Система та спосіб контролю експлуатаційних характеристик залізничного вагона

Реферат: Розкривається система для здійснення контролю роботи залізничного вагона, що містить один або декілька вимірювальних блоків, встановлених на залізничному вагоні та призначених для здійснення контролю робочих параметрів і/або станів залізничного вагона, і блок управління зв'язком, з'єднаний за допомогою бездротового зв'язку з вимірювальними блоками, при цьому система може визначати стан тривоги на підставі даних, зібраних вимірювальними блоками. Крім того, розкривається вимірювальний пристрій для визначення температури, призначений для використання у вказаній системі. UA 113885 C2 (12) UA 113885 C2 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Область техніки, до якої відноситься даний винахід Даний винахід відноситься до системи контролю й аналізу в режимі реального часу для залізничних вагонів і, конкретніше, до системи, яка збирає дані, що стосуються різних робочих параметрів і станів, від віддаленого датчика та застосовує евристичні процедури, щоб аналізувати дані для виявлення та/або прогнозування експлуатаційних відмов. Крім того, розкриті спеціальні випадки застосування, призначені для контролю значень температури в залізничному вагоні. Рівень техніки Для запобігання аварійних ситуацій і збільшення ефективності власникам і операторам залізничних вагонів необхідне розуміння того, як експлуатується їхня власність. З початком експлуатації більше важких вагонів існує висока необхідність ідентифікувати "небезпечні" вагони (тобто вагони, які можуть пошкодити інфраструктуру залізничної колії та викликати аварію) до того, як їх експлуатаційні характеристики стануть неприйнятними. Крім того, існує необхідність збільшити середню швидкість поїзда за допомогою поліпшення швидкісної характеристики й зниження незапланованих перерв в експлуатації через механічні відмови. Власники вагонів усе більше й більше прагнуть реалізувати превентивні програми технічного обслуговування для того, щоб спрогнозувати й уникнути механічних відмов під час експлуатації й ефективно спланувати проведення ремонтних робіт у вибраному місці й у вибраний час. Зрештою, з підвищенням автоматизації залізничних перевезень та збільшенням контролю, які спрямовані на підвищення безпеки, галузь залізничних перевезень потребує створення нових методів контролю експлуатаційних характеристик поїздів, вагонів і візків залізничних вагонів. Навіть незначні механічні відмови можуть дуже швидко призвести до катастрофічної відмови всього поїзда, а не тільки одного залізничного вагона. Отже, бажано максимально швидко виявити відхилення від експлуатаційних норм або прогнози близької відмови та повідомити про них у локомотив або в центральний пристрій для обробки даних, що дозволить здійснити своєчасне втручання оператора. Один підхід, застосовуваний у Північній Америці, полягає у використанні придорожнього детектора для виявлення дефектів, розташованого у фіксованих місцях по всій залізничній мережі. Детектори, що вимірюють температуру підшипників (детектори "палаючої" букси), є широко використовуваними, тоді як інші придорожні детектори, призначені для вимірювання ударів коліс, стану підшипника (за акустичними сигнатурами) і поперечних навантажень, поступово вводять в експлуатацію. Однак, незважаючи на те, що один детектор може здійснювати контроль множини товарних вагонів при їх проходженні біля нього, зазначені детектори можуть здійснити лише вибіркову перевірку експлуатаційних характеристик. Цілком можливо, що дефекти стануть очевидними та досягнуть критичного рівня під час руху між місцями розташування детекторів. Інший підхід для здійснення контролю експлуатаційних характеристик залізничних вагонів полягає в застосуванні бортового приладо-вимірювального устаткування. Одна відома система подібного типу була розроблена для Федерального Управління Залізниць. У цій та інших подібних системах використовують деяку кількість приладів, розташованих у різних областях товарного вагона, для здійснення дискретних вимірів, перед їх передачею в центральний концентратор, розташований у товарному вагоні. Хоча це рішення має незаперечні переваги перед рішенням, заснованим на придорожніх контрольних пристроях, прокладання електричних проводів, складність і вартість збільшують капіталовкладення, необхідні для здійснення контролю вагонів, а також знижують ефективність і надійність. Відомим системам, однак, не властива можливість застосування евристичних процедур для впливу на дані, отримані більше ніж від одного датчика, або для виявлення експлуатаційних відхилень або тенденцій, які демонструють відхилення від номінальних робочих параметрів. Крім того, відомим системам властиві обмеження, які полягають у тому, що вони не мають можливості застосувати такі евристичні процедури на множині рівнів, наприклад, на рівні окремого датчика, на рівні залізничного вагона та на рівні поїзда. На закінчення, у відомих системах датчики не можуть ефективно та надійно передавати зібрані ними дані в центральний пристрій збору даних за допомогою інфраструктури бездротового зв'язку, який характеризується наявністю множини каналів зв'язку й який забезпечує передачу даних між окремими датчиками. Таким чином, існує потреба в розробці системи, яка усуває зазначені вище поточні недоліки й яка поліпшує (1) здатність надійно збирати та використовувати дані від множини датчиків у кожному залізничному вагоні; (2) здатність аналізувати зібрані дані шляхом застосування евристичних процедур для виявлення та прогнозування експлуатаційних дефектів; і (3) здатність визначати небезпеку виявлених станів для того, щоб визначити необхідність подачі 1 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 негайних сигналів тривоги, сприяючи втручанню оператора. Розкриття винаходу Мета даного винаходу полягає в наданні засобу для контролю вихідних даних, що надходять від множини датчиків, прикріплених до залізничного вагона, і визначенні режиму роботи та стану залізничного вагона і його різних компонентів на підставі аналізу цих даних. У результаті цього вчасно й ефективно операторам і власникам поїзда надаються підтвердження того, що експлуатаційні характеристики та стан вагона відповідають нормі, а також необхідні попередження про швидку або фактичну відмову. Деякі експлуатаційні показники, які корисно контролювати, містять у собі, наприклад, температуру роликового підшипника, температуру перевезеного вантажу, позицію ручного гальма, зсув перехідника роликового підшипника, стан колеса, рискання/деформування/заїдання візка, стан і експлуатаційні характеристики гальм, стан і величину навантаження, чи стався частковий схід з рейок і потенційно проблематичні стани шляху. Беручи до уваги жорстке навколишнє оточення, в якому функціонують залізничні склади, будь-яка система контролю повинна бути міцною, надійною та здатною функціонувати протягом довгих періодів часу з невеликим технічним обслуговуванням або без нього. Крім того, витрати, пов'язані з встановленням, технічним обслуговуванням або експлуатацією системи, не повинні бути значними для того, щоб вона була економічно ефективною. Оскільки тільки у Північній Америці кількість товарних вагонів перевищує 1,5 мільйони, система для контролю всіх використовуваних вагонів є досить необхідною та, таким чином, система повинна мати можливість взаємодіяти з дуже великою кількістю потенційних пристроїв. Відповідно до одного варіанту здійснення даного винаходу вимірювальні блоки або пристрої, які в даному документі йменуються "вузлами зчитування", розташовані в різних місцях залізничного вагона. Вузли зчитування можуть містити датчик; джерело живлення; схему для зчитування даних датчика та перетворення показань у цифрову форму; і схему зв'язку, що дозволяє вузлу зчитування передавати за бездротовим зв'язком показання датчика для зовнішнього приймача. У деяких випадках вузол зчитування може також характеризуватися можливістю здійснювати низькорівневий аналіз даних для визначення необхідності подачі сигналу тривоги, а також здатністю передавати сигнал тривоги в зовнішній приймач. Кожний залізничний вагон також може бути оснащений блоком управління зв'язком (БУЗ), який зв'язується з кожним вузлом зчитування, розміщеним на залізничному вагоні. БУЗ виконаний з можливістю збору даних за бездротовим зв'язком від кожного вузла зчитування та здійснення високорівневого аналізу даних для виявлення близьких або фактичних відмов. При проведенні такого аналізу даних евристичні процедури можуть бути застосовані для визначення потенційних відмов на підставі статистичних моделей і емпіричних даних. БУЗ також виконаний з можливістю передачі даних і результатів будь-якого аналізу для приймача, віддаленого від залізничного вагона. Віддалений приймач може бути розташований у локомотиві або іншому центральному місці поїзда або може знаходитись за межами поїзда. Віддалений приймач може також бути виконаний з можливістю здійснювати високорівневий аналіз стану поїзда за допомогою застосування евристичних процедур і статистичних моделей відносно даних, отриманих від множини БУЗ, розташованих на різних залізничних вагонах у поїзді. Згідно з даним винаходом аналіз зібраних даних може бути проведений будь-яким з різних блоків обробки подій, розподілених серед різних компонентів, включаючи вимірювальні блоки, БУЗ і мобільні або наземні базові станції. Отже, мета даного винаходу полягає у створенні універсальної системи, яка дозволяє здійснювати збір за бездротовим зв'язком даних й аналіз зазначених даних для прогнозування експлуатаційних відмов і забезпечення належного попередження зазначених відмов, щоб зробити можливим втручання оператора до виникнення катастрофічної відмови. Інша мета даного винаходу полягає в розробці спеціальних застосувань датчиків, таких як датчики температури, що можуть контролювати температуру різних компонентів залізничного вагона та предметів, що перевозяться ним. У наведеному нижче описі, описується система в контексті товарного вагона, проте, фахівцю в даній області техніки буде зрозуміло, що ці ж способи можуть бути застосовані до будь-якого залізничного транспортного засобу. Крім того, хоча в наведеному нижче описі мова йде про товарний вагон із двома візками (чотирма осями), даний винахід застосовний до будьякої конфігурації з більшою чи меншою кількістю візків або осей. Короткий опис креслень На Фіг. 1 представлений покомпонентний вигляд у перспективі вузла зчитування відповідно 2 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 до даного винаходу; на Фіг. 2 представлений поперечний розріз вузла зчитування, зображеного на Фіг. 1; на Фіг. 3 і 3A представлені вигляди вузла зчитування, зображеного на Фіг. 1, який встановлений на перехідник підшипника залізничного вагона; на Фіг. 4 представлений вигляд вузла зчитування, до складу якого входить датчик температури, встановленого на залізничний вагон для одержання показань температури навколишнього повітря; на Фіг. 5 представлений вигляд альтернативного вузла зчитування на основі датчика температури; на Фіг. 5A представлений покомпонентний вигляд вузла зчитування на основі датчика температури, який зображений на Фіг. 5, представленого разом із компонентами для встановлення на залізничний вагон; на Фіг. 5B представлена схема вузла зчитування на основі датчика температури, який зображений на Фіг. 5, встановленого на залізничній цистерні; і на Фіг. 6 представлене схематичне зображення, на якому показані канали зв'язку відповідно до основного варіанта здійснення даного винаходу. Здійснення винаходу В цілому, пропонується новий засіб для контролю експлуатаційних характеристик і функціонування залізничного вагона. Зазначений засіб містить систему для здійснення контролю стану залізничного вагона та датчики, встановлені на залізничних вагонах для використання разом із системою. Ці датчики зв'язуються з блоком управління зв'язком, переважно встановленим на залізничному вагоні. Датчики здійснюють контроль та/або збір даних за конкретними параметрами і станами залізничного вагона. При виявленні проблеми можуть бути подані сигнали тривоги для здійснення подальшої дії. Зазначені датчики будуть описані нижче за допомогою представленого як приклад датчика, призначеного для контролю температури. Крім того, нижче буде представлений докладний опис системи контролю, яка використовує зазначені датчики. Згідно з переважним варіантом здійснення даного винаходу датчики знаходяться та розташовані всередині ізольованого корпусу, який, як правило, містить датчик, акумулятори з тривалим терміном служби, плату-процесор і блок зв'язку. Як згадувалося вище, зазначені віддалені пристрої йменуються в цьому документі "вузлами зчитування". Вузли зчитування можуть бути сконфігуровані для здійснення контролю конкретних параметрів або станів і можуть бути встановлені у поїзді в місці, спеціально вибраному для здійснення такого контролю. Далі з посиланнями на Фіг. 1, 2, 3 і 3A буде розглянутий наведений як приклад вузол 10 зчитування. Відповідно до цього конкретного варіанту здійснення вузол 10 зчитування виконаний з можливістю встановлення на поверхню перехідника 12 підшипника залізничного вагона для здійснення контролю температури колісного підшипника. Вузол 10 зчитування характеризується наявністю корпусу 14, який містить першу секцію або кришку 16 і другу секцію або основу 18. Переважно, секції 16 і 18 корпусу виготовлені з твердої пластмаси, стійкої до впливу навколишнього середовища, такої як стійкий до впливу ультрафіолетового випромінювання полімер, наприклад, суміш полікарбонату/акрилонітрил-бутадієн-стиролу, при цьому в зібраному стані зазначені секції захищають від впливів навколишнього середовища. Після встановлення різних компонентів у корпус 14, як описано нижче, заливальну масу (не показана) заливають через отвори в корпусі 14 для того, щоб забезпечити фіксацію, покриття оболонкою та герметизацію розташованих усередині компонентів. Якщо важкі погодні умови, вплив ультрафіолетового випромінювання, вологість, вібрація, механічний вплив, температурні удари й абразивне зношування можуть мати місце при експлуатації зазначеного пристрою, може бути використана будь-яка відповідна електротехнічна заливальна маса, здатна захистити електричну схему й інші компоненти від жорстких навколишніх умов, що мають місце при експлуатації на залізниці. Такі маси включають епоксидні смоли, поліуретани та кремнійорганічні сполуки. Гнучкий уретан, який підходить для застосування в електричних приладах і через який можуть бути передані радіосигнали на використовуваних частотах, є переважнішим. Датчик 20, сконфігурований для здійснення контролю бажаного параметра або стану, може бути встановлений в корпус 14 або може бути встановлений за межами вузла зчитування й електрично з'єднаний з ним. На Фіг. 1 і 2 представлений датчик температури 20a, що перебуває в тепловому контакті з теплопередавальним елементом 22, який проходить через отвір 24 у корпусі 14, при цьому переважний теплопередавальний елемент 22, як презентовано на фігурах, є латунною заглушкою. Тепловий контакт між теплопередавальним елементом 22 і датчиком 20 забезпечується за 3 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 допомогою епоксидної смоли з високою теплопровідністю. Ця конфігурація є кращою для здійснення контролю температури поверхні предмета, до якого прикріплений вузол зчитування, тому що теплопередавальний елемент 22 буде взаємодіяти з поверхнею, до якої прикріплений вузол зчитування. Переважний датчик температури є кремнієвим датчиком температури, який ідеально підходить для електронних схем. Згідно з цим варіантом здійснення вузол 10 зчитування буде встановлений так, щоб латунна заглушка 22 перебувала в тепловому контакті з частиною залізничного вагона, температуру якої необхідно знати. Фахівцю в даній області техніки буде зрозуміло, що конфігурація вузлів 10 зчитування відносно датчика 20 залежить від типу датчика та типу даних, які необхідно одержати. Датчик 20 може бути датчиком будь-якого типу, включаючи, наприклад, датчик температури, датчик тиску, динамометричний датчик, тензодатчик, датчик на ефекті Холла, датчик вібрацій, акселерометр, гіродатчик, датчик переміщення, індуктивний датчик, п'єзорезистивний напівпровідниковий мікрофон або ультразвуковий датчик. На додаток, датчиком може бути вимикач, включаючи, наприклад, герконові вимикачі та кінцеві вимикачі. Приклад іншого типу датчика вузла зчитування, в якому використовується тензодатчик, наприклад, датчик контролю стану ручного гальма, розкритий у публікації патенту США 2012/0046811 (заявка на видачу патенту США № 12/861,713, подана 23 серпня 2010 року), розкриття якої даним посиланням включене в цей документ. Електрична схема 26 призначена для функціонування вузла 10 зчитування. Електрична схема 26 містить компоненти та проводку для функціонування й/або одержання й обробки сигналів від датчика 10. Під цим мають на увазі, крім іншого, аналогову та цифрову схему, центральні процесори, процесори, схемні плати, запам'ятовувальні пристрої, апаратно реалізоване програмне забезпечення, контролери й інші електричні пристрої, необхідні для функціонування датчика температури й обробки інформації, як додатково описане нижче. Згідно з проілюстрованим варіантом здійснення схема 26 електрично зв'язана з датчиком температури для одержання сигналів, що поступають від нього. Надано дві схемні плати, з'єднані одна з одною за допомогою основи, як докладніше описано нижче. Схема 26 містить материнську плату 28, яка містить схему зв'язку, антени та мікропроцесор, і дочірню плату 30, що містить схему для зчитування даних, які надходять від датчика 10, при цьому зазначена схема 26 може здійснювати аналогово-цифрове перетворення даних і може додатково містити схему для підтримки електроенергії необхідної якості. Материнська плата 28 може також містити вбудовані обчислювальні засоби, достатні для здійснення низькорівневого аналізу даних, і може на підставі параметрів із показників зовнішніх джерел ухвалювати рішення про подання сигналів тривоги. Наприклад, у випадку вузла 10 зчитування з датчиком температури 20, який зображений на Фіг. 1 і 2, вона може бути запрограмована для подачі сигналу тривоги, коли виміряна температура перевищує конкретне порогове значення для декількох послідовних показань. Материнська плата 28 також містить схему для бездротового зв'язку. Переважно, кожний вузол 10 зчитування, встановлений на залізничному вагоні, входить у динамічну чарункову мережу разом із іншими вузлами 10 зчитування, встановленими на цьому ж залізничному вагоні, і блоком управління зв'язком (БУЗ) 32, який також переважно встановлений на цьому ж залізничному вагоні 38 (див. Фіг. 6). Згідно з переважним варіантом здійснення кожний вузол 10 зчитування повинен передавати дані у БУЗ 32, встановлений на цьому ж залізничному вагоні. Зазначена передача даних може відбуватися прямо або дані можуть бути ретрансльовані іншими вузлами зчитування, що входять у чарункову мережу, у БУЗ 32. Динамічна чарункова мережа переважно утворена з використанням протоколу чарункових мереж з синхронізацією за часом – протоколу передачі даних для самоорганізованих мереж, до складу яких входять пристрої бездротового зв'язку. Крім того, вузол 10 зчитування містить джерело живлення 34 з тривалим терміном служби, переважно армійський літій-тіонілхлоридний акумулятор. Дочірня плата 30 містить схему управління живленням і може зберігати ресурс акумулятора за допомогою підтримки вузла 10 зчитування в черговому режимі та періодичної активації вузла 10 зчитування для передачі показань, отриманих від датчика 20. Індивідуальні вузли зчитування 10 встановлено на залізничний вагон 38 в областях, що представляють інтерес. Розглянемо як приклад Фіг. 3 і 3A, на яких зображений вузол 10 зчитування температури описаного вище типу, встановлений на перехідник 12 колісного підшипника 39 залізничного вагона. Кріплення зазначеного блоку може бути здійснене за допомогою клею на основі теплопровідної епоксидної смоли, нанесеного між латунною заглушкою 22 та перехідником 36 для забезпечення хорошої теплопередачі до датчика температури, і механічних елементів для кріплення, таких як саморізи, для утримання на місці вузла 10 зчитування. Відповідно до цього конкретного прикладу вузли 10 зчитування можуть 4 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 бути прикріплені до всіх восьми перехідників 12 підшипників кожного колеса 40 залізничного вагона. Крім того, вузол 10 зчитування на основі датчика температури зовнішнього середовища може також бути встановлений в області залізничного вагона 38, яку обдуває вільний потік повітря. На Фіг. 4 представлений вузол 10 зчитування, встановлений на корпусі залізничного вагона 38 для здійснення контролю температури зовнішнього середовища. Електрична схема 26 пристрою одержує інформацію, пов'язану з контрольованою температурою, наприклад, температурою підшипника або зовнішнього середовища. Оскільки датчик температури перебуває у безпосередньому контакті з перехідником підшипника, а не самим підшипником, зазначений пристрій калібрують таким чином, щоб показання температури співвідносилися з температурою підшипника. Зазначене калібрування враховує температуру перехідника підшипника, виміряну в зазначеному місці (див. Фіг.3a), температуру зовнішнього середовища, виміряну другим вузлом зчитування на основі датчика температури, встановленим в іншому місці на залізничному вагоні для вимірювання температури зовнішнього середовища (див. Фіг. 4), й інформацію про тип перехідника підшипника (різні моделі характеризуються різними розмірами та конфігураціями). Інформація калібрування, призначена для застосування схемою 26, така як алгоритм калібрування, може бути отримана за допомогою належного тестування. Інформація про температуру підшипника, яка характеризує різні стани тривоги, може бути доступна схемі 26, переважно зберігатися в зазначеній схемі, дозволяючи пристрою 10 здійснювати контроль температури підшипника та, виходячи з температури зовнішнього середовища, визначати температуру підшипника та здійснювати необхідні дії. На стандартному залізничному вагоні 38, як правило, встановлюють вісім датчиків 10, по одному на кожний перехідник 12 підшипника (для кожного колеса 40); і один датчик 10, розташований для вимірювання температури зовнішнього середовища. Датчик 10 температури зовнішнього середовища буде передавати температуру зовнішнього середовища у БУЗ, який передає цю інформацію датчикам, встановленим на перехідниках підшипників, при здійсненні ними запиту зазначеної інформації. Це дозволяє датчикам 10, встановленим на перехіднику 12 підшипника, визначити температуру підшипника та потім визначити необхідність у подальшій дії, такій як передача сигналу тривоги, що сповіщає про високу температуру. У цьому випадку, протокол чарункових мереж з синхронізацією за часом – протокол передачі даних для самоорганізованих мереж, до складу яких входять пристрої бездротового зв'язку – є переважним для передачі даних між пристроями 10 і БУЗ 32. Розглянемо альтернативний вузол 10 зчитування на основі датчика температури з посиланнями на Фіг. 5, 5A і 5B, на яких представлений вузол 10 зчитування для контролю температури частини залізничного вагона, віддаленої від корпусу 14 вузла 10 зчитування. Наприклад, може існувати необхідність здійснення контролю температури вантажу, що зберігається в резервуарі, або температури всередині контейнера за допомогою контролю температури стінки резервуара або контейнера, а описаний вище вузол 10 зчитування, призначений для кріплення до безпосередньо контрольованої поверхні, не підходить. У цьому випадку вузол 10 зчитування виконаний аналогічно описаному вище вузлу, але він містить датчик 20 температури, розташований на кінці щупа 48, віддаленого від корпусу 14. Датчик 20 температури розташовано всередині головки 50 щупа датчика, яка електрично з'єднана з корпусом 14 за допомогою дротів 52. Головка 50 переважно є циліндричною та характеризується наявністю кільцеподібного корпусу 54 головки, виготовленого з теплопровідного матеріалу, такого як нержавіюча сталь. В отворі 56 корпусу головки розташований датчик температури 20, прикріплений з забезпеченням електричного контакту до електричного з'єднувача 58a. Кільцеподібний магніт 60, у центрі якого виконаний отвір, розташований навколо датчика 20 всередині головки 50. Теплопровідна епоксидна смола або інша підходяща заливальна маса ізолює магніт 60 і датчик температури 20 всередині корпусу 50 та забезпечує хорошу теплопередачу до датчика 20. Відповідний електричний з'єднувач 58b, з'єднаний з відповідним з'єднувачем 58а, з'єднує датчик температури 20 за допомогою дроту 52, який переважно є гнучким кабелем 62 з покриттям на основі полівінілхлориду, з корпусом 14 вузла зчитування. Для встановлення зазначеного корпусу 14 передбачені силіконова прокладка 64, металева установочна пластина 66 та силіконова установочна прокладка 68 корпусу. Вузол 10 зчитування безупинно здійснює контроль температури вантажу та подає сигнал тривоги при досягненні фіксованих критеріїв, таких як швидка зміна температури, перевищення температурних порогів і т.п. Як приклад такого пристрою та способу ілюстрації пристрою, який показаний на Фіг. 5B, на якій представлена цистерна 70 для зберігання рідини вагона-цистерни 38, вузол 10 зчитування температури з віддаленим щупом 48 може бути використаний для здійснення контролю температури рідини 72, що зберігається в цистерні 72 вагона-цистерни 38, яка покрита 5 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 ізолюючою оболонкою 74, що характеризується достатньою товщиною та має зовнішнє покриття 80. У цьому прикладі невеликий отвір 76, діаметр якого становить приблизно 2 дюйми, може бути прорізаний в оболонці 74, що дозволяє прикріпити головку 50 щупа до очищеної зовнішньої поверхні 78 резервуара 70 з використанням теплопровідної епоксидної смоли. Магніт 60 усередині головки 50 допомагає втримувати щуп 48 на місці при затвердінні епоксидної смоли. Корпус 14 вузла 10 зчитування встановлений зовні зовнішнього покриття 80 оболонки та з'єднаний з головкою 50 за допомогою кабелю 62, який при необхідності може бути скручений для розміщення в отворі 76. Для здійснення кріплення корпусу 14 до зовнішнього покриття 80 оболонки силіконову прокладку 64 розміщають на зовнішньому покритті 80 оболонки поверх отвору 76, після чого встановлюють металеву установочну пластину 66, а потім установлюють силіконову прокладку 68, при цьому прокладки 64 і 68 забезпечують хороше ущільнення від атмосферних опадів межі контакту між корпусом 14 і зовнішнім покриттям 80 оболонки. Металеву установочну пластину 60 прикріплюють гвинтами або болтами до зовнішнього покриття 80 оболонки, а корпус 14 вузла зчитування прикріплюють до установочної пластини 66 за допомогою гвинтів 82. Калібрування схеми вузла зчитування забезпечує точні показання температури рідини 72, що перебуває всередині резервуара 70, при цьому температура зовнішнього середовища, контрольована іншим датчиком 10, може бути використана для точного обчислення показань температури. Для передачі даних, зібраних вузлами 10 зчитування,кожний вузол зчитування зв'язаний за допомогою двостороннього зв'язку з БУЗ 32, встановленим на залізничному вагоні 38, який збирає дані від кожного вузла зчитування та може посилати команди у вузли зчитування, як показано на фіг. 6. Як відзначено вище, БУЗ 32 і кожний з вузлів 10 зчитування, встановлених на тому самому залізничному вагоні 38, формують локальну динамічну чарункову мережу для забезпечення передачі даних між ними. Під терміном "блок управління зв'язком" або "БУЗ" у контексті цього документу мають на увазі будь-який пристрій, здатний приймати дані та/або сигнали тривоги від одного або декількох вузлів 10 зчитування та здатний передавати дані й тривожну інформацію у віддалений приймач. БУЗ 32 переважно є одиночним блоком, який буде служити як канал зв'язку з іншими віддаленими місцями, такими як мобільна базова станція 42 (наприклад, локомотив 46), стаціонарна, наземна базова станція 44 та т.п., і який характеризується наявністю своєї власної схеми, центральних процесорів, процесорів, запам'ятовувального пристрою, джерела живлення та т.п. для обробки отриманих даних. Згідно з переважним варіантом здійснення він також може зв'язуватися з вузлами 10 зчитування, які здійснюють управління та контроль, на залізничному вагоні 38. БУЗ 32 здатний виконувати вдосконалений аналіз даних з використанням даних, отриманих від декількох вузлів 10 зчитування, і може застосовувати евристичні процедури, щоб зробити висновки на підставі зазначеного аналізу. Представлена нижче таблиця містить приклади типів датчиків вузлів зчитування 10 та високорівневі описи евристичних процедур, застосовуваних для аналізу даних. Вимірюваний параметр Тип датчика Вихідні дані Температура перехідника Датчик температури Температура підшипника Положення люка Герконовий вимикач Вимірювальний перетворювач тиску Люк відкритий/ закритий Тиск у гальмівній системі Ручне гальмо включене/ вимкнене Тиск Деформація механізму Тензодатчик ручного гальма Зсув надресорної балки Датчик на ефекті Завантаження Холла вагона Положення надресорної балки Герконовий вимикач Вагон порожній/ повний 6 Евристична процедура Температура перехідника кореляційна з температурою зовнішнього кільця підшипника за допомогою емпіричних даних. Визначення відкритого/закритого положення залежно від положення вимикача. Вимірювальний перетворювач тиску підключений безпосередньо до поїзної магістралі для вимірювання тиску. Деформація механізму ручного гальма кореляційна з включенням/вимиканням ручного гальма. Зсув надресорної балки/бічної рами вимірюють та за допомогою використання даних жорсткості пружини перетворюють зсув у навантаження. Вимірюють відносне положення надресорної балки/бічної рами. Навантажене положення визначають за допомогою емпіричних даних або жорсткості пружини. UA 113885 C2 Вимірюваний параметр Температура внутрішньої оболонки Положення надресорної балки Прискорення бруса Прискорення перехідника Радіальне прискорення осі Прискорення перехідника Акустичні характеристики перехідника Температура Тип датчика Вихідні дані Евристична процедура Визначають температуру поверхні Температура внутрішньої оболонки вагона-цистерни, при Зовнішній датчик вантажу у цьому температура вантажу може бути температури вагоні-цистерні оцінена за допомогою теоретичних законів теплопровідності/конвекції. Кінцевий вимикач встановлений на бічній Вагон порожній/ рамі та приводиться в дію, коли положення Кінцевий вимикач повний надресорної балки/бічної рами перебуває в навантаженому стані. Збирають дані про ударне навантаження. За допомогою емпіричних даних може бути обчислена модальна матриця впливів для різних типів зчеплення, яка визначає відношення даних про ударне навантаження Ударна сила, та вихідних даних. За допомогою здійснення Акселерометр що діє на БПФ над вибірковими даними та множення зчеплення обігу модальної матриці одержуємо вхідні дані в частотній області. Ці вхідні дані можуть бути перетворені в тимчасову область для одержання ударної сили, що діє на зчеплення. Встановлений на перехідник акселерометр може бути використаний для відбору динамічних даних підшипника. БПФ може Індикатор бути застосований до наборів даних і його Акселерометр відмови дані нанесені на графік за часом для підшипника ізолювання основних мод і будь-якого зсуву або відносного посилення. Посилення на частоті кочення вказує на ймовірну відмову. Встановлений на осі акселерометр може бути використаний для вимірювання радіального прискорення. Радіальне Швидкість Акселерометр прискорення може бути перетворене у трансп. засобу швидкість транспортного засобу за допомогою елементарної динаміки з використанням діаметра колеса й осі. Встановлений на перехідник акселерометр може бути використаний для відбору динамічних даних підшипника. Куртозис Відмова може бути обчислений як індикатор Акселерометр підшипника ушкодження підшипника. Куртозис вимірюють у тимчасовій області, і він вимагає обчислення імовірнісної щільності розподілу. Вибіркові акустичні дані можуть бути використані для характеристики акустичного П'єзоелектшуму або акустичної емісії, при цьому ричний датчик, Відмова зазначені дані можуть бути числом мікрофон і підшипника перевищуючих поріг імпульсів і амплітуди. акселерометр Необхідні емпіричні дані від несправних підшипників. Датчик температури може бути використаний для вимірювання температури поверхні резервуара під тиском (системи Датчик Тиск вантажу/ трубопроводів, цистерни та т.п.). Рівняння температури рідини для теплопровідності можуть бути використані для перетворення температури поверхні в температуру рідини. За 7 UA 113885 C2 Вимірюваний параметр Переміщення Тип датчика Датчик переміщення Вихідні дані Ударні сили, що діють на зчеплення Число обертів Індуктивний на хвилину осі датчик Прискорення перехідника Акселерометр Виявлення ушкодження шляху Прискорення перехідника Акселерометр Виявлення рискання візка Температура колеса ІЧ-датчик температури (інфрачервоний) Температура обода колеса Наближення Ультразвуковий датчик Повний/ порожній Деформація Динамометричний датчик Переміщення Герконовий вимикач Завантаження вагона Включення/ вимикання ручного гальма Прискорення надресорної балки Акселерометр Прискорення люка 5 Швидкість трансп. засобу Акселерометр Кути візка нахилу Нахил люка Евристична процедура допомогою опублікованих даних для робочої рідини можна здійснити перетворення температури в тиск. Переміщення зчеплення вимірюють та корелюють з силою за допомогою кривих сила – змикання. Індуктивний датчик відстані, звернений до осі, може генерувати сигнал у відповідь на збудливе кільце на осі, при цьому зазначений сигнал може бути перетворений у швидкість транспортного засобу з використанням значень діаметрів колеса й осі. Датчик установлюють на перехідник або інший компонент візка для відбору динамічних даних. Імовірнісна щільність розподілу та куртозис можуть бути обчислені зі зазначених даних. Високе значення куртозиса або імпульсивність будуть вказувати на дефекти шляху. Необхідна функція перетворення, що зв'язує вхідні дані колеса з перехідником, при цьому вона може бути визначена емпірично або шляхом створення теоретичної моделі. Датчик може бути встановлений на перехідник або інший компонент візка для відбору динамічних даних. Простий алгоритм може використовувати БПФ для ізолювання відомих частот рискання. Складніші алгоритми можуть виявити удари реборд за допомогою тимчасових рядів даних. Температуру колеса корелюють з температурою обода за допомогою емпіричних даних. Ультразвуковий датчик може бути використаний для визначення присутності вантажу у вагонах-цистернах, критих товарних вагонах, критих хопер-вагонах і т.п. Динамометричні датчики, встановлені в множині місць на візку. Положення ланцюга ручного гальма визначають та корелюють з включенням/ вимиканням. За допомогою тривісного акселерометра, прикріпленого до надресорної балки, гравітаційне поле може бути використане для вимірювання відповідних кутів крену, рискання та тангажа відносно координат, пов'язаних із Землею. Акселерометр вимірює відносний нахил люка відносно координат, пов'язаних із Землею. Як показано на Фіг. 6, БУЗ 32 також передає дані та сигнали тривоги у віддалене місце розташування, тобто в мобільну базову станцію 42, встановлену в поїзді, як правило, у локомотиві, і/або в стаціонарну, наземну базову станцію 44. Дані та/або сигнали тривоги можуть бути передані від наземної базової станції 44 у мобільну базову станцію 42. БУЗ 32 може бути постійно зв'язаний за дротовим або бездротовим зв'язком з мобільною базовою станцією 42, 8 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 яка може зв'язуватися з наземною базовою станцією 44 за допомогою стільникової мережі зв'язку, за допомогою супутника або інших добре відомих засобів. Дані, зібрані вузлами 10 зчитування можуть бути послані базовій станції 44 для проведення аналізу та здійснення додаткових дій. Евристичні процедури, наведеніу представленій вище таблиці, можуть бути здійснені або за допомогою мобільної базової станції 42, або за допомогою наземної базової станції 44. Крім того, кожна зі станцій 42,44 може застосовувати евристичні процедури для всього поїзда, щоб здійснити прогноз імовірних відмов для всього поїзда або відстеження тенденцій для всього поїзда, при цьому одиночний БУЗ 32 може бути нездатний зробити це, тому що він має дані, що надійшли тільки від одного залізничного вагона 38. При виявленні позаштатної ситуації попередження переважно надходить у блок відображення, встановлений у локомотиві 46 або в наземній базовій станції 44. Будь-який стандартний блок відображення типу, встановлюваного в мобільній базовій станції 42, наприклад, у локомотиві, може бути використаний. Пристрої зв'язку, як відомо з рівня техніки, зв'язуються з базовою станцією 44 через супутник, і блоки відображення відображають попередження для машиністів. Дисплей може відображати вхідні попередження в супроводі звукового сигналу тривоги, при цьому вони повинні бути підтверджені та скасовані машиністом. Для кожного типу попередження передбачені практичні рекомендації, які розроблені виходячи з вимог конкретної залізничної мережі, і яким машиніст повинен слідувати при появі попередження. Дія, яка повинна бути зроблена машиністом, варіюється на підставі небезпеки попередження. Попередження також можуть бути послані електронною поштою або розміщені на веб-сайті. Якщо встановити порогові значення подачі сигналів тривоги в локомотив докритичними, то це, швидше за все, спричинить зайві зупинки і затримки. Отже, попереджувальні повідомлення вибирають таким чином, щоб тільки потребуючі вживання заходів повідомлення надходили в локомотив 46, тобто тільки повідомлення, аварійні рівні яких вимагають від локомотивної бригади прийняття дій, як правило, передають локомотивній бригаді. Крім того, замість того, щоб вимагати зупинки поїзда на магістралі, деякі попередження можуть бути спрямовані на накладення на місці експлуатаційних обмежень. Наприклад, при використанні багатоярусних аварійних рівнів на поїзд можуть бути накладені обмеження швидкості руху, щоб зазначений поїзд міг проїхати на бічну гілку або в інше відповідне місце зупинки, що дозволить продовжити рух на магістралі без невиправданих затримок або витрат. Проте, низькорівневі (Рівень 1/стадія 1) попередження як і раніше можуть контролюватися базовою станцією 44 для того, щоб прийняти рішення стосовно повторних перевищень порога температури та/або подій, що мають тенденцію, які можуть свідчити про можливу несправність, хоч і не близьку. Як приклад розглянемо контроль колісних підшипників. Оскільки мета полягає в здійсненні контролю стану підшипника під час руху, то дані, які зібрані при перебуванні залізничних вагонів 38 у нерухомому стані, не впливають на визначення стану підшипника. Отже, коли залізничний вагон перебуває в нерухомому стані, зазначені дані можуть бути заблоковані для того, щоб заощадити електроенергію й усунути передачу пошуків показань температури. У зв'язку з цим, дані зберігають у БУЗ 32 і передають у базову станцію 42, 44 тільки при виявленні корисних даних. Три умови, які можуть визначити "цікаві" або "корисні" дані, включають: 1. Події "Наявність перепаду"; 2. Події "Перевищення температури зовнішнього середовища"; і 3. "Температурні аномалії вузла". Подія "Наявність перепаду" існує тоді, коли перепад температур уздовж будь-якої осі більше або дорівнює встановленій змінній. Подія "Перевищення температури зовнішнього середовища" виникає тоді, коли будь-яке значення температури підшипника перевищить значення, що надійшло від вузла для визначення температури зовнішнього середовища, на встановлену константу. Температурна аномалія вузла виникає тоді, коли будь-який канал даних, що відноситься до підшипника або зовнішнього середовища, не передає допустимих значень температури, незважаючи на те, що інші канали здійснюють збір даних належним чином після відповідного періоду часу. Затримка дає системі можливість усунути можливі помилки зв'язку. БУЗ 32 продовжуватиме збирати та зберігати значення температури, що надходять від інших підшипників, навіть якщо повний набір даних повинен бути зібраний і в одному або декількох каналах має місце втрата даних. Блокування даних підтверджується за допомогою спостереження за тим, як дані температури сходяться до температури зовнішнього середовища (поїзд зупинився) перед зупинкою реєстрації. Розбіжні значення температури показують підшипники, що генерують 9 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 тепло, після чого поїзд знову почне рух. Багаторівневі сигнали тривоги та відповіді Нижче представлені приклади різних рівнів сигналів тривоги на підставі небезпеки та відповідна відповідь: Стадія 1: "Сигнал тривоги, викликаний підвищенням температури підшипника"; - сигнал тривоги надходить тільки у базову станцію; - використовується для направлення рекомендацій та ідентифікації повторних перевищень; Стадія 2: "Сигнал тривоги, викликаний перепадом на осі": подається тоді, коли температура одного підшипника перевищує на задане значення температуру іншого підшипника на одній і тій самій осі; - дії: зупинка поїзда, перевірка цапфи підшипника, від якого надходить сигнал тривоги. Пошук яких-небудь ознак того, що підшипник "відходить" від осі, мастило видалене або підшипник ушкоджений. - продовжувати рух із заздалегідь заданою зниженою максимальною швидкістю доти, поки в кінцевий пристрій, встановлений в локомотиві, не надійде повідомлення "Скасування тривоги" стадії 2; - якщо повідомлення "Скасування сигналу тривоги" стадії 2 надійшло в кінцевий пристрій, встановлений в локомотиві, продовжувати рух згідно з приписом; Стадія 3: "Сигнал тривоги, викликаний перевищенням температури зовнішнього середовища": подається тоді, коли температура будь-якого підшипника вище на заздалегідь задану величину температури зовнішнього середовища; - дія: зупинка поїзда, перевірка цапфи підшипника, від якого надходить сигнал тривоги. Пошук яких-небудь ознак того, що підшипник "відходить" від осі, мастило видалене або підшипник ушкоджений; - продовжувати рух із заздалегідь заданою зниженою максимальною швидкістю доти, поки в кінцевий пристрій, встановлений в локомотиві, не надійде повідомлення "Скасування тривоги" стадії 3, після чого швидкість може бути підвищена; - якщо зазначене повідомлення не зникає, може бути ухвалене рішення вилучити та замінити підшипник у відповідній точці зупинки; інакше, необхідно рухатися з низькою швидкістю для того, щоб знизити шанс деформації цапфи або катастрофічної відмови підшипника; - якщо повідомлення "Скасування сигналу тривоги" стадії 2 і стадії 3 надійшли в кінцевий пристрій, встановлений в локомотиві, продовжувати рух згідно з приписом; Стадія 4: "Критичний сигнал тривоги": є сигналом тривоги вищого рівня, що подається при заздалегідь заданій температурі підшипника; - Дія: зупинити поїзд, вилучити підшипник. Удосконалені алгоритми – поліпшення сигналів тривоги можуть бути виконані на підставі статистичних моделей, що описують характер зміни температури підшипників. Нижче докладно розглядаються приклади вдосконалень існуючого методу аналізу даних, тому що це відноситься до ідентифікації підшипників, які в "списку відстеження" на предмет погіршення параметрів/виникнення негативних тенденцій. Алгоритми Рівень 2. Алгоритми рівня 2 використовують дані температури, які збирали щохвилини при русі залізничного вагона протягом періоду з декількох днів безпосередньо перед цим аналізом. Якщо щонайменше чотири з наступних п'яти критеріїв будуть виділені для одного і того самого підшипника, попередження має бути відіслане операторові для планування технічного обслуговування для цього підшипника. Критерій 1 – Аналіз піків: підрахунок відсотка значень температури підшипника, що перевищують заздалегідь задане значення; - для кожного підшипника, підрахунок кількості показань температури, які перевищують заздалегідь задане значення; - виділення будь-якого підшипника з конкретним відсотком значень температури, що перевищують заздалегідь задане значення; Критерій 2 – Аналіз перевищення температури зовнішнього середовища: підрахунок відсотка значень температури підшипника, що перевищують задане значення над температурою зовнішнього середовища; - для кожного підшипника, підрахунок кількості показань температури, які перевищують задане значення над температурою зовнішнього середовища; - виділення будь-якого підшипника з конкретним відсотком значень температури, що перевищують задане порогове значення; Критерій 3 – Аналіз відхилення від середнього значення по вагону: обчислення середньої температури підшипника та стандартного відхилення для кожного підшипника у порівнянні з 10 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 середнім значенням температур підшипників для іншої частини вагона; - обчислення середньої температури за часовим інтервалом для кожного підшипника та середнього значення по вагону; - обчислення стандартного відхилення для кожної температури підшипника від середнього значення по вагону; - виділення будь-якого підшипника з конкретним стандартним відхиленням; Критерій 4 – Аналіз відхилення від середнього значення по вагонному парку: обчислення середньої температури підшипника та стандартного відхилення для кожного підшипника у порівнянні з середнім значенням температур підшипників для іншої частини вагонного парку; - обчислення середньої температури за часовим інтервалом для кожного підшипника та середнього значення по вагонному парку; - обчислення стандартного відхилення для кожної температури підшипника від середнього значення по вагонному парку; - виділення будь-якого підшипника з конкретним стандартним відхиленням; Критерій 5 – Аналіз швидкості зміни нагрівання: обчислення відсотка часу експлуатації, протягом якого відбувається швидке нагрівання підшипника; - обчислення лінійного наближення для ковзаючого вікна даних температури; - підрахунок кількості випадків, коли нахил кривої лінійного наближення перевищує конкретне порогове значення; - виділення будь-якого підшипника з конкретним значенням часу експлуатації, який характеризується нахилом кривої лінійного наближення, що перевищує вказане порогове значення; Алгоритми Рівень 3. Алгоритми рівня 3 використовують дані температури, які збирали щохвилини при русі залізничного вагона протягом попередніх 30 днів безпосередньо перед цим аналізом. Якщо підшипник віднесений до вищих п'яти відсотків щонайменше для чотирьох з п'яти критеріїв, то попередження відсилають операторові для планування технічного обслуговування для цього підшипника. Критерій 1 – Аналіз піків: підрахунок відсотка значень температури підшипника, що перевищують заздалегідь задане значення; - для кожного підшипника, підрахунок кількості показань температури, які перевищують заздалегідь задане значення; - розташування підшипника у порядковій таблиці, в яку занесені інші підшипники вагонного парку; - виділення вищого відсотка підшипників у вагонному парку; Критерій 2 – Аналіз перевищення температури зовнішнього середовища: підрахунок відсотка значень температури підшипника, що перевищують задане значення над температурою зовнішнього середовища; - для кожного підшипника, підрахунок кількості показань температури, які перевищують задане значення над температурою зовнішнього середовища; - розташування підшипника у порядковій таблиці, в яку занесені інші підшипники вагонного парку; - виділення вищого відсотка підшипників у вагонному парку; Критерій 3 – Аналіз відхилення від середнього значення по вагону: обчислення середньої температури підшипника та стандартного відхилення для кожного підшипника у порівнянні з середнім значенням температур підшипників для іншої частини вагона; - обчислення середньої температури за часовим інтервалом для кожного підшипника та середнього значення по вагону; - обчислення стандартного відхилення для кожної температури підшипника від середнього значення по вагону; - розташування підшипника у порядковій таблиці, в яку занесені інші підшипники вагонного парку; - виділення вищого відсотка підшипників у вагонному парку; Критерій 4 – Аналіз відхилення від середнього значення по вагонному парку: обчислення середньої температури підшипника та стандартного відхилення для кожного підшипника у порівнянні з середнім значенням температур підшипників для іншої частини вагонного парку; - обчислення середньої температури за часовим інтервалом для кожного підшипника та середнього значення по вагонному парку; - обчислення стандартного відхилення для кожної температури підшипника від середнього значення по вагонному парку; - розташування підшипника у порядковій таблиці, в яку занесені інші підшипники вагонного 11 UA 113885 C2 5 10 15 20 парку; - виділення вищого відсотка підшипників у вагонному парку; Критерій 5 – Аналіз швидкості зміни нагрівання: обчислення відсотка часу експлуатації, протягом якого відбувається швидке нагрівання підшипника; - обчислення лінійного наближення для ковзаючого вікна даних температури; - підрахунок кількості випадків, коли нахил кривої лінійного наближення перевищує конкретне граничне значення; - розташування підшипника у порядковій таблиці, в яку занесені інші підшипники вагонного парку; - виділення вищого відсотка підшипників у вагонному парку. Відповідно до іншого альтернативного варіанту здійснення даного винаходу один або декілька вузлів зчитування можуть бути розташовані в альтернативних корпусах або вбудовані в сам залізничний вагон. Відповідно до одного такого варіанту здійснення вузли зчитування можуть бути вбудовані у подушку перехідника, аналогічну подушці типу, розкритого у патентах США № 7,698,962 і № 7,688,218, розкриття яких посиланням включаються в цей документ, що також може бути пристосовано для застосування разом із даним винаходом. Різні варіанти здійснення даного винаходу були описані в контексті різних прикладів, проте, даний винахід не обмежується описаними прикладами. Фахівцю в даній області техніки зрозуміло, що може існувати безліч реалізацій, які знаходяться у межах обсягу даного винаходу, як описано у прикладеній формулі винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 1. Вимірювальний пристрій для здійснення контролю температури в залізничному вагоні, що містить: корпус, виконаний з можливістю встановлення на залізничний вагон; датчик температури; електричну схему, зв'язану із зазначеним датчиком температури для одержання інформації про виміряну температуру, при цьому зазначена електрична схема розташована всередині зазначеного корпусу; джерело живлення, електрично з'єднане із зазначеною електричною схемою для забезпечення живлення зазначеної схеми, при цьому вказане джерело живлення розташоване всередині зазначеного корпусу; щуп, розташований за межами зазначеного корпусу, при цьому щуп містить зазначений датчик температури та магніт, розташований так, щоб магнітно притягувати частину залізничного вагона, впритул з якою щуп буде розташований; і пристрій зв'язку, виконаний з можливістю здійснення передачі інформації про виміряну температуру, причому зазначений пристрій зв'язку розташований всередині зазначеного корпусу; причому споживання живлення зазначеним вимірювальним пристроєм керується шляхом переведення зазначеного вимірювального пристрою у черговий режим і періодичної активації зазначеного вимірювального пристрою для збору показань від зазначеного датчика температури та для передачі інформації щодо виміряної температури за допомогою зазначеної схеми зв'язку. 2. Система для здійснення контролю залізничного вагона, що містить: множину вимірювальних пристроїв, встановлених на залізничному вагоні для здійснення контролю параметрів або станів залізничного вагона, причому кожний із зазначених вимірювальних пристроїв є окремим один від іншого та містить датчик для здійснення контролю одного із зазначених параметрів або станів залізничного вагона; причому зазначена множина вимірювальних пристроїв включає в себе щонайменше один вимірювальний пристрій для визначення температури, що містить: корпус; датчик температури, який перебуває в тепловому контакті з предметом залізничного вагона, для якого здійснюється контроль температури, при цьому предмет знаходиться за межами зазначеного корпусу; електричну схему, зв'язану з зазначеним датчиком температури для одержання інформації стосовно виміряної температури, при цьому зазначена електрична схема розташована всередині вказаного корпусу; 12 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 джерело живлення, електрично з'єднане з вказаною електричною схемою для забезпечення живлення вказаної схеми, при цьому зазначене джерело живлення розташоване всередині зазначеного корпусу; і пристрій зв'язку, виконаний з можливістю здійснення передачі інформації стосовно виміряної температури за бездротовим зв'язком, причому вказаний пристрій зв'язку розташований всередині зазначеного корпусу; і блок управління зв'язком, встановлений на вказаному залізничному вагоні та виконаний з можливістю обміну даними за двостороннім бездротовим зв'язком з кожним вимірювальним пристроєм із зазначеної множини для одержання інформації від них, причому зазначений блок управління зв'язком містить пристрій бездротового зв'язку для передачі інформації стосовно контрольованого параметра або стану. 3. Система за п. 2, в якій зазначений блок управління зв'язком виконаний з можливістю визначення стану тривоги на підставі даних, зібраних двома або більше зазначеними вимірювальними пристроями. 4. Система за п. 3, в якій кожний вимірювальний пристрій із зазначеної множини виконаний з можливістю обміну даними з іншим вимірювальним пристроєм із зазначеної множини та з вказаним блоком управління зв'язком. 5. Система для контролю функціонування залізничного вагона, що містить: (а) один або декілька вимірювальних блоків, встановлених на вказаному залізничному вагоні, причому кожний із зазначених вимірювальних блоків здійснює контроль робочого параметра вказаного залізничного вагона, при цьому кожний із зазначених вимірювальних блоків містить датчик, джерело живлення, процесор, запам'ятовувальний пристрій, схему зв'язку, і програмне забезпечення, що зберігається у вказаному запам'ятовувальному пристрої та виконується зазначеним процесором, причому вказане програмне забезпечення здійснює функції збору даних від зазначеного датчика з періодичними інтервалами; і (b) блок управління зв'язком, встановлений на вказаному залізничному вагоні, причому зазначений блок управління зв'язком з'єднаний за допомогою бездротового зв'язку з одним або декількома зазначеними вимірювальними блоками; причому зазначений блок управління зв'язком застосовує евристичні процедури для аналізу даних, що надійшли від вказаного одного або декількох вимірювальних блоків (а), щоб визначити існування фактичної відмови, та (b) щоб попередити потенціальні або близькі відмови на підставі статистичного аналізу зазначених зібраних даних. 6. Система за п. 5, в якій зазначене визначення стану тривоги може бути виконане одним із зазначених вимірювальних блоків. 7. Система за п. 5, в якій зазначене визначення стану тривоги може бути виконане вказаним блоком управління зв'язком на підставі даних, зібраних двома або більше зазначеними вимірювальними блоками. 8. Система за п. 5, в якій кожний із зазначених вимірювальних блоків містить: (a) датчик; (b) джерело живлення; (c) процесор; (d) запам'ятовувальний пристрій; (e) схему зв'язку; і (f) програмне забезпечення, що зберігається у вказаному запам'ятовувальному пристрої та виконується зазначеним процесором, причому вказане програмне забезпечення здійснює функції збору даних від зазначеного датчика з періодичними інтервалами. 9. Система за п. 8, в якій зазначене програмне забезпечення додатково здійснює функцію: оцінки зібраних даних для визначення існування стану тривоги; і передачі зазначеного стану тривоги у блок управління зв'язком за допомогою вказаної схеми зв'язку; і керування споживанням живлення зазначеним вимірювальним блоком шляхом переведення зазначеного вимірювального пристрою у черговий режим і періодичної активації зазначеного вимірювального пристрою для збору даних від зазначеного датчика та для передачі інформації щодо зазначеного параметра у вказаний блок управління зв'язком за допомогою зазначеної схеми зв'язку. 10. Система за п. 5, в якій один або декілька зазначених вимірювальних блоків і зазначений блок управління зв'язком зв'язані один із одним за допомогою бездротового зв'язку й утворюють локальну бездротову мережу для зазначеного залізничного вагона. 13 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 11. Система за п. 10, в якій зазначена локальна мережа є чарунковою мережею, яка функціонує відповідно до протоколу чарункових мереж із синхронізацією за часом для забезпечення передачі даних між блоками. 12. Система за п. 10, в якій зазначений блок управління зв'язком зв'язаний за бездротовим зв'язком із блоками управління зв'язком на інших залізничних вагонах, утворюючи глобальну мережу. 13. Система за п. 5, що додатково містить базовий блок, причому зазначений базовий блок зв'язаний за бездротовим зв'язком із вказаним блоком управління зв'язком, при цьому базовий блок здійснює функції: (a) збору даних і сигналів тривоги, що надходять від зазначеного блока управління зв'язком; (b) відображення станів тривоги, виявлених зазначеним блоком управління зв'язком; і (c) визначення високорівневих сигналів тривоги на підставі даних і сигналів тривоги, що надійшли від зазначеного блока управління зв'язком. 14. Система за п. 13, в якій зазначений базовий блок зв'язаний за бездротовим зв'язком з множиною блоків управління зв'язком. 15. Система за п. 14, в якій зазначений базовий блок використовує розподілену обробку подій для здійснення аналізу тенденції зміни на підставі сигналів тривоги та даних, що надійшли від одного або декількох блоків управління зв'язком, щоб визначити необхідність подачі високорівневого сигналу тривоги. 16. Система за п. 14, в якій зазначений базовий блок застосовує евристичні процедури до даних, що надійшли від одного або декількох зазначених блоків управління зв'язком, щоб визначити необхідність подачі високорівневого сигналу тривоги. 17. Система за п. 16, в якій зазначений базовий блок і один або декілька зазначених блоків управління зв'язком зв'язуються один із одним за допомогою засобів супутникового зв'язку або засобів мережі стільникового зв'язку. 18. Система за п. 5, в якій зазначений датчик вибраний з групи, що, по суті, складається з датчиків температури, датчиків тиску, тензодатчиків, динамометричних датчиків, датчиків положення ручного гальма, магнітних датчиків, датчиків вібрацій, гіродатчиків, датчиків прискорення, датчиків на ефекті Холла, п'єзорезистивних напівпровідникових мікрофонів і вимикачів. 19. Система за п. 5, в якій дані та сигнали тривоги можуть бути передані від одного або декількох зазначених блоків управління зв'язком до встановленого на поїзді базового блока за допомогою встановленого за межами поїзда базового блока. 20. Система за п. 5, в якій зазначений сигнал тривоги визначений за допомогою розподіленої обробки подій на підставі порівняння поточних даних зі статистичними моделями поведінки. 21. Система за п. 5, в якій зазначені сигнали тривоги визначені на підставі порівняння зібраних на поточний момент даних з даними, зібраними за заздалегідь заданий попередній період часу. 22. Система за п. 5, в якій сигнал тривоги подається на підставі одного або декількох з наступних критеріїв: (а) заздалегідь заданий відсоток поточних показань даних перевищує допустимі пікові показання; (b) заздалегідь заданий відсоток поточних показань даних перевищує певне значення; (c) заздалегідь заданий відсоток поточних показань даних перевищує стандартне відхилення від показань для цього ж залізничного вагона; (d) заздалегідь заданий відсоток поточних показань даних перевищує стандартне відхилення від показань для всіх залізничних вагонів у парку; або (e) швидкість зміни поточних показань даних перевищує заздалегідь задане порогове значення. 23. Пристрій для здійснення контролю температури в залізничному вагоні, що містить: корпус, виконаний з можливістю встановлення на залізничний вагон; датчик температури, виконаний з можливістю перебування в тепловому контакті з предметом залізничного вагона, для якого здійснюється контроль температури, при цьому предмет знаходиться за межами зазначеного корпусу; електричну схему, зв'язану із зазначеним датчиком температури для одержання інформації про виміряну температуру, при цьому зазначена електрична схема розташована всередині зазначеного корпусу; джерело живлення, електрично з'єднане із зазначеною електричною схемою для забезпечення живлення зазначеної схеми, при цьому вказане джерело живлення розташоване всередині зазначеного корпусу; і 14 UA 113885 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 пристрій зв'язку, виконаний з можливістю здійснення передачі інформації про виміряну температуру, причому зазначений пристрій зв'язку розташований всередині зазначеного корпусу; причому споживання живлення зазначеним пристроєм для здійснення контролю керується шляхом переведення зазначеного пристрою для здійснення контролю у черговий режим і періодичної активації зазначеного пристрою для здійснення контролю для збору показань від зазначеного датчика температури та для передачі інформації щодо виміряної температури за допомогою зазначеної схеми зв'язку. 24. Пристрій контролю за п. 23, в якому щонайменше секція зазначеного датчика температури розташована за межами та віддалена від зазначеного корпусу для можливості контакту з поверхнею залізничного вагона, для якого здійснюється контроль температури. 25. Пристрій контролю за п. 23, в якому зазначена електрична схема виконана з можливістю застосування евристичних процедур для аналізу даних, що надійшли від зазначеного датчика температури, щоб визначити існування проблеми. 26. Система за п. 2, в якій зазначений блок управління зв'язком застосовує евристичні процедури для аналізу даних, що надійшли від вказаного одного або більше вимірювальних пристроїв (а), щоб визначити існування фактичної відмови та (b), щоб попередити потенціальні або близькі відмови на підставі статистичного аналізу зазначених зібраних даних. 27. Система за п. 2, що додатково містить другий зазначений датчик температури, встановлений на вказаному залізничному вагоні для здійснення контролю температури зовнішнього середовища, причому зазначена система використовує інформацію про температуру зовнішнього середовища, отриману від зазначеного другого датчика температури, для калібрування даних про температуру від першого датчика щодо контрольованого предмета залізничного вагона. 28. Система за п. 2, в якій зазначений блок управління зв'язком виконаний з можливістю передачі даних і сигналів тривоги у віддалене місце, що знаходиться за межами поїзда, частиною якого є залізничний вагон. 29. Система за п. 2, в якій споживання живлення кожного із зазначених вимірювальних пристроїв керується шляхом переведення кожного зазначеного вимірювального пристрою у черговий режим і періодичної активації зазначеного вимірювального пристрою для збору показань від зазначеного вимірювального пристрою та для передачі інформації щодо виміряного параметра або стану за допомогою зазначеної схеми зв'язку. 30. Система за п. 2, в якій зазначений блок управління зв'язком і зазначена множина вимірювальних пристроїв формують бездротову чарункову мережу для вказаного залізничного вагона. 31. Система за п. 5, в якій споживання живлення кожного із зазначених вимірювальних блоків керується шляхом переведення кожного вимірювального блока у черговий режим і періодичної активації зазначеного вимірювального блока для збору показань від зазначеного датчика та для передачі інформації за допомогою зазначеної схеми зв'язку. 32. Система за п. 5, в якій зазначений блок управління зв'язком виконаний з можливістю зв'язку з віддаленим місцем, розташованим за межами поїзда, частиною якого є залізничний вагон. 15 UA 113885 C2 16 UA 113885 C2 17 UA 113885 C2 18 UA 113885 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 19