Diagnozowanie urządzeń sterowania ruchem kolejowym na przykładzie napędu zwrotnicowego

Abstract

The paper provides a description of concepts of a system intended for point machine diagnostics. The system in question is based on artificial intelligence methodology. It allows for collecting data from a specific, separated area or from the whole network on one server for processing by a fault detection program. The algorithms connected with such methods were used in the course of program development: a Ward's method, k-means method, a neural network of self-organizing feature map type (Kohonen network) method. The paper covers the aspects of railway infrastructure service support and the issues concerning safety and diagnostics of rail traffic control equipment. The principle of operation and designs of a number of point machine versions and rail turnouts used in Poland and over the world are presented in the paper. Based on the analysis, simulation and field tests of the point machines it was established that monitoring of the switching resistance force may be used as a symptom of a diagnostic nature for the purpose of monitoring and diagnostics of technical condition of the point machine -point circuit. A prototype of a system for monitoring the point machine - point circuit that is based on a measurement module was developed and tested at the laboratory and in the real operating conditions. The proposed monitoring system is based on simplified electro-mechanical models and the measurements of electric values.

W pracy przedstawiono koncepcje systemu diagnozowania napędu zwrotnicowego z zastosowaniem systemu opartego na metodach sztucznej inteligencji. System umożliwia gromadzenie danych z wydzielonego obszaru lub z całej sieci na jednym serwerze w celu ich przetworzenia przez program detekcji uszkodzeń. Przy budowie programu wykorzystano algorytmy związane z takimi metodami jak: metoda Warda, k-średnich i sieci neuronowej typu samoorganizującej się mapy cech (sieć Kohonena). W ramach pracy omówiono problematykę serwisowania urządzeń infrastruktury kolejowej oraz zagadnienia bezpieczeństwa i diagnostyki urządzeń sterowania ruchem kolejowym. Zaprezentowano zasadę działania i budowy, szeregu modeli napędów zwrotnicowych oraz rozjazdów kolejowych stosowanych w Polsce i na świecie. Na podstawie przeprowadzonych analiz, symulacji i badań eksploatacyjnych napędów ustalono, iż monitorowanie siły oporów przestawiania zwrotnicy, może posłużyć jako symptom diagnostyczny na potrzeby systemu monitorowania i diagnostyki stanu technicznego układu napęd-zwrotnica. Wykonano i przetestowano w warunkach laboratoryjnych oraz rzeczywistych, prototyp systemu monitorowania układu napęd - zwrotnica oparty o moduł pomiarowy. Zaproponowany system monitorowania oparto na uproszczonych modelach elektromechanicznych i pomiarach wielkości elektrycznych.