Дистанционный мониторинг
локомотивов в США

Еще не так давно для слежения за подвижным составом требовалось множество работников, вооруженных карандашами и бумагой. Позднее стали применяться автоматизированные системы идентификации на основе больших ЭВМ, но этого было недостаточно.

Новейшие достижения в области компьютерных и коммуникационных технологий дают железным дорогам возможность знать в реальном времени не только то, где находятся локомотивы, но и как каждый из них работает, независимо от того, эксплуатируются ли они в этот момент дорогой-владельцем или любой другой. Основной положительный результат внедрения таких систем мониторинга — повышение эффективности использования локомотивов.

GE Transportation Systems

Бортовая интеллектуальная система Expert-On-Alert компании GE Transportation Systems (GETS) осуществляет сбор и обработку показателей, характеризующих работу основных агрегатов, узлов и локомотива в целом и получаемых в реальном времени от соответствующих датчиков, что позволяет предусмотреть создание ситуации, которая может повлиять на нормальную работу локомотива, и предотвратить ее. Служба дистанционного контроля и диагностики GETS с главным офисом в г. Эри, штат Пенсильвания, прогнозирует возможные отказы в пути, идентифицирует потенциальные проблемы, дает соответствующие рекомендации до того, как проблема может возникнуть в действительности, и уточняет потребности в ремонте и техническом обслуживании.

В системе Expert-On-Alert используются беспроводная связь на основе системы глобального позиционирования (GPS), а также наземные средства связи для передачи информации о местоположении и эксплуатационных параметрах локомотивов. Существенное преимущество системы — улучшение использования локомотивов благодаря своевременному обслуживанию и ремонту. Состояние локомотива постоянно отслеживается с момента его выхода из депо и в течение всей работы с поездами. Железным дорогам нужна система, позволяющая более эффективно использовать подвижной состав, уменьшить количество отказов и вырабатывать предложения по совершенствованию технического обслуживания.

Диагностические возможности системы Expert-On-Alert способствуют быстрому и точному выполнению всех операций по ремонту, причем необязательно в стационарных условиях. Заранее зная причину вероятного отказа, можно заблаговременно ликвидировать ее, например, во время обычной заправки локомотива даже без его отцепки от поезда. GETS разработала программное обеспечение, позволяющее подключать систему примерно к 20 бортовым микропроцессорам. Они контролируют состояние ответственных компонентов оборудования локомотива и передают информацию в офис в Эри, где эта информация постоянно анализируется специалистами. Система Expert-On-Alert повышает уверенность эксплуатационных служб железных дорог в том, что локомотивы находятся в надлежащем состоянии и работают должным образом. В конце 2001 г. планировали соединить систему с информационными сетями пользователей и интегрировать ее в системы управления заказами и приобретением локомотивов.

Electro-Motive Division

Отделение Electro-Motive (EMD) корпорации General Motors также разработало систему, обеспечивающую контроль технического состояния локомотивов в реальном времени и оперативное реагирование на получаемую информацию. EMD предлагает устанавливать в кабине управления локомотива комплект электронного оборудования на базе платформы FIRE (Functionally Integrated Railroad Electronics). Подобно тому как компьютеры в офисах объединяются в сеть, можно создать информационную сеть, к которой подключены контролируемые локомотивы. Архитектура системы FIRE позволяет сделать это. Связь между локомотивом и офисом осуществляется с помощью беспроводной локальной вычислительной сети или через Интернет с использованием коммерчески доступных систем телекоммуникаций (например, сотовой или спутниковой связи). FIRE может собирать, регистрировать и обрабатывать информацию в порядке установленной приоритетности или путем поочередного прокручивания. Для более старых локомотивов, не приспособленных к системе FIRE, разрабатывается система, которая может заменить ее.

Достоинством системы FIRE является широкий диапазон предлагаемых услуг. С ее помощью можно получать необходимую информацию, анализировать ее и извещать специалистов служб технического обслуживания и ремонта (как железной дороги, так и компании, выполняющей эти работы по контракту) о наличии существующей или потенциальной проблемы. Затем выдаются рекомендации по быстрому решению проблемы, что позволяет продолжить, если это возможно, эксплуатацию локомотива или сократить до минимума время простоя. Зная заранее суть проблемы, можно подготовить необходимые ресурсы, запасные части и выбрать оптимальное решение об отставлении локомотива на запасной путь или отправке его в ремонтное предприятие. Диагностика может осуществляться дистанционно на большом расстоянии. Система FIRE получает с локомотива более 800 сигналов, определяющих основные параметры технического состояния локомотива. Анализ тенденций изменения состояния, позволяющий прогнозировать дальнейшее его развитие, также представляет собой действенное средство для внедрения системы технического обслуживания и ремонта по фактическому состоянию локомотивов.

В перспективе EMD планирует предложить более сложную систему дистанционной диагностики, получившую название EMD Assist. В ней предусмотрена возможность скачивать из памяти электронной системы управления локомотива архивную информацию, чтобы знать об изменении состояния компонентов оборудования в течение относительно длительного времени и с большей достоверностью прогнозировать потенциальные отказы с указанием их возможных причин. Эта опция может быть реализована непосредственно на локомотиве с помощью переносного компьютера или дистанционно. Работникам ремонтной службы можно заблаговременно передавать информацию о том, какого рода техническое обслуживание необходимо локомотиву, включая номера запасных частей.

EMD в настоящее время работает над проектами еще трех систем мониторинга локомотивов. В рамках первого проекта проводятся испытания двух локомотивов, находящихся в регулярной эксплуатации на одной из железных дорог первого класса, с целью проверки работоспособности систем связи, включая сотовую (особенно с точки зрения охвата) и спутниковую. В рамках двух других проектов, к которым привлечены железнодорожные компании CSX Transportation и CalTrans, предусмотрено оснастить системой дистанционного контроля по пять локомотивов каждой из компаний. В ходе работ над этими проектами намечено уточнить, какая именно информация в реальном времени представляет наибольшую ценность в процессе эксплуатации, технического обслуживания и ремонта локомотивов.

Дистанционный мониторинг также позволит железным дорогам вскрыть системные проблемы, которые возникают время от времени. Проведение ходовых испытаний локомотивов, оснащенных специальными контрольно-измерительными приборами, обходится довольно дорого и требует больше времени по сравнению с контролем, осуществляемым в ходе обычной эксплуатации.

Nexterna

Компания Nexterna предложила полностью беспроводное решение для системы дистанционного мониторинга локомотивов. В состав системы входят контрольно-измерительное и компьютерное бортовое оборудование, средства связи, основное и вспомогательное (коммуникационное) программное обеспечение. Все это можно устанавливать как на локомотивах, так и на других подвижных единицах, например самоходных путевых машинах. Предусмотрена также интеграция бортового оборудования с установленным в офисе. Система диагностики обеспечивает повышение эффективности использования подвижного состава, рост производительности труда локомотивных бригад и снижение эксплуатационных расходов.

Для определения местоположения подвижного состава Nexterna использует возможности системы GPS, для взаимодействия с которой разработана прикладная программа OptiTrac. Информация, полученная от GPS, передается при помощи связующего программного обеспечения OptiPath. Для маршрутизации данных используются спутниковая, сотовая или другие виды связи локомотива с центральным офисом. OptiPath за счет резервирования обеспечивает уровень надежности, гарантирующий контроль технического состояния и работы локомотива в течение 100 % времени. Программы OptiTrac и OptiPath могут предоставлять информацию по сетям связи любого вида. Например, если есть проблемы со спутниковой связью, OptiPath обеспечивает связь с помощью резервной (сотовой или любой другой) системы, конфигурированной для конкретного пользователя.

В своей системе мониторинга Nexterna использует бортовую компьютерную платформу, получившую название ARC. На этой платформе могут строиться различные приложения. Одно из таких приложений — OptiFuel, входящее в семейство фирменных программных продуктов OptiSoft, контролирует наличие дизельного топлива на локомотиве и передачу соответствующей информации на базу. В стадии разработки находится приложение OptiHealth, которое обеспечит автоматический сбор и передачу информации от разного рода датчиков, установленных на подвижном составе.

При построении системы мониторинга Nexterna использовала поэтапный подход. Вначале была создана коммуникационная платформа для связи с подвижными объектами. Затем постепенно, по мере необходимости, добавлялись прикладные программы. При этом в зависимости от конкретных потребностей можно выбрать нужные из готовых комплектов. Технические средства, обеспечивающие поддержку программного обеспечения, также подбираются по надобности, причем их совместимость позволяет расширять комплекс простым подключением дополнительных модулей.

Компания предлагает также систему, адаптированную для малых железнодорожных компаний, имеющих ограниченные возможности для внедрения крупных информационных систем и стационарную базу. В таком случае концентрация, обработка и передача данных на места осуществляются в центре управления Nexterna в Омахе, штат Небраска.

ENSCO

В 1997 г. корпорация ENSCO совместно с существовавшей в то время железнодорожной компанией Conrail разработала систему дистанционного мониторинга локомотивов. В системе применены готовые аппаратные, программные средства и две системы связи — спутниковая и сотовая — для передачи данных в базовый компьютер, находящийся в центральном офисе Conrail в Филадельфии. Для отображения информации использовано табло в виде карты, на которой в реальном времени показываются расположение локомотивов и их состояние, а также выводятся аварийные сигналы в случае возникновения какой-либо проблемы. В число диагностируемых показателей входят температура, ток тяговых двигателей, позиция контроллера машиниста (регулятора дизеля тепловоза), давление воздуха в тормозной системе. Персонал компании может в любое время получать информацию о каждом локомотиве.

В ходе испытаний системы с ее помощью удалось, в частности, предотвратить возможное возгорание третьего в сплотке локомотива из-за перегрева, вызванного отказом вентилятора. При этом машинист ведущего локомотива мог бы обнаружить только снижение тяговой мощности и приписать это какой-либо несущественной неисправности. Получение соответствующего сигнала в офисе позволило идентифицировать серьезную проблему и своевременно известить о ней машиниста до возникновения опасной ситуации.

Однако испытания системы мониторинга, продолжавшиеся в течение 2 лет на находящихся в регулярной эксплуатации локомотивах, были прекращены, поскольку Conrail была ликвидирована, а работавшие в ней специалисты перешли в CSX Transportation, Norfolk Southern и другие железнодорожные компании.

В настоящее время ENSCO предлагает более экономичные и надежные системы мониторинга, обладающие бóльшими возможностями по сравнению с первой, созданной для Conrail. В частности, в системе, разрабатываемой для компании пассажирских перевозок Amtrak, в число дистанционно контролируемых параметров, помимо традиционных, включены ускорения кузовов.

T. Judge. Railway Age, 2001, № 4, р. 45 – 46.