RU89834U1 - Бортовая система регистрации параметров работы локомотива - Google Patents

Abstract

Бортовая система регистрации параметров работы локомотива, содержащая вычислитель - персональный компьютер с устройством ввода, связанные с ним через преобразователи датчики расхода топлива, проделанной работы, отличающаяся тем, что дополнительно содержит бортовую подсистему регистрации, содержащую индикаторный блок, карту локомотива, карту машиниста с его табельным номером, модуль радиоканала, модуль GPS и антенну GPS, связанную с космической системой определения местоположения и скорости локомотива, снабженную датчиками уровня подтоварной воды в топливном баке и датчиками температуры топлива, имеющую доступ к серверу с информационной базой, по протоколу обмена компьютерной сети, а также бортовую подсистему с устройством контроля состояния дизель-генераторной установки, включающим распределительную коробку давления, датчик оборотов турбокомпрессора, датчик турбонаддува; кросс-блок, датчик мощности и датчик оборотов дизель-генераторной установки, датчик температуры воды контура охлаждения дизеля, датчик контроллера-машиниста, устройство энергоснабжения, блок питания, коммуникатор бортовой сети, стационарную подсистему обработки и анализа информации, содержащую считывающее устройство карточки машиниста и карточки локомотива для персонального компьютера с возможностью передачи данных по протоколу обмена компьютерной сети на сервер с информационной базой, при этом все подсистемы связаны по информационной шине RS-485 с использованием проприетарного протокола обмена, а датчики уровня топлива установлены максимально приближенно к топливным рейкам дизеля и расположены по диагонали.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к системам мониторинга тягового подвижного состава с дизель-генераторными установками, но может быть применена и на других транспортных средствах.

Известен регистратор параметров работы тепловоза, содержащий датчик пути и скорости, датчик давления, датчики уровня, плотности и температуры топлива, датчики давления, датчик температуры наружного воздуха, вычислитель с подсоединенными к нему блоком клавиатуры, блоком индикации, датчиком астрономического времени, съемным блоком накопления информации, соединенным через блок сопряжения с персональным компьютером, и три блока преобразователей, выходы которых подсоединены к вычислителю, при этом выходы датчика пути и скорости и датчиков давления, датчиков уровня, плотности и температуры топлива, датчика температуры наружного воздуха подключены к входу первого блока преобразователей, входы второго блока преобразователей подсоединены к электрическим цепям управления тепловоза, а входы третьего блока преобразователей - к высоковольтным цепям тепловоза (патент RU №45699 B61L 25/00, В61К 9/00, опубликован 27.05.2005).

Недостатки известного технического решения состоят в том, что съемный блок накопления информации, входящий в регистратор, не обеспечивает постоянной передачи информации для мониторинга параметров работы локомотива в реальном масштабе времени, придание регистратору функций индикации, обработки и передачи информации, а также наличие единственного канала передачи информации снижает надежность и точность работы информационной системы в целом.

Задачей полезной модели является обеспечение постоянной регистрации параметров работы локомотива с одновременным повышением надежности и точность системы.

Поставленная задача решается тем, что известная бортовая система регистрации параметров локомотива, содержащая вычислитель - персональный компьютер с устройством ввода, связанные с ним через преобразователи датчики расхода топлива, проделанной работы, согласно полезной модели, дополнительно содержит бортовую подсистему регистрации, содержащую индикаторный блок, карту локомотива, карту машиниста с его табельным номером, модуль радиоканала, модуль GPS и антенну GPS, связанную с космической системой определения местоположения и скорости локомотива, снабженную датчиками уровня подтоварной воды в топливном баке и датчиками температуры топлива, имеющую доступ к серверу с информационной базой, по протоколу обмена компьютерной сети, а также бортовую подсистему с устройством контроля состояния дизель-генераторной установки, включающим распределительную коробку давления, датчик оборотов турбокомпрессора, датчик турбонаддува; кросс-блок, датчик мощности и датчик оборотов дизель-генераторной установки, датчик температуры воды контура охлаждения дизеля, датчик контроллера машиниста, устройство энергоснабжения, - блок питания, коммуникатор бортовой сети, стационарную подсистему обработки и анализа информации, содержащую считывающее устройство карточки машиниста и карточки локомотива для персонального компьютера с возможностью передачи данных по протоколу обмена компьютерной сети на сервер с информационной базы, при этом все подсистемы связаны по информационной шине RS-485 с использованием проприетарного протокола обмена, а датчики уровня топлива установлены максимально приближенно к топливным рейкам дизеля и расположены по диагонали.

Введение бортовой подсистемы регистрации с регистрацией дополнительных параметров, бортовой подсистемы с устройством контроля состояния дизель-генераторной установки, стационарной подсистемы обработки и анализа информации, связь с информационной базой позволяет распределить функции между отдельными подсистемами и за счет специализации повысить их точность и надежность, а введение двух каналов передачи информации по Интернету и радиоканалу обеспечивает постоянный мониторинг параметров работы локомотива в реальном времени.

Полезная модель поясняется структурной схемой.

Бортовая система регистрации параметров работы локомотива содержит подсистему 1 контроля состояния дизель-генераторной установки (ДГУ), топливоизмерительную подсистему 2, бортовую подсистему 3 регистрации, устройство энергоснабжения 4, стационарную подсистему 5 обработки и анализа информации.

Подсистема 1 контроля состояния ДГУ подключена к ДГУ 6 и высоковольтной камере 7 локомотива. Подсистема 1 контроля состоит из: распределительного модуля 8, с подключенным к нему, датчиком 9 давления топлива, датчиком 10 давления масла, датчиком 11 оборотов дизеля, датчиком 12 турбонаддува, датчиком 13 температуры топлива и обнаружения воды в топливном баке, а также датчиком 14 оборотов турбокомпрессора. К кросс-блоку 15, входящему в состав подсистемы 1 контроля состояния ДГУ, подключены: датчик 16 мощности, датчик 17 контроллера машиниста и распределительный модуль 8.

Бортовая подсистема регистрации 3 состоит из индикаторного блока 18, подключенного к кросс-блоку 15, внутренней карты 19 локомотива, установленной в индикаторном блоке 18, антенны GPS 20, личной карты 21 машиниста, радиоканала 22.

Кросс-блок 15 предназначен: для распределения питания от блока питания к датчикам и обеспечения канала связи по интерфейсу между индикаторным блоком 18 и датчиками (модулями); для обеспечения бесперебойного питания комплекса в течение не менее 2 часов в случае отключения комплекса от бортовой сети.

Топливоизмерительная подсистема 2 включает в себя: датчик 23 уровня топлива левый, датчик 24 уровня топлива правый, датчик 25 температуры топлива и обнаружения воды в топливном баке тепловоза.

Устройство энергоснабжения 4 включает в себя блок питания 26, подключенный к бортовой сети 27 локомотива.

Стационарные технические средства 28 подсистемы 5 обработки и анализа информации состоят из: персонального компьютера 29, считывающего устройства 30, базовой станции радиоканала 31, подключенной в сеть 32 интранет (внутренней локальной сетью Интернет железных дорог РФ).

Вся информация передается по информационной шине RS-485 с использованием приоприетарного протокола обмена информации между модулями 33.

Сервер 34 с информационной базой данных связан с сетью 32 интранет.

Система работает следующим образом.

Принцип действия комплекса основан на сборе и обработке информации, получаемой от датчиков 9…14, 16, 17, 24, 25, установленных на локомотиве, и записи в электронные карточки 19, 21 памяти с последующим считыванием на ПЭВМ 29.

Работа комплекса обеспечивается блоком программного кода, часть которого расположена в компьютере АРМ, а другая часть, ответственная за измерение, накопление и передачу параметров, находится в микропроцессорах, индикаторном блоке 18, датчиках и модулях системы.

Цифровые сигналы поступают в микроконтроллер по информационной шине RS-485 с использованием проприетарного протокола обмена информацией между модулями, который обеспечивает их обработку и запись в личную карту 21 машиниста и карту 19 локомотива, а также выводит информацию на индикаторное табло в зависимости от кода выбранного режима измерения.

Контроль времени и даты осуществляется часовой микросхемой, установленной в индикаторном блоке 18. Для обеспечения непрерывного питания микросхемы (в случае выключения бортовой сети) в индикаторном блоке 18 установлен резервный источник питания.

Для регистрации на карте 19 локомотива и личной карте 21 машиниста несанкционированного доступа к внутренним частям индикаторного блока 18 он оснащен регистраторами открытия корпуса.

Примеры конкретного выполнения, свидетельствующие о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности «промышленная применимость».

На примере конкретного исполнения бортовой системы регистрации параметров работы локомотива в виде ДГУ АПК «Борт» ЧМЭ3 и АПК «Борт» ТЭМ2 ниже показана применимость освоенных промышленностью составляющих компонентов бортовой системы.

Общими устройствами контроля состояния ДГУ АПК «Борт» ЧМЭ3 и АПК «Борт» ТЭМ2 являются:

- кросс-блок (КБ);

- датчик мощности (ДМ);

- датчик контроллера машиниста (КМ);

- датчик оборотов дизеля (ДОД);

- датчик температуры воды контура охлаждения (ДТКО);

- датчик температуры контура масла (ДГКМ).

В состав устройств контроля состояния ДГУ АПК «Борт» ЧМЭ3 также входят:

- распределительная коробка давления (РКД);

- датчик турбокомпрессора (Т/К).

В состав устройств контроля состояния ДГУ АПК «Борт» ТЭМ2 также входят:

- распределительный модуль (РМ);

- датчик давления топлива (ДДТ);

- датчик давления масла (ДДМ);

- датчик турбонаддува (ДТН).

Кросс-блок (КБ) предназначен:

- для распределения питания от блока питания к датчикам и обеспечения канала связи по интерфейсу между БИ и датчиками (модулями);

- для обеспечения бесперебойного питания комплекса в течение не менее 2 часов в случае отключения комплекса от бортовой сети.

На тепловозе ЧМЭ3 кросс-блок расположен в калориферном отсеке. На тепловозе ТЭМ2 кросс-блок расположен в машинном помещении. Датчик мощности (ДМ) предназначен для преобразования аналоговых сигналов тока и напряжения, поступающих с силовых цепей тягового генератора в цифровой вид. Подключается кабелем к штатному шунту, включенному в цепь тяговых электродвигателей, и к силовой цепи поездного контактора. На тепловозе ЧМЭ3 датчик мощности устанавливается в аппаратной камере тепловоза. На тепловозе ТЭМ2 датчик мощности расположен в машинном помещении.

Датчик контроллера машиниста (КМ) предназначен для преобразования сигналов в комбинациях, формируемых главным барабаном контроллера машиниста тепловоза, и передачи их на блок индикаторный. Он позволяет бортовой подсистеме регистрации фиксировать номер включенной позиции контроллера машиниста. Датчик устанавливается на внутренней стенке кожуха контроллера машиниста.

Датчик оборотов дизеля (ДОД) предназначен для измерения частоты вращения коленчатого вала дизеля. Конструкция ДОД АПК «Борт» ЧМЭ3 предусматривает монтаж на крышке шестерни привода распределительного вала. В АПК «Борт» ТЭМ2 ДОД устанавливается на место штатной пробки в литом кожухе станины шестерни распределительного вала.

Датчик температуры воды контура охлаждения (ДТКО) предназначен для измерения температуры воды в контуре системы охлаждения дизеля. Датчик устанавливается в патрубке, вваренном в трубопровод контура охлаждения.

Датчик температуры контура масла (ДТКМ) предназначен для измерения температуры масла на выходе из дизеля в контуре масляной системы дизеля. Датчик устанавливается в тройник, подстыкованный к масляному трубопроводу.

Распределительная коробка давления (РКД) предназначена для преобразования сигналов, поступающих с датчиков давления масла и топлива, конструктивно выполненных в одном корпусе с РКД, а также датчиков оборотов дизеля, турбокомпрессора, температуры воды контура охлаждения в цифровой вид и передачи данных по каналу связи на индикаторный блок.

Устанавливается на передней стенке дизеля. Датчик турбокомпрессора (Т/К) предназначен для измерения частоты вращения ротора турбокомпрессора. Устанавливается на место штатной заглушки торца вала турбокомпрессора.

Распределительный модуль (РМ) предназначен для преобразования сигналов, поступающих от ДДМ, ДДТ, ДОД, ДТН, ДТКО, ДТКМ в цифровой вид и передачи на блок индикаторный. Размещается на левой стороне дизеля.

Датчики давления масла (ДДМ) и топлива (ДДТ) предназначены для измерения давления масла и топлива в соответствующих магистралях дизеля.

Датчик турбонаддува (ДТН) предназначен для измерения давления наддува дизеля. Размещен на впускном коллекторе турбокомпрессора.

Топливоизмерительная подсистема предназначена для измерения уровня и температуры топлива в топливном баке, определения наличия в топливном баке воды и передачи информации по каналу связи в бортовую подсистему регистрации.

В состав топливоизмерительной подсистемы входят:

- датчик уровня топлива левый (ДУТл);

- датчик уровня топлива правый (ДУТп);

- датчик воды и температуры топлива (ДВТТ).

Датчик уровня топлива левый предназначен для измерения уровня топлива в топливном баке со стороны левого борта.

Датчик уровня топлива правый предназначен для измерения уровня топлива в топливном баке со стороны правого борта.

Датчик воды и температуры топлива предназначен для контроля наличия подтоварной воды и определения температуры топлива в топливном баке.

С целью исключения дополнительных погрешностей измерения количества топлива в ходе эксплуатации (топливо в баке при движении колеблется вследствие ускорений, торможений и т.п.) измерительная часть датчиков помещается внутрь топливного бака. Место расположения их максимально приближено к топливным рейкам и расположены они по диагонали, что позволяет рассчитать средний уровень топлива в баке независимо от профиля пути.

Бортовая подсистема регистрации предназначена для автоматической регистрации, хранения и отображения на индикаторном табло измеряемых параметров (по выбору машиниста), а также записи их в масштабе времени в энергонезависимые устройства памяти (личную карточку машиниста и карточку локомотива).

В бортовую подсистему регистрации входят:

- блок индикаторный (БИ);

- личная карточка машиниста;

- карточка локомотива;

- антенна GPS;

- модуль радиоканала (МРК);

- разветвитель RS485 (Р).

Блок индикаторный (БИ) предназначен для автоматической регистрации и отображения на встроенном индикаторном табло измеряемых параметров (по выбору машиниста), а также для записи их в масштабе времени в личную карточку машиниста и карточку локомотива. Устанавливается в кабине машиниста.

Личная карточка машиниста представляет собой переносной модуль памяти и предназначена для записи и хранения информации о состоянии ДГУ с целью дальнейшего переноса в компьютер для обработки и анализа работы локомотива за смену. Она выдается машинисту вместе с маршрутным листом и устанавливается в слот карты машиниста на верхней крышке корпуса БИ.

Карточка локомотива дублирует карточку машиниста и предназначена для длительной записи информации. Она устанавливается в БИ и считывается при заходе на TO-3 (TP) после вскрытия блока индикаторного и извлечения ее лицом ответственным за ТО АПК «Борт».

Антенна GPS предназначена для приема сигналов спутников системы GPS и позволяет бортовой подсистеме регистрации автоматически фиксировать скорость перемещения, а также путь, пройденный тепловозом, и его геодезические характеристики (широта, долгота, курс). Антенна GPS располагается на крыше локомотива для обеспечения наилучшего приема сигналов спутников и соединяется с индикаторным блоком посредством экранированного ВЧ кабеля.

Модуль радиоканала предназначен для записи, хранения и передачи сформированных АПК «Борт» данных на сервер в автоматическом режиме. Так же модуль радиоканала позволяет получать информацию о плотности топлива в момент экипировки при условии, что пункт экипировки оборудован постом контроля плотности, вязкости и температуры топлива. Запись и хранение данных производится на встроенную память модуля, вмещающую годовой объем данных из расчета 1 Мб на сутки работы комплекса.

Разветвитель RS485 предназначен для модульного подключения дополнительных устройств к АПК «Борт» по согласованному протоколу связи.

Стационарные технические средства системы обработки и анализа информации (АРМ) предназначены для считывания информации с личной карточки машиниста (карточки локомотива) и передачи этой информации по стандартному интерфейсу и согласованному протоколу обмена в компьютерную сеть депо или на сервер рабочего места для сбора, обработки и анализа информации по всему приписному парку тепловозов.

В состав АРМ входит считывающее устройство (адаптер), предназначенное для считывания информации с личной карточки машиниста и карточки локомотива в персональный компьютер, а также программное обеспечение.

Для функционирования АРМ также необходимы:

- персональный компьютер;

- принтер, предназначенный для вывода результатов обработки данных на бумажный носитель.

Программное обеспечение АРМ позволяет провести компьютерную обработку данных, зарегистрированных бортовой подсистемой регистрации, с целью учета, контроля и анализа расхода топлива, проделанной работы и технического состояния тепловозов.

Устройство энергоснабжения

Блок питания импульсный (БП) предназначен для преобразования напряжения бортовой сети тепловоза в напряжения, необходимые для питания аппаратуры комплекса, а также для гальванической развязки бортовой питающей сети от измерительных цепей комплекса.

Коммутатор бортовой сети (КБС) предназначен для коммутации и контроля цепей питания комплекса при проведении технических мероприятий, а также защиты комплекса при перегрузке или коротком замыкании.

Таким образом, приведенные примеры конкретного выполнения заявленной бортовой системы регистрации параметров свидетельствуют, что составляющие ее технические решения и система в целом могут быть повторены без дополнительного технического творчества, что свидетельствует о соответствии системы, заявленной в виде полезной модели, условию патентоспособности «промышленная применимость».

В то же время авторам неизвестны из уровня техники подобные бортовые системы регистрации работы локомотива, включающие приведенную в формуле и описании полезной модели совокупность признаков, что доказывает соответствие заявленного технического решения условию патентоспособности «новизна».

Claims (1)

1. Бортовая система регистрации параметров работы локомотива, содержащая вычислитель - персональный компьютер с устройством ввода, связанные с ним через преобразователи датчики расхода топлива, проделанной работы, отличающаяся тем, что дополнительно содержит бортовую подсистему регистрации, содержащую индикаторный блок, карту локомотива, карту машиниста с его табельным номером, модуль радиоканала, модуль GPS и антенну GPS, связанную с космической системой определения местоположения и скорости локомотива, снабженную датчиками уровня подтоварной воды в топливном баке и датчиками температуры топлива, имеющую доступ к серверу с информационной базой, по протоколу обмена компьютерной сети, а также бортовую подсистему с устройством контроля состояния дизель-генераторной установки, включающим распределительную коробку давления, датчик оборотов турбокомпрессора, датчик турбонаддува; кросс-блок, датчик мощности и датчик оборотов дизель-генераторной установки, датчик температуры воды контура охлаждения дизеля, датчик контроллера-машиниста, устройство энергоснабжения, блок питания, коммуникатор бортовой сети, стационарную подсистему обработки и анализа информации, содержащую считывающее устройство карточки машиниста и карточки локомотива для персонального компьютера с возможностью передачи данных по протоколу обмена компьютерной сети на сервер с информационной базой, при этом все подсистемы связаны по информационной шине RS-485 с использованием проприетарного протокола обмена, а датчики уровня топлива установлены максимально приближенно к топливным рейкам дизеля и расположены по диагонали.