порядковой таблице, в которую занесены остальные подшипники вагонного парка;
- выделение высшего процента подшипников в вагонном парке;
вычисление средней температуры подшипника и стандартного отклонения для каждого подшипника по сравнению со средним значением температур подшипников для остальной части вагона;
- вычисление средней температуры по временному интервалу для каждого подшипника и среднего значения по вагону;
- вычисление стандартного отклонения для каждой температуры подшипника от среднего значения по вагону;
- расположение подшипника в порядковой таблице, в которую занесены остальные подшипники вагонного парка;
- выделение высшего процента подшипников в вагонном парке;
значением температур подшипников для остальной части вагонного парка;
- вычисление средней температуры по временному интервалу для каждого подшипника и среднего значения по вагонному парку;
- вычисление стандартного отклонения для каждой температуры подшипника от среднего значения по вагонному парку;
- расположение подшипника в порядковой таблице, в которую занесены остальные подшипники вагонного парка;
- выделение высшего процента подшипников в вагонном парке;
- вычисление линейного приближения для скользящего окна данных температуры;
- подсчет количества случаев, когда наклон кривой линейного приближения превышает конкретное пороговое значение;
- расположение подшипника в порядковой таблице, в которую занесены остальные подшипники вагонного парка;
- выделение высшего процента подшипников в вагонном парке;
Согласно другому альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения один или несколько узлов считывания могут быть расположены в альтернативных корпусах или встроены в сам железнодорожный вагон. Согласно одному такому варианту осуществления узлы считывания могут быть встроены в подушку переходника, аналогичную подушке типа, раскрытого в патентах США №7,698,962 и №7,688,218, что также может быть приспособлено для применения совместно с настоящим изобретением.
Различные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны в контексте различных примеров, тем не менее, настоящее изобретение не ограничивается описанными примерами. Специалисту в данной области техники понятно, что может существовать множество реализаций, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения, как описано в прилагаемой формуле изобретения.
Claims (73)
1. Измерительное устройство для осуществления контроля температуры в железнодорожном вагоне, содержащее:
корпус, выполненный с возможностью установки на железнодорожный вагон;
датчик температуры;
электрическую схему, связанную с указанным датчиком температуры для получения информации касательно измеренной температуры, при этом указанная электрическая схема расположена внутри указанного корпуса;
источник питания, электрически соединенный с указанной электрической схемой для обеспечения питания указанной схемы, при этом указанный источник питания расположен внутри указанного корпуса;
щуп, расположенный за пределами указанного корпуса, при этом щуп содержит указанный датчик температуры и магнит, расположенный так, чтобы при помощи магнитного поля притягивать часть железнодорожного вагона, вплотную с которой щуп будет расположен; и
устройство связи, выполненное с возможностью осуществлять передачу информации касательно измеренной температуры, причем указанное устройство связи расположено внутри указанного корпуса;
причем управление потреблением питания указанного измерительного устройства осуществляется за счет переключения указанного измерительного устройства в режим ожидания и периодической активации указанного измерительного устройства для сбора данных, поступивших от указанного датчика температуры, и передачи информации об измеренной температуре с помощью указанной схемы связи.
2. Система для осуществления контроля состояния железнодорожного вагона, содержащая:
множество измерительных устройств, установленных на железнодорожном вагоне для осуществления контроля параметров или состояний железнодорожного вагона, причем все указанные измерительные устройства расположены отдельно друг от друга и содержат датчик для осуществления контроля одного из указанных параметров или состояний железнодорожного вагона;
причем указанное множество измерительных устройств содержит по меньшей мере одно измерительное устройство для определения температуры, содержащее:
корпус;
датчик температуры, находящийся в тепловом контакте с предметом железнодорожного вагона, температура которого измеряется, причем этот предмет расположен за пределами указанного корпуса;
электрическую схему, связанную с указанным датчиком температуры для получения информации касательно измеренной температуры, при этом указанная электрическая схема расположена внутри указанного корпуса;
источник питания, электрически соединенный с указанной электрической схемой для обеспечения питания указанной схемы, при этом указанный источник питания расположен внутри указанного корпуса;
устройство связи, выполненное с возможностью осуществлять передачу информации касательно измеренной температуры по беспроводной связи, причем указанное устройство связи расположено внутри указанного корпуса; и
блок управления связью, установленный на железнодорожном вагоне и выполненный с возможностью обмена данными по двусторонней беспроводной связи с каждым измерительным устройством из указанного множества для получения информации от них, причем указанный блок управления связью содержит устройство беспроводной связи для передачи информации о контролируемом параметре или состоянии.
3. Система по п. 2, в которой определение состояния тревоги может быть выполнено указанным блоком управления связью на основании данных, собранных двумя или более указанными измерительными устройствами.
4. Система по п. 3, в которой каждое из указанных измерительных устройств указанного множества выполнено с возможностью осуществлять обмен данными с другим из указанного множества измерительных устройств и указанным блоком управления связью.
5. Система для контроля функционирования железнодорожного вагона, содержащая:
а) один или несколько измерительных блоков, установленных на указанном железнодорожном вагоне, причем каждый из указанных измерительных блоков осуществляет контроль рабочего параметра указанного железнодорожного вагона, причем каждый из указанных измерительных блоков содержит датчик, источник питания, процессор, запоминающее устройство, схему связи и программное обеспечение, хранящееся в указанном запоминающем устройстве и выполняемое указанным процессором, причем указанное программное обеспечение осуществляет функции сбора данных от указанного датчика с периодическими интервалами; и
b) блок управления связью, установленный на указанном железнодорожном вагоне, причем указанный блок управления связью связан посредством беспроводной связи с одним или несколькими указанными измерительными блоками;
причем указанный блок управления связью применяет эвристические процедуры для анализа данных, поступивших от одного или нескольких указанных измерительных блоков (а) для определения реальной неисправности и (b) для предупреждения о потенциальной или приближающейся неисправности на основании статистического анализа указанных собранных данных.
6. Система по п. 5, в которой указанное определение состояния тревоги может быть осуществлено при помощи одного из указанных измерительных блоков.
7. Система по п. 5, в которой указанное определение состояния тревоги может быть осуществлено при помощи указанного блока управления связью на основании данных, собранных при помощи двух или более указанных измерительных блоков.
8. Система по п. 5, в которой каждый из указанных измерительных блоков содержит:
a) датчик;
b) источник питания;
c) процессор;
d) запоминающее устройство;
e) схему связи; и
f) программное обеспечение, хранящееся в указанном запоминающем устройстве и выполняемое указанным процессором, причем указанное программное обеспечение осуществляет функции сбора данных от указанного датчика с периодическими интервалами.
9. Система по п. 8, в которой указанное программное обеспечение дополнительно выполняет функцию:
оценки собранных данных для определения существования состояния тревоги; и
передачи указанного состояния тревоги в указанный блок управления связью при помощи указанной схемы связи; и
управления потреблением питания указанного измерительного блока за счет переключения указанного измерительного блока в режим ожидания и периодической активации указанного измерительного блока для сбора данных, поступивших от указанного датчика, и передачи информации об указанном рабочем параметре в указанный блок управления связью с помощью указанной схемы связи.
10. Система по п. 5, в которой один или несколько измерительных блоков и указанный блок управления связью связаны друг с другом при помощи беспроводной связи и образуют локальную беспроводную сеть указанного железнодорожного вагона.
11. Система по п. 10, в которой указанная локальная сеть представляет собой ячеистую сеть, которая функционирует в соответствии с протоколом ячеистых сетей с синхронизацией по времени для обеспечения передачи данных между блоками.
12. Система по п. 10, в которой указанный блок управления связью связан по беспроводной связи с блоками управления связью на других железнодорожных вагонах, образуя глобальную сеть.
13. Система по п. 5, дополнительно содержащая базовый блок, причем указанный базовый блок связан по беспроводной связи с указанным блоком управления связью, при этом базовый блок осуществляет функции:
a) сбора данных и сигналов тревоги, поступающих от указанного блока управления связью;
b) отображения состояний тревоги, выявленных указанным блоком управления связью; и
c) определения высокоуровневых сигналов тревоги на основании данных и сигналов тревоги, поступивших от указанного блока управления связью.
14. Система по п. 13, в которой указанный базовый блок связан по беспроводной связи со множеством блоков управления связью.
15. Система по п. 14, в которой указанный базовый блок использует распределенную обработку событий для осуществления анализа тенденции изменения на основании сигналов тревоги и данных, поступивших от одного или нескольких блоков управления связью, чтобы определить необходимость подачи высокоуровневого сигнала тревоги.
16. Система по п. 14, в которой указанный базовый блок применяет эвристические процедуры к данным, поступившим от одного или нескольких указанных блоков управления связью, чтобы определить необходимость подачи высокоуровневого сигнала тревоги.
17. Система по п. 16, в которой указанный базовый блок и один или несколько указанных блоков управления связью связываются друг с другом при помощи средств спутниковой связи или средств сети сотовой связи.
18. Система по п. 5, в которой указанный датчик выбран из группы, по существу состоящей из датчиков температуры, датчиков давления, тензодатчиков, динамометрических датчиков, датчиков положения ручного тормоза, магнитных датчиков, датчиков вибраций, гиродатчиков, датчиков ускорения, датчиков на эффекте Холла, пьезорезистивных полупроводниковых микрофонов и выключателей.
19. Система по п. 5, в которой данные и сигналы тревоги могут быть переданы от одного или нескольких указанных блоков управления связью к установленному на поезде базовому блоку при помощи установленного за пределами поезда базового блока.
20. Система по п. 5, в которой указанный сигнал тревоги определен при помощи распределенной обработки событий на основании сравнения текущих данных со статистическими моделями поведения.
21. Система по п. 5, в которой указанные сигналы тревоги определены на основании сравнения собранных на текущий момент данных с данными, собранными за заранее заданный предшествующий период времени.
22. Система по п. 5, в которой сигнал тревоги подается на основании одного или нескольких из следующих критериев:
a) заранее заданный процент текущих показаний данных превышает допустимые пиковые показания;
b) заранее заданный процент текущих показаний данных превышает определенное значение;
c) заранее заданный процент текущих показаний данных превышает стандартное отклонение от показаний для этого же железнодорожного вагона;
d) заранее заданный процент текущих показаний данных превышает стандартное отклонение от показаний для всех железнодорожных вагонов в парке; или
e) скорость изменения текущих показаний данных превышает заранее заданное пороговое значение.
23. Устройство для осуществления контроля температуры в железнодорожном вагоне, содержащее:
корпус, выполненный с возможностью установки на железнодорожный вагон;
датчик температуры, находящийся в тепловом контакте с частью железнодорожного вагона, температура которого должна измеряться, находящийся за пределами указанного корпуса;
электрическую схему, связанную с указанным датчиком температуры для получения информации касательно измеренной температуры, при этом указанная электрическая схема расположена внутри указанного корпуса;
источник питания, электрически соединенный с указанной электрической схемой для обеспечения питания указанной схемы, при этом указанный источник питания расположен внутри указанного корпуса; и
устройство связи, выполненное с возможностью осуществления передачи информации об измеренной температуре, причем указанное устройство связи расположено внутри указанного корпуса;
причем управление потреблением питания указанного устройства контроля осуществляется за счет переключения указанного устройства контроля в режим ожидания и периодической активации указанного устройства контроля для сбора показаний, поступивших от указанного датчика температуры, и передачи информации об измеренной температуре с помощью указанной схемы связи.
24. Устройство контроля по п. 23, в котором по меньшей мере часть указанного датчика температуры расположена за пределами и на расстоянии от указанного корпуса для контактирования с поверхностью железнодорожного вагона, температура которого должна контролироваться.
25. Устройство контроля по п. 23, в котором указанная схема выполнена с возможностью применения эвристических процедур для анализа данных, поступивших от указанного датчика температуры, для определения существования проблемы.
26. Система по п. 2, в которой указанный блок управления связью применяет эвристические процедуры для анализа данных, поступивших от указанного одного или нескольких измерительных устройств (а) для определения существования реальной неисправности и (b) для предупреждения о потенциальных или приближающихся неисправностях на основании статистического анализа указанных собранных данных.
27. Система по п. 2, дополнительно содержащая второй датчик температуры, установленный на указанном железнодорожном вагоне для измерения температуры внешней среды, причем указанная система использует информацию о температуре внешней среды, полученную от указанного второго датчика температуры, для калибровки данных о температуре, поступивших от указанного первого датчика, о предмете контролируемого железнодорожного вагона.
28. Система по п. 2, в которой указанный блок управления связью выполнен с возможностью передачи данных и состояний тревоги в удаленное место, находящееся за пределами поезда, частью которого является железнодорожный вагон.
29. Система по п. 2, в которой управление потреблением питания указанного каждого измерительного устройства осуществляется за счет переключения указанного измерительного устройства в режим ожидания и периодической активации указанного измерительного устройства для сбора данных, поступивших от указанного датчика температуры, и передачи информации о параметре или состоянии, измеренном с помощью указанной схемы связи.
30. Система по п. 2, в которой указанный блок управления связью и указанное множество измерительных устройств образуют беспроводную ячеистую сеть железнодорожного вагона.
31. Система по п. 5, в которой управление потреблением питания указанного каждого измерительного устройства осуществляется за счет переключения указанного измерительного устройства в режим ожидания и его периодической активации для сбора показаний, поступивших от указанного датчика, и передачи информации с помощью указанной схемы связи.
32. Система по п. 5, в которой указанный блок управления связью выполнен с возможностью связывания с удаленным местом, находящимся за пределами поезда, частью которого является железнодорожный вагон.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261661661P | 2012-06-19 | 2012-06-19 | |
| US13/842,427 US9365223B2 (en) | 2010-08-23 | 2013-03-15 | System and method for monitoring railcar performance |
| PCT/IB2013/003267 WO2015025188A2 (en) | 2012-06-19 | 2013-06-14 | System and method for monitoring railcar performance |
| US13/842,427 | 2022-03-15 | ||
| US61/661,661 | 2022-06-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015101174A RU2015101174A (ru) | 2016-08-10 |
| RU2613188C2 true RU2613188C2 (ru) | 2017-03-15 |
Family
ID=52292952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015101174A RU2613188C2 (ru) | 2012-06-19 | 2013-03-15 | Система и способ контроля эксплуатационных характеристик железнодорожного вагона |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105916753B (ru) |
| AU (1) | AU2013394346B2 (ru) |
| CA (1) | CA2884858C (ru) |
| MX (1) | MX353089B (ru) |
| RU (1) | RU2613188C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015025188A2 (ru) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9718486B1 (en) | 2016-02-01 | 2017-08-01 | Electro-Motive Diesel, Inc. | System for analyzing health of train |
| CN109715452B (zh) * | 2016-09-16 | 2021-11-16 | 纳博特斯克有限公司 | 列车 |
| CN111295322A (zh) * | 2017-10-30 | 2020-06-16 | 科路实有限责任公司 | 电子处理设备及用于安装电子处理设备的方法 |
| CN108152060A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-12 | 中车成都机车车辆有限公司 | 一种铁路客车检修联网试验设备及方法 |
| WO2019180481A1 (en) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | Ecm Spa | A monitoring system for acquiring, processing and transmitting operating data of a bogie and bogie comprising said system |
| US11014586B2 (en) * | 2018-09-14 | 2021-05-25 | Aktiebolaget Skf | Method of linking alarm data from physically disassociated wireless sensors to a train in motion |
| CN111332334A (zh) * | 2018-12-19 | 2020-06-26 | 宁波国创欣润机电技术有限公司 | 普通客运快速列车及动车组电连接器智能监控*** |
| WO2020198801A1 (en) * | 2019-04-04 | 2020-10-08 | Colin Cole | System and method for monitoring a plurality of vehicle or infrastructure components |
| CN110723171A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-01-24 | 中国人民武装警察部队海警学院 | 一种高铁安防***及应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU880837A1 (ru) * | 1979-10-12 | 1981-11-15 | Проектно-Конструкторское Бюро Главного Управления Вагонного Хозяйства Министерства Путей Сообщения | Устройство контрол нагрева букс подвижного состава |
| WO2005105536A1 (en) * | 2004-05-03 | 2005-11-10 | Sti Rail Pty Ltd | Train integrity network system |
| RU69004U1 (ru) * | 2007-08-13 | 2007-12-10 | Открытое Акционерное Общество "Завод "Автоприбор" | Измеритель температуры букс |
| RU2365518C1 (ru) * | 2007-12-26 | 2009-08-27 | Юрий Михайлович Финк | Система беспроводного контроля нагрева букс пассажирского вагона |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1303083B1 (it) * | 1998-07-27 | 2000-10-30 | Skf Ind Spa | Dispositivo per il montaggio di un sensore ad un gruppo cuscinetto diun assile ferroviario. |
| US6474451B1 (en) * | 2001-08-16 | 2002-11-05 | Honeywell International Inc. | Side tension brake condition sensor |
| JP2005071295A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-17 | Omron Corp | 情報処理装置および方法、並びに車両 |
| ATE544654T1 (de) | 2005-12-23 | 2012-02-15 | Asf Keystone Inc | Überwachungssystem für eisenbahnzüge |
| US7698962B2 (en) | 2006-04-28 | 2010-04-20 | Amsted Rail Company, Inc. | Flexible sensor interface for a railcar truck |
| US8060264B2 (en) * | 2007-04-13 | 2011-11-15 | Salco Products Inc. | System for monitoring railroad cars |
| WO2009005705A2 (en) * | 2007-06-27 | 2009-01-08 | Rftrax, Inc. | Acoustic monitoring of railcar running gear and railcars |
| US8244411B2 (en) * | 2008-05-27 | 2012-08-14 | Baker David A | Orientation-based wireless sensing apparatus |
| US9026281B2 (en) | 2010-08-23 | 2015-05-05 | Amstead Rail Company, Inc. | Railcar handbrake monitor |
| CN102267476A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-12-07 | 上海可鲁***软件有限公司 | 一种轨道交通车辆轴温实时监控*** |
| EP2650191B1 (en) * | 2012-04-12 | 2019-01-16 | Progress Rail Services Corporation | Method of detecting and signalling a hot box condition |
-
2013
- 2013-03-15 RU RU2015101174A patent/RU2613188C2/ru active
- 2013-06-14 CN CN201380032404.2A patent/CN105916753B/zh active Active
- 2013-06-14 AU AU2013394346A patent/AU2013394346B2/en active Active
- 2013-06-14 WO PCT/IB2013/003267 patent/WO2015025188A2/en active Application Filing
- 2013-06-14 MX MX2014015752A patent/MX353089B/es active IP Right Grant
- 2013-06-14 CA CA2884858A patent/CA2884858C/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU880837A1 (ru) * | 1979-10-12 | 1981-11-15 | Проектно-Конструкторское Бюро Главного Управления Вагонного Хозяйства Министерства Путей Сообщения | Устройство контрол нагрева букс подвижного состава |
| WO2005105536A1 (en) * | 2004-05-03 | 2005-11-10 | Sti Rail Pty Ltd | Train integrity network system |
| RU69004U1 (ru) * | 2007-08-13 | 2007-12-10 | Открытое Акционерное Общество "Завод "Автоприбор" | Измеритель температуры букс |
| RU2365518C1 (ru) * | 2007-12-26 | 2009-08-27 | Юрий Михайлович Финк | Система беспроводного контроля нагрева букс пассажирского вагона |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015025188A3 (en) | 2015-07-30 |
| CN105916753B (zh) | 2018-06-19 |
| AU2013394346A1 (en) | 2015-03-19 |
| MX2014015752A (es) | 2015-09-10 |
| RU2015101174A (ru) | 2016-08-10 |
| WO2015025188A2 (en) | 2015-02-26 |
| AU2013394346B2 (en) | 2016-02-04 |
| CA2884858A1 (en) | 2015-02-26 |
| CN105916753A (zh) | 2016-08-31 |
| CA2884858C (en) | 2018-12-04 |
| MX353089B (es) | 2017-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2613188C2 (ru) | Система и способ контроля эксплуатационных характеристик железнодорожного вагона | |
| US9981673B2 (en) | System and method for monitoring railcar performance | |
| RU2677840C2 (ru) | Система и способ обнаружения эксплуатационных аномалий в поездных составах и железнодорожных вагонах | |
| US11977003B2 (en) | System, method and apparatus for monitoring the health of railcar wheelsets | |
| AU2017276277B2 (en) | Vehicle mounted monitoring system | |
| US8560151B2 (en) | Dynamic monitoring of mobile railway car undercarriage | |
| US9395276B2 (en) | Method and system for detection and analysis of railway bogie operational problems | |
| WO2014184253A2 (en) | Sensing device method and system | |
| KR101488420B1 (ko) | 무선 및 자가발전 센서를 이용한 철도 차량 모니터링 시스템 및 방법 | |
| CN112581056A (zh) | 铁路货车运行状态监测*** | |
| RU2365518C1 (ru) | Система беспроводного контроля нагрева букс пассажирского вагона | |
| Daadbin et al. | Development, testing and implementation of the pantograph damage assessment system (PANDAS) | |
| BR112014031897B1 (pt) | Dispositivo sensor para monitorar a temperatura em um vagão ferroviário | |
| US20230391382A1 (en) | Rail Car Monitoring Deployment System | |
| EA045518B1 (ru) | Система мониторинга состояния грузового железнодорожного вагона | |
| WO2022036457A1 (en) | Wireless sensor unit | |
| CN113286734A (zh) | 铁道车轴及***设备的监控*** |