Разработка бортовой системы вибродиагностики подшипников качения моторвагонного подвижного состава тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Баитов Александр Сергеевич

• Баитов Александр Сергеевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Баитов Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМ ВИБРОДИАГНОСТИКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ МОТОРВАГОННОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

1.1 Постановка задач и формирование структуры исследования

1.2 Анализ причин отказов подшипниковых узлов механической части моторвагонного подвижного состава

1.3 Исследование технологического процесса вибродиагностики и контроля технического состояния подшипников качения

1.4 Выводы по первой главе

2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ДАТЧИКА ВИБРАЦИИ

2.1 Экспериментальное исследование трехкоординатного датчика вибрации

2.2 Сравнительный анализ технических характеристик датчиков вибрации

2.3 Анализ электронного шума датчиков вибрации

2.4 Разработка метода калибровки трехкоординатного датчика вибрации

2.5 Выбор способа крепления датчиков к объектам контроля

2.6 Испытания трехкоординатного датчика вибрации при вибродиагностике электропоезда

2.7 Выводы по второй главе

3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВИБРОАНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

3.1 Численная модель вибродиагностики подшипников качения

3.2 Функции программного обеспечения для обработки вибросигнала

3.3 Выводы по главе

4 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА ВИБРОДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ МОТОРВАГОННОГО

ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

4.1 Построение механизмов и узлов связи бортовой системы вибродиагностики

4.2 Структура и состав элементов связи взаимодействия станционного и бортового оборудования системы

4.3 Организация точки доступа для системы на ядре радиосети LTE

4.4 Применение радиомодема бортовой системы вибродиагностики

4.5 Расчёт ресурсов сетей связи взаимодействия станционного и бортового оборудования

4.6 Функциональная схема бортовой системы вибродиагностики

4.7 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программный код программного обеспечения «Сигма

Спектр»

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Документы о внедрении и использовании результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка бортовой системы вибродиагностики подшипников качения моторвагонного подвижного состава»

ВВЕДЕНИЕ

Задачами Стратегического Направления в области цифровой трансформации транспортной отрасли Российской Федерации до 2030 года являются: цифро-визация пассажирских и грузовых перевозок, жизненного цикла инфраструктуры и транспортных средств; цифровизация управления транспортным комплексом; обеспечение безопасности на объектах критической информационной инфраструктуры в транспортной отрасли; повышение уровня технологического развития и декарбонизация транспортного комплекса [1].

Перспективные требования, предъявляемые к современному моторвагонно-му подвижному составу (МВПС), неразрывно связаны с Концепцией реализации комплексного научно-технического проекта «Цифровая железная дорога», в рамках дорожной карты программы «Цифровая экономика Российской Федерации», целями которой являются: необходимость определения перспективных технологий и направлений, позволяющих достичь результативных и рациональных эффектов, а также повышение конкурентоспособности и эффективности деятельности Открытого акционерного общества «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»), за счёт применения прорывных информационных технологий [1, 2].

Ключевыми тенденциями технологического развития подвижного состава, формирующими его «образ будущего», станет массовое внедрение передовых цифровых технологий, в том числе для прогнозирования эксплуатационного ресурса и автоматизации процессов управления жизненным циклом моторвагонного железнодорожного подвижного состава [3].

При этом в цифровой инфраструктуре отрасли отмечаются: высокий уровень проникновения широкополосного доступа в информационно-телекоммуникационную сеть Интернет, мобильной связи и высокий уровень развития центров хранения и обработки больших массивов диагностической информации, достаточных для внедрения и развития современных цифровых решений.

Проведение технического обслуживания и ремонта моторвагонного по-

движного состава будет осуществляться на основе мониторинга их технического состояния и эксплуатационного ресурса в режиме реального времени, а также его прогнозирования на базе предиктивного моделирования с использованием цифровых двойников [4].

Говоря о развитии технологий, необходимо рассматривать не только текущую ситуацию и степень технического развития, применяемых технологий в Российской Федерации, но и их перспективу. В холдинге Российские железные дороги, сформирована нормативно-правовая база, в области проектирования и производства моторвагонного подвижного состава, действуют Правила по его техническому обслуживанию и ремонту, на протяжении всего жизненного цикла. Вместе с тем, она актуализируется в связи с изменениями требований к подвижному составу и развитием технологий [5, 6].

Для холдинга ОАО «РЖД» технологическое развитие - это, прежде всего один из ключевых факторов формирования долгосрочных конкурентных преимуществ. И для формирования технологических заделов компании целесообразно определять приоритеты научно-технологического развития холдинга на срок 20 - 30 лет [3].

Следовательно, исследование, в области создания бортовых интеллектуальных систем вибродиагностического контроля подшипниковых узлов современного моторвагонного подвижного, позволяющих в режиме движения контролировать их техническое состояние является актуальной задачей [7, 8 - 12].

Актуальность темы исследования. По статистическим данным, за период с 2006 по 2019 гг., установлено, что 24 % отказов и неисправностей МВПС на сети железных дорог в ОАО «РЖД» возникают в узлах механической части, а 19 % отказов приходится на роликовый буксовый подшипник.

Существующий технологический процесс вибродиагностики подшипниковых узлов МВПС выполняется диагностическими приборами и комплексами при выполнении технического обслуживания и ремонта подвижного состава в ремонтных предприятиях (моторвагонных депо). Этот процесс имеет ряд ограничений при получении и обработке вибросигнала, что влияет на

качество и точность измерений. Применяемая технология вибродиагностического контроля технического состояния подшипниковых узлов механической части МВПС не позволяет контролировать техническое состояние в режиме эксплуатации. Измерительные датчики вибрации (пьезоэлектрические акселерометры) позволяют выполнять измерения только в одном вертикальном направлении. Организация технологического процесса требует существенных материальных, временных затрат и соответствующих компетенций персонала.

Представленная работа направлена на решение задачи по созданию бортовой системы вибродиагностики подшипников качения моторвагонного подвижного состава, позволяющей выполнять диагностические измерения технического состояния подшипниковых узлов в режиме движения поезда, совокупно с автоматизацией обработки диагностической информации и автоматической их передачей на ремонтное предприятие.

Степень разработанности темы. Исследования в области вибродиагностики подшипниковых узлов моторвагонного подвижного состава, роторных машин их обслуживанию и контролю технического состояния проводили: А. В. Барков [26 - 29], Н. А. Баркова [26, 27, 40], А. П. Буйносов [16 - 22, 54, 55, 59, 70, 71, 76, 88, 92, 102 - 104, 107], А. Н. Головаш [24, 35, 37, 67], А. В. Дороничев [32], А. Д. Звягин [33, 34, 76, 80], В. С. Наговицын [22, 23, 70], В. Ю. Тэттэр [38, 39], Е. И. Шкелев [100] и другие, а также зарубежные ученые, такие как М. Тейлор и Д. Тейлор.

Работы по определению технического состояния подшипниковых узлов подвижного состава проводились научными коллективами: ВНИИЖТ, ВНИКТИ, НИИТКД, ООО «НПЦ ПРОМТЕХ», АО «НИИАС», ПКБ ЦТ ОАО «РЖД», Ир-ГУПС, ОмГУПС, ПГУПС, РГУПС, РУТ (МИИТ), ПривГУПС, СГУПС, УрГУПС.

Значительный вклад в исследования в области повышения надежности железнодорожного подвижного состава, автоматизации и цифровизации процессов диагностического контроля, а также совершенствования методов в системах связи и передачи данных на железнодорожном транспорте в современных условиях внесли: О. С. Андрушко [123], В. И. Бобровский [124],

В. А. Васильев [76, 83, 88, 92 - 94, 102, 105, 106], В. А. Гапанович [22], И. К. Лакин [52, 58, 62 - 64, 69, 73 - 75], Я. А. Мишин [19, 21, 30], Д. С. Романенко [121], А. П. Семенов [52, 53, 56 - 58, 62, 64 - 67, 69, 72, 74, 75], М. В. Федотов [127 - 132] и другие ученые и специалисты.

Направление исследования: техническая диагностика подвижного состава и систем электроснабжения. Критерии оценки технического состояния подвижного состава и систем электроснабжения, железных дорог и метрополитенов. Автоматизация процессов технической диагностики и мониторинга технического состояния этих объектов, бортовые, мобильные и встроенные устройства диагностики (п. 3 паспорта научной специальности 2.9.3.).

Цель диссертационной работы. Разработать бортовую систему вибродиагностического контроля технического состояния подшипников качения моторва-гонного подвижного состава.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научные задачи:

1. Исследовать существующие способы диагностического контроля подшипниковых узлов моторвагонного подвижного состава.

2. Предложить способ выполнения вибродиагностического контроля подшипников качения моторвагонного подвижного состава.

3. Разработать программное обеспечение анализа и определения технического состояния подшипников качения.

4. Разработать функционал бортовой системы вибродиагностики подшипников качения моторвагонного подвижного состава.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Предложен способ выполнения вибродиагностического контроля, позволяющий диагностировать состояние подшипников качения моторвагонного подвижного состава в режиме эксплуатации.

2. Разработано программное обеспечение для обработки вибросигнала, позволяющее выполнять спектральный анализ уровней вибрации подшипников качения моторвагонного подвижного состава в пути следования.

3. Разработаны алгоритмы функционирования бортовой системы вибродиагностики подшипников качения при движении подвижного состава с автоматизацией процесса обработки и передачи диагностической информации.

Теоретическая и практическая значимость работы:

1. Установленный на буксовый узел электропоезда трехкоординатный датчик вибрации, позволяет выполнять измерения уровней вибрации подшипников качения в режиме движения моторвагонного подвижного состава.

2. Разработанное программное обеспечение позволяет выполнять спектральный анализ уровней вибрации и формировать диагностическую информацию о состоянии подшипников качения моторвагонного подвижного состава.

3. Разработанный функционал бортовой системы вибродиагностического контроля технического состояния подшипников качения моторвагонного подвижного состава позволяет выполнять диагностику подшипников, осуществлять передачу диагностической информации на специализированный сервер ремонтного предприятия с применением технологической беспроводной сети.

Методология и методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались: положения теоретической механики, методы спектрального и статистического анализа. Разработка численной модели виброанализа и контроля технического состояния подшипников качения, написанной на языке программирования Python, выполнено с использованием пакета Anaconda (стандарт в области разработки, тестирования и машинного обучения) и Jupyter Notebook (инструмент на основе браузера, предназначенный для интерактивного создания документов, сочетающий в себе пояснительный текст, математические вычисления и мультимедийный вывод результатов). Библиотеки NumPy и SciPy оптимизированы для работы с сигналами, фильтрами высокой и низкой частоты, полосовыми фильтрами, преобразованиями Фурье, Гильберта, поиском огибающей и спектра огибающей. Графическая визуализация диагностической информации осуществлялась с использованием библиотеки Matplotlib.

Построение интеллектуальной бортовой системы вибродиагностики подшипников качения выполнено с помощью программы для обработки диагности-

ческой информации систем контроля и диагностики технического состояния сложных механических систем, написанной на языке программирования Койт/Зауа„ Турв$>спр1.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

1. Способ выполнения диагностических измерений уровней вибрации, обработки и спектрального анализа диагностической информации, получаемой с подшипников качения при движении моторвагонного подвижного состава.

2. Программное обеспечение для идентификации дефектов подшипников качения моторвагонного подвижного состава на ранней стадии их развития.

3. Алгоритм передачи диагностической информации с бортовой системы моторвагонного подвижного состава на специализированный сервер ремонтного предприятия с применением технологической беспроводной сети связи.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационного исследования внедрены в моторвагонном депо Челябинск. Применение трехкоординатно-го датчика вибрации позволяет, получать диагностическую информацию о техническом состоянии подшипников качения в режиме эксплуатации электропоезда. Информация используется при спектральном анализе уровней вибрации подшипников качения колёсно-редукторного блока и при выполнении анализа отказов подшипников качения моторвагонного подвижного состава.

Степень достоверности результатов. Результаты исследования характеризуются корректностью формулировок поставленных задач, применения теоретических методов и специализированных программных пакетов, в сравнении с полученными практическими результатами экспериментальных исследований трех-координатного интеллектуального датчика вибрации при движении электропоезда. Адекватность и достоверность полученных результатов подтверждается расхождением экспериментальных расчетов с теоретическими в пределах 10 % по общему объёму в 1,62 тыс. единиц сигналов спектральных характеристик подшипников качения.

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационного исследования ежегодно докладывались и обсуждались на

Х международной научно-технической конференции «Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций» (Москва, 2019), XLIII научной конференции молодых ученых «Студент и научно-технический прогресс» (Челябинск, 2019), всероссийской научно-технической конференции «Транспорт Урала» (Екатеринбург, 2020), международной научно-методической конференции «Наука и образование: актуальные вопросы теории и практики» (Оренбург, 2021), международной научно-практической конференции «Интеграция, науки, общества, производства и промышленности: «Проблемы и перспективы» (Уфа, 2022), всероссийской научно-практической конференции «Наука и образование транспорту» (Самара, 2022), на постоянно действующем семинаре аспирантов УрГУПС (Екатеринбург, 2022), международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (Магнитогорск, 2023). Результаты диссертационной работы в полном объеме заслушаны и одобрены на расширенном заседании кафедры «Электрическая тяга», УрГУПС (Екатеринбург, 2024).

Публикации. Основные положения научно-квалификационной работы отражены в 12 печатных работах, в том числе четыре входят в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК по научной специальности 2.9.3., одна представлена в виде статьи в издании, индексируемом международной базой данной Scopus.

Структура и объем работы. Диссертация включает в себя введение, четыре главы, заключение, библиографический список из 132 наименований, 2 приложений. Основное содержание диссертации изложено на 113 страницах машинописного текста, в том числе 65 рисунков и 26 таблиц. Общий объем работы составляет 138 страниц.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМ ВИБРОДИАГНОСТИКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ МОТОРВАГОННОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

1.1 Постановка задач и формирование структуры исследования

Создание интеллектуальной системы вибродиагностики и контроля технического состояния подшипников качения моторвагонного железнодорожного подвижного состава, необходимо непосредственно на этапе проектирования и строительства моторвагонного железнодорожного подвижного состава.

В этом направлении есть ряд существенных преимуществ, в части сокращения или полном отсутствии необходимости затрат компании на приобретение диагностических комплексов и систем, их унификацию, метрологическую поверку и обслуживание. И ещё ряд сопутствующих расходов и затрат, таких как: организация диагностических испытаний в депо, заработная плата персонала, начальное и периодическое обучение, повышение квалификации персонала, производственные затраты, а также увеличенное время простоя подвижного состава на текущем обслуживании и ремонте.

Решив эту актуальную задачу, будет достигнута основная цель в повышении точности измерений, качества получаемого вибросигнала и как результат достоверность результатов о техническом состоянии подшипниковых узлов.

Создание бортовой системы вибродиагностики позволит пересмотреть подходы, принципы и идеологию осуществления контроля, диагностики и анализа технического состояния подшипниковых узлов моторвагонного подвижного состава, получить новую диагностическую информацию об изменениях и процессах в режиме реальной эксплуатации в динамике.

Перспектива предлагаемой к проработке темы, заключается также в использовании технологий «промышленного интернета вещей» посредством корпоративной сети РЖД 40/ЬТБ, которая в настоящее время развивается [8, 9].

В свою очередь, формирование цифровой базы длительного хранения технологических и диагностических параметров о техническом состоянии подшипниковых узлов моторвагонного подвижного состава откроет возможность создания цифровых двойников по всему парку подвижного состава [11].

В настоящее время общество стремится повышать скорости передвижения, как внутри агломераций, так и между крупными городами. Перед производителями моторвагонного подвижного состава ставятся амбициозные задачи, такие как повышение конструкционной скорости подвижного состава при безусловном соблюдении безопасности движения и комфорте [13].

Также, не маловажно отметить, что в настоящее время контракты на приобретение современного моторвагонного железнодорожного подвижного предусматривают условие, при котором производитель берет на себя функции по техническому обслуживанию и ремонту моторвагонного подвижного состава в течение всего срока жизненного цикла.

Таким образом, перед конструкторами и производителями подвижного состава ставятся задачи не только по сокращению расходов на техническое обслуживание и ремонт, но и по повышению уровня безопасности движения, снижению количества отказов и неисправностей узлов и деталей моторвагонного подвижного состава в пути следования [11, 14].

Поэтому целью настоящей работы является создание бортовой системы вибродиагностики подшипников качения моторвагонного подвижного состава.

Структурная схема и решение задач исследования представлена на рисунке 1.1.

Разработка бортовой системы вибродиагностики подшипников качения моторвагонного подвижного состава -► Анализ причин отказов узлов механической части моторвагонного подвижного состава

Постановка задачи, характеристика объекта исследования

Обзор научных работ по технической диагностике и виброакустическому мониторингу роторных машин и оборудования

Исследование технологического процесса вибродиагностики Экспериментальные испытания трех координатного датчика вибрации Численная модель вибродиагностики подшипников качения моторвагонного подвижного состава

Экспериментальное исследование датчика вибрации Создание опытного образца интеллектуального датчика вибрации

Анализ характеристик датчиков измерения уровней вибрации Испытания трех координатного датчика вибрации на испытательном стенде Разработка программного обеспечения для анализа, обработки виброакустических данных и выдачи технического заключения.

Интеграция радиоканалов передачи данных цифровой широкополосной системы на основе стандарта LTE с системой бортовой диагностики

Разработка метода калибровки датчика вибрации Испытания трех координатного датчика при ремонте электропоезда

Разработка подсистемы защиты информации регионального уровня

Выбор способа крепления датчиков вибрации к объектам контроля Испытания трех координатного датчика на электропоезде в режиме эксплуатации

Расчет ресурсов сетей связи для обеспечения взаимодействия станционного (серверного) и бортового оборудования

Разработка алгоритмов функционирования бортовой системы вибродиагностики подшипников качения

Рисунок 1.1 - Структурная схема исследования

1.2 Анализ причин отказов подшипниковых узлов механической части

моторвагонного подвижного состава

На основе статистического анализа комплексной автоматизированной системы учета, контроля устранения отказов технических средств и анализа их надёжности (КАСАНТ) в ОАО «РЖД», в период с начала эксплуатации системы КАСАНТ с 2006 по 2019 гг., были получена информация, о допущенных отказах технических средств на инфраструктуре РЖД по функциональному филиалу -Центральная дирекция моторвагонного подвижного состава (ЦДМВ) [15].

Анализ отказов электропоездов всех серий и индексов, рельсовых автобусов всех типов и модификаций на инфраструктуре железных дорог России по видам оборудования показал: всего допущено 8097 отказов всех категорий (1, 2 и 3 категорий), с общей продолжительностью задержки поездов на 4336,6 часов, из них: по электропоездам - 6877 отказов, по рельсовым автобусам - 1220 отказов.

Определены основные неисправности электропоездов и рельсовых автобусов, находящихся в зоне риска, где на механическую часть вагона и ее элементы приходится - 1970 отказов, из них: 1770 отказов - электропоезда, 200 отказов -рельсовые автобусы.

Среднее значение по количеству отказов моторвагонного подвижного состава на инфраструктуре ОАО «РЖД» зафиксировано на уровне 578 отказов в год, ежегодные значения показаны на диаграмме (рисунок 1.2).

921 901

Среднее

отказов в год - 578

количество

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 Рисунок 1.2 - Отказы и неисправности моторвагонного подвижного состава на

инфраструктуре ОАО РЖД по годам

После обработки информации в системе КАСАНТ и проведенного статистического анализа, определены узлы механического оборудования с наибольшей частотой возникновения отказов и неисправностей, показаны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Распределение отказов электропоездов и рельсовых автобусов го уз-

лам механической части

Наименование узла Количество отказов (дефектов), ед. Накопленная сумма отказов Процент отказов в общей сумме Накопленный процент отказов (дефектов)

Роликовый подшипник буксового узла 1551 1551 78,7 79

Корпус буксы электропоезда 222 1773 11,3 90

Зубчатая шестерня тягового редуктора электропоезда 46 1819 2,3 92

Зубчатое колесо тягового редуктора электропоезда 44 1863 2,2 95

Наружная карданная муфта тяговой передачи 43 1906 2,2 97

Зубчатая шестерня тягового редуктора рельсового автобуса 40 1946 2,0 99

Опорный подшипник тягового редуктора рельсового автобуса 24 1970 1,2 100

Итого 1970 - 100,0 -

Для оценки причинно-следственных связей, между отказами и узлами электропоездов и рельсовых автобусов воспользуемся анализом Парето, который позволит объективно представить и выявить проблемные основные дефекты (с наибольшей частотой возникновения) [16 - 19].

Закон Парето (принцип Парето, принцип 80/20) - эмпирическое правило, названное в честь итальянского инженера, экономиста и социолога Вильфредо Парето, в наиболее общем виде формулируется как, «20 % усилий дают 80 % результата, а остальные 80 % усилий - лишь 20 % результата».

Может использоваться как базовая установка в анализе факторов эффективности, какой-либо деятельности и оптимизации ее результатов: правильно выбрав минимум самых важных действий, можно быстро получить значительную часть

от планируемого полного результата, при этом дальнейшие улучшения неэффективны и могут быть не оправданы (согласно кривой Парето) [18].

Построенная столбчатая диаграмма, на которой каждому узлу соответствует свой столбец, высота которого равна количеству отказов (дефектов), показана на рисунке 1.3.

I

о

и

Узлы

Рисунок 1.3 - Диаграмма распределения отказов электропоездов и рельсовых автобусов по узлам механической части

По данным из таблицы 1.1, столбец «накопленный процент отказов» (дефектов) - строится графическая кривая (рисунок 1.4 - 1.6).

На полученных графиках, на уровне 80 % по оси ординат проведена горизонтальная прямая до пересечения с построенными кривыми и далее из точки пересечения построен перпендикуляр на ось абсцисс, после чего определена зона риска.

Из построенных диаграмм Парето видно, что в зоне риска находится такой дефект как повреждение роликов подшипника буксового узла электропоездов и рельсовых автобусов.

С целью уменьшения количества отказов и поддержания электропоездов и рельсовых автобусов в работоспособном состоянии требуется: выполнить анализ соответствия технологических процессов при ремонте и сборке узлов и деталей; исследовать существующие методы вибродиагностического контроля технического состояния подшипников качения электропоездов [18, 20 - 24].

Рисунок 1.4 - Диаграмма Парето по отказам (дефектам) узлов механической части

электропоездов и рельсовых автобусов

800 89.6% 93.5% 95.7% 97.4% 98.8% 99.6% 100.0%

100% 80% 60% 40% 20% 0%

Роликовый Бандаж Стопорная Безбандажное Ось колесной Бандажное

подшипник колесной пары планка цельнокатаное пары кольцо

буксового узла буксовой гайки колесо колесной пары

Рисунок 1.5 - Диаграмма Парето по отказам узлов механического оборудования

электропоездов

Бандаж колесной Роликовый пары подшипник

буксового узла

Безбандажное цельнокатаное колесо

Корпус буксы Ось колесной пары

Рисунок 1.6 - Диаграмма Парето по отказам узлов механического оборудования

рельсовых автобусов

1.3 Исследование технологического процесса вибродиагностики и контроля технического состояния подшипников качения

Основными узлами, определяющими надёжность и ресурс электропоездов и рельсовых автобусов, являются колёсно-моторные блоки, состоящие из тяговых электродвигателей, колесных пар, зубчатых передач и муфт.

В настоящее время в ОАО «РЖД» применяется планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта подвижного состава [5, 6, 25].

В соответствии требованиям, на базе моторвагонных депо, должны создаваться цеха (участки) диагностики для определения технического состояния, неисправностей и отказов оборудования и установления по результатам диагностирования вида, объёма, места ремонтных работ [6].

Техническое диагностирование решает следующие основные задачи: использование накопленной базы диагностической информации, проверку исправности узлов контроля и оборудования электропоезда, сбор исходной информации для прогнозирования остаточного ресурса узлов и элементов, выдачу рекомендаций по результатам диагностирования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Баитов Александр Сергеевич, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Распоряжение Правительства Российской Федерации № 3097-р от 3 ноября 2023 г. [Электронный ресурс] // - URL: http://government.ru/docs/all /150354 (дата обращения 19.09.2022).

2. Дорожная карта программы «Цифровая экономика Российской Федерации», утверждена Распоряжением Правительства Российской Федерации № 1632-р от 28.07.2017 г. [Электронный ресурс] // - URL: https://www.garant. ru /products/ipo/prime/doc/71634878 (дата обращения 21.09.2022).

3. Долгосрочная программа развития ОАО «РЖД» до 2025 года (Распоряжение ОАО «РЖД» № 466-р от 19.03.2019). - М.: ОАО «Российские железные дороги», 2019. - 135 с.

4. Концепция реализации комплексного научно-технического проекта «Цифровая железная дорога», утверждена распоряжением ОАО «РЖД» № 1285 от 05.12.2017 г. [Электронный ресурс] // - URL: https://3uch.ru/ textbooks/ndrs/greshes/trintrosean (дата обращения 22.09.2022).

5. Распоряжение ОАО «РЖД» «Об утверждении положения о планово-предупредительном ремонте моторвагонного подвижного состава открытого акционерного общества "Российские железные дороги" № 2585р от 19 декабря 2016 г. [Электронный ресурс] // - URL: https://base.garant.ru/71715440 (дата обращения 24.09.2022).

6. Распоряжение ОАО «РЖД» «Электропоезда. Общее руководство по техническому обслуживанию и текущему ремонту» № 2089р от 26.09.2011 г. [Электронный ресурс] // - URL: https://base.garant.ru/70885616 (дата обращения 24.09.2022).

7. Левин, Б. А. Цифровая железная дорога: Принципы и технологии / Б. А. Левин, В. А. Цветков // Мир Транспорта. - 2018. - Т. 16., № 3 (76). - С. 50-61.

8. Хатламаджиян, А. Е. Применение технологии интернета вещей для задач диагностики и управления на железнодорожном транспорте / А. Е. Хатламад-

жиян, В. В. Орлов, И. С. Николаев // В сборнике: Труды АО «НИИАС». Сборник статей. - М., 2021. - С. 118-124.

9. Баитов, А. С. Разработка прототипа бортовой системы контроля и вибродиагностики технического состояния подшипников качения тяговых электродвигателей локомотивов с использованием технологии промышленного Интернета вещей / А. С. Баитов // Студент и научно-технический прогресс: Сборник трудов XLШ научной конференции молодых ученых, Челябинск, 01 -30 апреля 2019 года / Ответственный за выпуск: М. А. Харламычева. - Челябинск: Челябинский государственный университет, 2019. - С. 396-401.

10. Буйносов, А. П. Вибродиагностика современного тягового подвижного состава / А. П. Буйносов, А. С. Баитов // Наука и образование транспорту. - 2022. - № 1. - С. 11-13.

11. Розенберг, Е. Н. Глобальные тренды развития интеллектуальных транспортных систем / Е. Н. Розенберг, А. С. Коровин // Автоматика, связь, информатика. - 2018. - № 12. - С. 14-19.

12. Буйносов, А. П. Стендовая отработка алгоритмов диагностирования подшипников качения бортовой системы диагностики и прогноза остаточного ресурса основных и вспомогательных узлов МПВС / А. П. Буйносов, В. А. Васильев, А. С. Баитов // Интеграция науки, общества, производства и промышленности: проблемы и перспективы: сборник статей Международной научно-практической конференции, Иркутск, 25 февраля 2022 года. - Уфа: Общество с ограниченной ответственностью "Аэтерна", 2022. - С. 17-25.

13. Дзюба, Ю. В. Цифровая Железная Дорога. Технологический уровень / Ю. В. Дзюба, А. А. Павловский, В. И. Уманский // Перспективы науки и образования. - 2018. - № 1(31). - С. 208-213.

14. Кудряшов, С. В. Цифровые технологии в технической эксплуатации подвижного состава железных дорог / С. В. Кудряшов // II Международная конференция "Наука 1520 ВНИИЖТ": Загляни за горизонт": Сборник материалов конференции, Москва, 24-25 августа 2023 года. - Москва: АО "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта", 2023. - С. 140-146.

15. Комплексная автоматизированная система учета, контроля устранения отказов технических средств и анализа их надежности (КАСАНТ). [Электронный ресурс] // - URL: https://niias.ru/products-and-services (дата обращения 27.09.2022).

16. Буйносов, А. П. Анализ отказов узлов электропоездов постоянного тока на основе закона Парето / А. П. Буйносов, Д. Ю. Козаков // Научно-технический вестник Поволжья. - 2013. - № 4. - С. 120-123.

17. Буйносов, А. П. Применение пирамиды Генриха для оценки безопасности движения электропоездов / А. П. Буйносов, Д. Ю. Козаков // Научно-технический вестник Поволжья. - 2013. - № 6. - С. 178-181.

18. Буйносов, А. П. Выявление узлов и деталей электропоездов и рельсовых автобусов наиболее подверженных отказам / А. П. Буйносов, А. С. Баитов // Научно-технический вестник Поволжья. - 2019. - № 12. - С. 47-50.

19. Буйносов, А. П. Анализ отказов узлов электровозов постоянного тока на основе закона Парето / А. П. Буйносов, Я. А. Мишин // Научно-технический вестник Поволжья. - 2013. - № 2. - С. 97-100.

20. Буйносов, А. П. Основные причины интенсивного износа бандажей колесных пар подвижного состава и методы их устранения / А. П. Буйносов // Уральский гос. ун-т путей сообщ. - Екатеринбург: УрГУПС, 2009. - 223 с.

21. Буйносов, А. П. Повышение долговечности опорных цилиндрических роликовых подшипников тягового привода пассажирского электровоза / А. П. Буйносов, Я. А. Мишин // Научно-технический вестник Поволжья. - 2012. - № 6. - С. 151-154.

22. Буйносов, А. П. Методология развития систем мониторинга, диагностирования, обслуживания и ремонта подвижного состава / А. П. Буйносов, В. С. Наговицын, С. Л. Марулин // Научно-технический вестник Поволжья. - 2018. - № 11. - С. 110-113.

23. Гапанович, В. А. Некоторые вопросы управления ресурсами и рисками на железнодорожном транспорте на основе состояния эксплуатационной надежности и безопасности объектов и процессов (проект УРРАН) / В. А. Гапанович, А. М. Замышляев, И. Б. Шубинский // Надежность. - 2011. - № 1(36). - С. 2-8.

24. Наговицын, В. С. Совершенствование технической диагностики подвижного состава для повышения эффективности функционирования транспорта /

B. С. Наговицын, А. Н. Головаш // Транспорт. Экспедирование и логистика. -2001. - № 2. - С. 14.

25. Приказ Минтранса России от 23.06.2022 № 250 «Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации». [Электронный ресурс] // -URL: https://rostransnadzor.gov.ru (дата обращения 29.09.2022).

26. Барков, А. В. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации / А. В. Барков, Н. А. Баркова, А. Ю. Азовцев // Рекомендации для пользователей систем мониторинга и диагностики AO ВАСТ и Intelte ch Enterprises, Inc. - СПб.: ВАСТ, 1997. - 186 с.

27. Барков А. В. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации / А. В. Барков, Н. А. Баркова, А. Ю. Азовцева // Учебное пособие. - СПб.: СПбМТУ, 2000. - 159 с.

28. Авторское свидетельство № 1141301 A1 СССР, МПК G01M 13/04. Способ вибрационной диагностики подшипника качения: № 3494653: заявл. 27.09.1982: опубл. 23.02.1985 / А. А. Александров, А. В. Барков, Е. С. Родионов; заявитель предприятие П/Я В-2156.

29. Патент № 2336512 C1 Российская Федерация, МПК G01M 13/04. Способ комплексной вибродиагностики подшипников качения и устройство для его осуществления: № 2006143733/28: заявл. 08.12.2006: опубл. 20.10.2008 / А. А. Ряб-цун, А. В. Барков, С. А. Рябцун.

30. Мишин, И. М. Инновации в техническом обслуживании и ремонте подвижного состава / И. М. Мишин // Железнодорожный транспорт. - 2021. - № 4. -

C. 75-77.

31. Мишин, Я. А. Повышение ресурса роликовых подшипников тяговых двигателей электровозов: специальность 05.22.07 "Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация": диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Мишин Ярослав Александрович, 2021. - 166 с.

32. Мотков, А. Г. Автоматизация и алгоритмизация метода выявления дефектов колец подшипников при импульсном воздействии / А. Г. Мотков // Современные технологии в атомной энергетике: сборник трудов III Всероссийской научно-практической конференции: в 3 томах, Балаково, 25 декабря 2017 года / Балаковский инженерно-технологический институт (филиал) Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ». Том 2. - Балаково: Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 2017. - С. 43-46.

33. Константинов, К. В. Вейвлет-технологии в области вибродиагностики объектов железнодорожного транспорта / К. В. Константинов, А. В. Дороничев // Транспорт Урала. - 2010. - № 1(24). - С. 39-42.

34. Звягин, А. Д. К вопросу создания бортовой системы диагностики колес-но-моторных блоков локомотивов / А. Д. Звягин, М. Н. Букин // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2006. - № 16. - С. 103-105.

35. Звягин, А. Д. Вибродиагностика колесных пар вагонов с кассетными подшипниками / А. Д. Звягин, А. О. Ваганов, А. Н. Григорьев // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2008. - № 25. - С. 41-53.

36. Головаш, А. Н. Опыт использования бортовых систем / А. Н. Головаш,

B. М. Бочаров, С. М. Кузнецов // Железнодорожный Транспорт. - 2009. - № 2. -

C. 38-39.

37. Головаш, А. Н. Совершенствование системы ремонта подвижного состава / А. Н. Головаш, Н. Б. Куршакова // Железнодорожный транспорт. - 2009. -№ 5. - С. 55-57.

38. Тэттэр, В. Ю. Вибродиагностика подшипников качения и зубчатых передач подвижного состава комплексом Прогноз-1 при переходе на ремонт по фактическому состоянию / В. Ю. Тэттэр, В. И. Щедрин // В сборнике: Разработка и исследование автоматизированных средств контроля и управления для предприятий железнодорожного транспорта: Межвуз. темат. сб. науч. тр. Омский государственный университет путей сообщения. - Омск, 1999. - С. 68-71.

39. Тэттэр, В. Ю. Эксплуатация комплекса вибродиагностики подшипников качения и зубчатых передач "Прогноз-1" на сети дорог / В. Ю. Тэттэр, В. И. Щед-

рин // В сборнике: Ресурсосберегающие технологии на предприятиях ЗападноСибирской железной дороги. Материалы научно-практической конференции. Омский государственный университет путей сообщения. - Омск, 1999. - С. 103-106.

40. Баркова, Н. А. Оптимизация методов диагностики подшипников качения по высокочастотной вибрации / Н. А. Баркова // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. - Ассоциация ВАСТ, 2002. - № 15.

41. Аблялимов, О. С. К диагностике технического состояния подшипников качения асинхронного тягового электродвигателя / О. С. Аблялимов, С. М. Азимов, Б. И. Гайратов // Надежность функционирования и информационная безопасность инфокоммуникационных, телекоммуникационных и радиотехнических сетей и систем: Материалы всероссийской научно-технической конференции, Омск, 25 октября 2019 года. - Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2019. - С. 227-234.

42. Кашка, В. С. Технологическое оборудование для диагностирования буксовых узлов колесных пар / В. С. Кашка // Труды Международной научно-практической конференции "Транспорт-2014": в 4-х частях, Ростов-на-Дону, 22-25 апреля 2014 года. Том Часть 2. - Ростов-на-Дону: Ростовский государственный университет путей сообщения, 2014. - С. 61-63.

43. Морозов, М. В. Организация вибродиагностики подшипников колесно-редукторного блока электровозов 2(3)ЭС5К в сервисных локомотивных депо / М. В. Морозов // Молодежная наука : Труды XXIV Всероссийской студенческой научно-практической конференции. В 4-х томах, Красноярск, 17 апреля 2020 года / Редколлегия: В.С. Ратушняк (отв. ред.) [и др.]. Том 2. - Красноярск: Красноярский институт железнодорожного транспорта - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения", 2020. - С. 133-138.

44. Быстрое преобразование Фурье. [Электронный ресурс] // - URL: https: / /ги.,шк1реё1а.о^^1к1/Быстрое_преобразование_Фурье (дата обращения 30.09.2022).

45. Денисюк, Ю. Ю. Вибродиагностирование электрических машин в условиях помех и неопределенностей / Ю. Ю. Денисюк // Вестник Гомельского госу-

дарственного технического университета им. П.О. Сухого. - 2011. - № 3(46). -С. 57-65.

46. Петров, И. В. Оценка достоверности различных способов измерения и обработки виброакустических характеристик при техническом диагностировании электрических машин / И. В. Петров // Вестник Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого. - 2014. - № 1(56). - С. 108-116.

47. Авторское свидетельство № 941866 A1 СССР, МПК G01M 13/04. Способ диагностики подшипников качения: № 3000632: заявл. 03.11.1980: опубл. 07.07.1982 / А. А. Акимов, А. С. Пилипченко, Г. Г. Баскаков; заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт машин для производства синтетических волокон.

48. Новожилов, В. А. Диагностика подшипников качения по результатам анализа высокочастотной вибрации / В. А. Новожилов, Ф. Б. Огурцов // Энергия 2009: материалы конференции, Иваново, 28 апреля 2009 года / Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». Том 2. - Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2009. - С. 77-78.

49. Инструкция по техническому обслуживанию и ремонту узлов с подшипниками качения локомотивов и моторвагонного подвижного состава ЦТ-330 от 11.06.1995. [Электронный ресурс] // - URL: https://rcit.su/techinfoN0.html (дата обращения 07.11.2022).

50. Инструкция ОАО «РЖД» «Проведение вибрационного диагностирования подшипников качения колесно-моторных, колесно-редукторных блоков, тяговых электродвигателей и колесных пар локомотивов». ПКБ ЦТ.25.0142. - М.: ОАО «Российские железные дороги», 2012. - 94 с.

51. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту «Узлы с подшипниками качения железнодорожного тягового подвижного состава» ПКБ ЦТ.06.0073 (Распоряжение ОАО «РЖД» №2747р от 12.12.2013). - М.: ОАО «Российские железные дороги», 2013. - 278 с.

52. Семенов, А. П. Обоснование необходимости систем диагностирования локомотивов / А. П. Семенов, И. К. Лакин // Мир транспорта. - 2020. - Т. 18, № 6(91). - С. 136-157.

53. Семенов, А. П. Организация управления жизненным циклом отечественных локомотивов / А. П. Семенов // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. - 2021. - № 1(49). - С. 62-71.

54. Буйносов, А. П. Автоматическая система бесконтактного измерения параметров бандажей колесных пар локомотивов / А. П. Буйносов, А. М. Кислицын // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2013. -№ 2(38). - С. 78-85.

55. Буйносов, А. П. Автоматизированный контроль параметров колесных пар тягового подвижного состава / А. П. Буйносов // Железнодорожный транспорт. - 2010. - № 7. - С. 52-53.

56. Семенов, А. П. «Цифровая» трансформация ремонтного производства локомотивов / А. П. Семенов, Д. В. Казарин, В. А. Смирнов // Материалы первой международной Научно-технической конференции «железнодорожный подвижной состав: проблемы, решения, перспективы»: материалы Первой Международной научно-технической конференции (Ташкент, 20-23 апреля 2022 г.)., Ташкент, 20-23 апреля 2022 года. - Ташкент: Ташкентский государственный транспортный университет (ТГТрУ), 2022. - С. 132-137.

57. Семенов, А. П. Комплексное диагностирование локомотивов / А. П. Семенов // Эксплуатация и обслуживание электронного и микропроцессорного оборудования тягового подвижного состава: Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Красноярск, 24-25 марта 2020 года / Под редакцией И. К. Лакина. - Красноярск: Акционерное общество "Дорожный центр внедрения Красноярской железной дороги", 2020. - С. 307-309.

58. Семенов, А. П. Разработка киберфизической модели системы управления жизненным циклом локомотива / А. П. Семенов, В. В. Семченко, И. К. Лакин // Локомотив. - 2021. - № 3(771). - С. 36-39.

59. Буйносов, А. П. Способ оценки достоверности результатов при проведении технической диагностики локомотивов / А. П. Буйносов, С. И. Лаптев // Научно-технический вестник Поволжья. - 2019. - № 1. - С. 43-46.

60. Тимофеева, Г. А. Статистический анализ в научных исследованиях: конспект лекций / Г. А. Тимофеева, А. В. Мартыненко // Екатеринбург: УрГУПС, 2014. - 80 с.

61. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. -М.: Издательство стандартов, 1989. - 12 с.

62. Лакин, И. К. Использование технологии "цифровой двойник" при управлении ремонтом локомотивов / И. К. Лакин, А. П. Семенов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2019. - № 3(63). - С. 89-98.

63. Лакин, И. К. Автоматизированная система управления эксплуатационным жизненным циклом локомотивов / И. К. Лакин, И. В. Пустовой, А. А. Абол-масов // Эксплуатация и обслуживание электронного и микропроцессорного оборудования тягового подвижного состава: Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Красноярск, 24-25 марта 2020 года / Под редакцией И.К. Лакина. - Красноярск: Акционерное общество "Дорожный центр внедрения Красноярской железной дороги", 2020. - С. 223-242.

64. Семенов, А. П. Система мониторинга локомотивного парка в компании "General Electric Transportation" / А. П. Семенов, И. И. Лакин // Локомотив. - 2021.

- № 7(775). - С. 35-37.

65. Семенов, А. П. Обеспечение эксплуатационной надежности поездов метрополитена на основе системы сбора, обработки и анализа диагностической информации / А. П. Семенов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. - 2014.

- Т. 14, № 2. - С. 98-104.

66. Семенов, А. П. Комплексные решения автоматизации технологических процессов диагностирования и ремонта подвижного состава / А. П. Семенов, С. В. Елисеев // Подвижной состав XXI века: идеи, требования,проекты: Материалы X Международной научно-практической конференции. - СПб, 2015. - С. 65-68.

67. На основе средств технического диагностирования и информационных технологий / А. С. Вайсбурд, А. Н. Головаш, А. П. Семенов, М. В. Лифанов // Железнодорожный транспорт. - 2012. - № 7. - С. 58-61.

68. Повышение качества ремонта и обслуживания подвижного состава путем организации и применения совершенных технологических процессов / А. А. Рауба, В. С. Смольянинов, А. В. Смольянинов, С. Г. Шантаренко // Совершенствование технологических процессов ремонта и эксплуатации подвижного состава: межвузовский тематический сборник научных трудов / Омский государственный университет путей сообщения. - Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2008. - С. 54-58.

69. Лакин, И. К. Роль цифровых двойников в управлении сервисным обслуживанием локомотивов / И. К. Лакин, А. П. Семенов, И. Ю. Хромов // Локомотив. - 2019. - № 6(750). - С. 41-42.

70. Буйносов, А. П. Структурная классификация средств диагностики тягового подвижного состава / А. П. Буйносов, В. С. Наговицын // Научно-технический вестник Поволжья. - 2012. - №6. - С. 326-329.

71. Буйносов, А. П. Техническая диагностика электроподвижного состава /

A. П. Буйносов, К. А. Стаценко. - Екатеринбург: УрГУПС, 2008. - 110 с.

72. Семенов, А. П. Цифровизация ремонтного производства тягового подвижного состава / А. П. Семенов, Д. В. Казарин // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. - 2020. - № 1(45). - С. 93-103.

73. Лакин, И. К. Умный локомотив: Диагностирование тяговых электродвигателей тепловозов с использованием методов машинного обучения / И. К. Лакин,

B. В. Павлов, В. А. Мельников // Транспорт Российской Федерации. - 2018. - № 1 (74). - С. 53-56.

74. Лакин, И. К. Цифровая трансформация управления ремонтом локомотивов / И. К. Лакин, А. П. Семенов // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. - 2019. - Т. 2. - С. 182-185.

75. Лакин, И. К. Цифровая трансформация управления ремонтом локомотивов с использованием технологии цифрового двойника / И. К. Лакин, А. П. Семе-

нов // Цифровизация транспорта и образования: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 125-летию железнодорожного образования в Сибири, Красноярск, 09-11 октября 2019 года. - Красноярск: Красноярский институт железнодорожного транспорта - филиал ФГБОУ ВО «Иркутский государственный университет путей сообщения», 2019. - С. 376-380.

76. Стендовая отработка алгоритмов диагностирования подшипников качения бортовой системы диагностики и прогноза остаточного ресурса основных и вспомогательных узлов МПВС / А. П. Буйносов, В. А. Васильев, А. С. Баитов, А. И. Иванов // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. - 2021. - № 3(51). - С. 40-49.

77. Звягин, А. Д. Система динамического мониторинга наиболее ответственных узлов и деталей пассажирского вагона / А. Д. Звягин, А. О. Ваганов, А. С. Трофимов // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2008. - Вып. 25. - С. 54-66.

78. Миронов, А. А. Теория и практика бесконтактного теплового контроля буксовых узлов в поездах / А. А. Миронов, В. Л. Образцов, А. Э. Павлюков // Екатеринбург: РПФ «Ассорти», 2012. - 396 с.

79. Волков, И. А. Разработка системы диагностики дефектов трущихся поверхностей подшипников буксовых узлов колесных пар грузовых вагонов / И. А. Волков, А. С. Трофимов // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2012. - Вып. 30. - С. 138-144.

80. Звягин, А. Д. К вопросу создания бортовой системы диагностики колес-но-моторных блоков локомотивов / А. Д. Звягин, М. Н. Букин // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2006. - Вып. 16. - С. 103105.

81. Dube Abhinay V., Dhamande L. S., Kulkarni P. G., Vibration based condition assessment of rollingelement bearings with localized defects // International journal of scientific & technology research. - Vol. 2. Issue 4. - April 2013. pg. 149-155.

82. Poddar S., Chandravanshi M. L. Ball Bearing Fault Detection Using Vibration Parameters // International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT) -Vol. 2. Issue 12. - December 2013. - pg. 1239-1244.

83. Ницкий, А. Ю. Интеллектуальные датчики вибрации и электронный шум / А. Ю. Ницкий, В. А. Васильев, А. В. Ерпалов, А. С. Баитов // Сборник докладов IX Международной научно-технической конференции «Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций» / под общ. ред. канд. техн. наук Д. В. Тарадая. - М.: ОАО «ВТИ», 2020. - С. 186-196.

84. Analog Devices' Press Releases. [Электронный ресурс] // - URL: www. anolog.com (дата обращения 19.01.2023).

85. Analog Devices' Data Sheets. [Электронный ресурс] // - URL: www.anolog .com (дата обращения 22.01.2023).

86. Analog Devices' Application Notes. [Электронный ресурс] // - URL: www. anolog.com (дата обращения 24.01.2023).

87. ГОСТ ISO 2954-2014. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Требования к средствам измерений. - М.: Стандартинформ, 2014. - 15 с.

88. Анализ электронного шума при вибродиагностике узлов моторвагонного подвижного состава / А. П. Буйносов, В. А. Васильев, А. В. Ерпалов, А. Ю. Ницкий, А. С. Баитов // Транспорт Урала. - 2020. - № 2(65). - С. 10-15.

89. Spectral Noise of Sensors for Diagnostic Stica of a Railway Mobile Composition / A. Buynosov, B. Sergeev, V. Lapshin, A. Baitov // Transportation Research Procedia, Novosibirsk, 25-29 мая 2020 года. - Novosibirsk, 2021. - P. 200-207.

90. Automatic Control of Pneumatic Networks of Railway Train / A. Buynosov, A. Alexandrov, A. Borodin, E. Fedorov // Transportation Research Procedia, Novosibirsk, 25-29 мая 2020 года. - Novosibirsk, 2021. - P. 274-282.

91. Pastukhov, K. Development of On-Board Systems of Predictive Diagnostics of Electric Rolling Stock Traction Motor / K. Pastukhov, S. Istomin, O. Yrasov // Networked Control Systems for Connected and Automated Vehicles: Conference proceed-

ings, St.Petersburg, 08-10 февраля 2022 года. Vol. 510-2. - Switzerland: Springer Nature Switzerland AG, 2023. - P. 147-156.

92. Буйносов, А. П. Использование ускорения свободного падения при калибровке виброакселерометров для диагностики узлов моторвагонного подвижного состава / А. П. Буйносов, В. А. Васильев, А. С. Баитов // Транспорт Урала. -2020. - № 3(66). - С. 32-35.

93. МЭМС-технологии и вибродиагностика энергетического оборудования ТЭС / В. А. Васильев, А. Ю. Ницкий, А. В. Ерпалов, С. А. Белоусова // Электрические станции. - 2019. - № 4(1053). - С. 52-56.

94. Принципы построения систем контроля энергетического оборудования с использованием интеллектуальных датчиков по стандарту IEEE 1451 / В. А. Васильев, Д. В. Тарадай, А. В. Ерпалов, А. Ю. Ницкий, Д. В. Мельков, В. И. Сирот-кин, С. А. Белоусова // Электрические станции. - 2019. - № 6. - С. 40-44.

95. ГОСТ ISO 16063-11-2013. Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара Часть 11. Первичная вибрационная калибровка методами лазерной интерферометрии. - М.: Стандартинформ, 2014. - 23 с.

96. ГОСТ ISO 16063-1-2013. Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 1. Основные положения. - М.: Стандартинформ, 2014. - 24 с.

97. ГОСТ ISO 16063-21-2013. Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 21. Вибрационная калибровка сравнением с эталонным преобразователем. - М.: Стандартинформ, 2014. - 27 с.

98. Новиков, В. Н. Оригинальная методика вибродиагностики узлов трения как составная часть технологии безызносной эксплуатации / В. Н. Новиков // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2011. - № 2. - С. 43-48.

99. Грушинский, Н. П. Основы гравиметрии. - М.: Наука, 1983 г. -

351 с.

100. Леньков, С. В. Определение максимальной частоты спектра сигнала при оцифровке в системе вибродиагностики / С. В. Леньков // Измерительная техника: ежемесячный научно-технический журнал / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. - М. - 2005 г. - №6 - С. 46-49.

101. Шкелев, Е. И. Система обработки данных для вибродиагностики подвижных объектов / Е. И. Шкелев, Н. Е. Земнюков // Датчики и системы. -2011. - № 12. - С. 15-19.

102. Буйносов, А. П. Применение датчиков вибрации при ремонтном цикле механической части электропоезда / А. П. Буйносов, В. А. Васильев, А. С. Баитов // Вестник транспорта Поволжья. - 2023. - № 4(100). - С. 7-11.

103. Буйносов, А. П. Алгоритмизация процесса расшифровки диагностической информации современных локомотивов / А. П. Буйносов, Д. Л. Худоя-ров, И. А. Тюшев // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2020. - № 4(53). - С. 9-11.

104. Буйносов, А. П. Развитие функциональных возможностей системы диагностики локомотивов / А. П. Буйносов, Д. Л. Худояров, И. А. Тюшев // Железнодорожный транспорт. - 2021. - № 2. - С. 60-63.

105. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023681252 Российская Федерация. Сигма спектр: № 2023680545: заявл. 09.10.2023: опубл. 11.10.2023 / А. И. Иванов, В. А. Васильев, А. С. Баитов; заявитель Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр «Сигма».

106. Численная модель диагностики подшипников качения / В. А. Васильев, А. Ю. Ницкий, А. И. Иванов, А. С. Баитов // Научный альманах. - 2023. -№ 12-4(110). - С. 10-18.

107. Буйносов, А. П. Перспективы использования корпоративных сетей 4G/LTE и облачных сервисов в технической диагностике подшипниковых опор электрических двигателей предприятий и подвижного состава / А. П. Буйносов, А. С. Баитов // Наука и образование: актуальные вопросы теории и практики: материалы Международной научно-методической конференции, Оренбург, 23 марта 2021 года / Оренбургский институт путей сообщения. - Оренбург: Оренбургский институт путей сообщения - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения", 2021. - С. 81-85.

108. Приказ Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ от 25 июня 2018 г. № 319 «Об утверждении Правил применения оборудования коммутации сетей подвижной радиотелефонной связи. Часть VII. Правила применения оборудования коммутации стандарта LTE». [Электронный ресурс] // - URL: https://www.garant.ru/products /ipo/prime/doc/71902572 (дата обращения 07.12.2022).

109. Приказ Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ от 29 октября 2018 г. № 572 «Об утверждении Правил применения базовых станций и ретрансляторов сетей подвижной радиотелефонной связи. Часть VI. Правила применения базовых станций и ретрансляторов сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта LTE и его модификации LTE-Advanced». [Электронный ресурс] // - URL: https://www. garant .ru/products/ ipo/prime/ doc/72013626 (дата обращения 09.12.2022).

110. Гельгор, А. Л. Технология LTE мобильной передачи данных: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки магистров "Техническая физика" / А. Л. Гельгор, Е. А. Попов; А. Л. Гельгор, Е. А. Попов; М-во образования и науки Российской Федерации, Санкт-Петербургский гос. политехнический ун-т, Нац. исслед. ун-т. - Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического ун-та, 2010. - 205 с.

111. Решение ГКРЧ от 11 сентября 2018 г. № 18-46-02 «О выделении полосы радиочастот 1785 - 1805 МГц для радиоэлектронных средств сухопутной подвижной службы для создания технологических сетей связи на железнодорожном транспорте». [Электронный ресурс] // - URL: https://base.garant.ru/72061770 (дата обращения 12.12.2022).

112. Приказ от 25 июня 2018 года № 319 «Об утверждении Правил применения оборудования коммутации сетей подвижной радиотелефонной связи. Часть VII. Правила применения оборудования коммутации стандарта LTE». [Электронный ресурс] // - URL: https://www.garant.ru/products/ipo /prime/doc/71902572 (дата обращения 24.12.2022).

113. Приказ Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ от 29 октября 2018 г. N 572 «Об утверждении Правил применения базовых станций и ретрансляторов сетей подвижной радиотелефонной связи. Часть VI. Правила применения базовых станций и ретрансляторов сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта LTE и его модификации LTE-Advanc ed». [Электронный ресурс] // - URL: https://base.garant.ru/72113626 (дата обращения 28.12.2022).

114. ГОСТ Р МЭК 62280-2017. Железные дороги. Системы связи, сигнализации и обработки данных. Требования к обеспечению безопасной передачи информации. [Электронный ресурс] // - URL: https:/ /docs.cntd.ru/document/1200146278 (дата обращения 29.12.2022).

115. ПНСТ 828-2023 Устройства и системы электросвязи для систем управления железнодорожным подвижным составом в автоматическом и дистанционном режимах. [Электронный ресурс] // - URL: https://docs.cntd.ru/ document/1302181139 (дата обращения 29.12.2022).

116. Временные технические требования к цифровой системе технологической радиосвязи на основе стандарта LTE, работающей в полосе частот 1795 - 1805 МГц от 25 декабря 2020 г. № ЦСС-2123.

117. Временные технические требования к абонентским устройствам стандарта LTE, предназначенным для использования на сети железных дорог ОАО «РЖД» от 02.08.2023 № 1426.

118. Порядок формирования идентификаторов радиоэлектронных средств базовых станций технологических сетей связи ОАО РЖД стандарта LTE от 11.01.2021 № ЦСС-3.

119. Рабочая документация «Модернизация радиосвязи на железнодорожной станции» 401903-01-ПД, альбом «СПД ОТН», разработчик Гипротранс-сигналсвязь - филиал АО «Росжелдорпроект» (дата разработки 20.02.2020).

120. Рабочая документация «Техническое перевооружение железнодорожной станции. Комплексная система автоматизации управления сортировоч-

ным процессом», альбом «Линейные сооружения», разработчик ОАО «Уралги-протранс» (дата разработки 23.12.2011).

121. Романенко, Д. С. Создание сетей широкополосного доступа на инфраструктуре ОАО «РЖД» на базе технологии LTE / Д. С. Романенко, Е. А. Русакова, В. А. Пискулин // Информационные технологии и когнитивная электросвязь: Тезисы докладов VI Всероссийской научно-практической конференции, Екатеринбург, 08 июня 2020 года. - Екатеринбург: УрТИСИ СибГУТИ, 2020. - С. 152157.

122. Цифровая железная дорога и переход от сети GSM-R к LTE-R и 5G-R - состоится ли он? / М. А. Шнепс-Шнеппе, Н. О. Федорова, Г. В. Суконников, В. П. Куприяновский // International Journal of Open Information Technologies. -2017. - Т. 5, № 1. - С. 71-80.

123. Дядюнов, А. Н. Определение зон распространения сигнала беспроводной мобильной сети стандарта LTE / А. Н. Дядюнов, А. Р. Кадырбаева // Информационные системы и технологии. - 2018. - № 2(106). - С. 79-84.

124. Андрушко О. С. Устройство кольцевой сети оперативно-технологической связи по волоконно-оптическим системам передачи на железнодорожном транспорте / О. С. Андрушко, И. Д. Блиндер, А. Н. Колесников // Патент на изобретение RU 2289208 C1, 10.12.2006. Заявка № 2005115714/09 от 24.05.2005.

125. Тихвинский, В. О. Сети мобильной связи LTE/LTE Advanc ed: технологии 4G, приложения и архитектура / В. О. Тихвинский, С. В. Терентьев, В. П. Высочин. - Москва: ООО "Издательский дом Медиа паблишер", 2014. - 384 с.

126. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022666964 Российская Федерация. Калькулятор расчета мощности базовой станции LTE нисходящей линии связи: № 2022665818: заявл. 25.08.2022: опубл. 12.09.2022 / В. И. Бобровский, В. О. Аксенов; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Сервисы телекоммуникационных сетей".

127. Федотов, М. В. О предрейсовом контроле локомотивов с использованием интеллектуального анализа данных / М. В. Федотов, Ю. В. Бабков, В. В. Грачев // Железнодорожный транспорт. - 2023. - № 6. - С. 25-29.

128. Оценка и прогноз изменения вязкости дизельного масла с использованием нейросетевых моделей / М. В. Федотов, Ю. И. Клименко, А. Л. Шарапов [и др.] // Железнодорожный транспорт. - 2022. - № 7. - С. 39-42.

129. Диагностирование газовоздушного тракта тепловозного дизеля с использованием интеллектуального классификатора / В. В. Грачев, М. В. Федотов, А. В. Грищенко [и др.] // Бюллетень результатов научных исследований. -2022. - № 2. - С. 124-140.

130. О развитии технической диагностики локомотивного оборудования / В. С. Коссов, М. В. Федотов, С. Н. Журавлев, Н. И. Бенькович // Железнодорожный транспорт. - 2021. - № 11. - С. 45-49.

131. Федотов, М. В. Предиктивная аналитика технического состояния систем тепловозов с использованием нейросетевых прогнозных моделей / М. В. Федотов, В. В. Грачев // Бюллетень результатов научных исследований. - 2021. -№ 3. - С. 102-114.

132. Диагностирование электронного оборудования локомотива с использованием интеллектуальных классификаторов / В. В. Грачев, М. В. Федотов, А. В. Грищенко [и др.] // ЕНгаш - 2023: сборник трудов XI Международного симпозиума, Санкт-Петербург, 31 мая-02 июня 2023 года / Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I. - Санкт-Петербург: ООО «ИПК «НП-Принт», 2023. - С. 134-145.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРОГРАММНЫЙ КОД ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

«СИГМА СПЕКТР»

Программный код:

from scipy import signal

from scipy.signal import butter, lfilter

from numpy import genfromtxt

from scipy.fft import fft, fftfreq

def butter_bandpass(lowcut, highcut, fs, order=5):

nyq = 0.5 * fs

low = lowcut / nyq

high = highcut / nyq

b, a = butter(order, [low, high], btype='band') return b, a

def butter_bandpass_filter(data, lowcut, highcut, fs, order=5): b, a = butter_bandpass(lowcut, highcut, fs, order=order) y = lfilter(b, a, data) return y def run():

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

from scipy.signal import freqz

from scipy.signal import hilbert

#desired cutoff frequencies (in Hz).

lowcut = 3000.0

highcut = 5000.0

#lowcut = 4000.0

#highcut = 6000.0

# Загрузка данных из CSV filename = 'c:/stend/Y_N600_F500.csv' #filename = 'c:/stend/Y_N600_F500_LUB.csv' #filename = 'c:/stend/Y_N1500_F500_LUB.csv' #filename = 'c:/stend/twin_Y_N600_F500_LUB.csv' filename = 'c:/stend/twin_Y_N1500_F500_LUB.csv' #filename = 'c:/stend/withoutCrack_Y_N600_F500_LUB.csv' #filename = 'c:/stend/withoutCrack_Y_N1500_F500_LUB.csv'

t = np.genfromtxt(filename, delimiter=',', usecols = (1), skip_header=1) t /= 1000000 # из микросекунд переводим в секунды x = np.genfromtxt(filename, delimiter=',', usecols = (2), skip_header=1) nsamples = x.size # кол-во точек = длине загруженного массива signal T = t[nsamples-1] # длительность - последняя точка в массиве времени fs = int (nsamples/T) #частота дискретизации

# Plot the frequency response for a few different orders. plt.figure(1)

plt.clf()

for order in [3, 6, 9]:

b, a = butter_bandpass(lowcut, highcut, fs, order=order) w, h = freqz(b, a, worN=2000)

plt.plot((fs * 0.5 / np.pi) * w, abs(h), label="order = %d" % order)

plt.plot([0, 0.5 * fs], [np.sqrt(0.5), np.sqrt(0.5)],

'--', label='sqrt(0.5)')

plt.xlabel('Frequency (Hz)')

plt.ylabel('Gain')

plt.grid(True)

plt.legend(loc='best')

#график исходного сигнала

plt.figure(2)

plt.clf()

plt.plot(t, x, label='Noisy signal')

#Filter a noisy signal. (Исходный сигнал (случайный) после фильтра)

y = butter_bandpass_filter(x, lowcut, highcut, fs, order=6)

plt.plot(t, y, label='Filtered signal ')

plt.xlabel('time (seconds)')

#plt.hlines([-a, a], 0, T, linestyles='--')

plt.grid(True)

plt.axis('tight')

plt.legend(loc='upper left')

#спектр отфильтрованного сигнала

y_fft = fft(y)

freqs = fftfreq(nsamples, 1.0/fs)[:nsamples//2]

plt.figure(3)

plt.clf()

plt.plot(freqs, 2.0/nsamples * np.abs(y_fft[0:nsamples//2])) plt.grid()

#огибающая отфильтрованного сигнала

analytic_signal = hilbert(y)

amplitude_envelope = np.abs(analytic_signal)

instantaneous_phase = np.unwrap(np.angle(analytic_signal))

instantaneous_frequency = (np.diff(instantaneous_phase) / (2.0*np.pi) * fs)

#график огибающей отфильтрованного сигнала

plt.figure(4)

plt.clf()

plt.plot(t, amplitude_envelope) plt.grid()

#спектр огибающей отфильтрованного сигнала env_fft = fft(amplitude_envelope) #3 графика спектра огибающей

# для изменения диапазона по частоте поменять нижний/верхний предел в 2х местах в [] скобках

# График в диапазоне частот от 5 Гц до 1000 Гц plt.figure(5)

plt.clf()

plt.plot(freqs[5:1000], 2.0/nsamples * np.abs(env_fft[5:1000])) plt.grid()

# График в диапазоне частот от 5 Гц до 200 Гц plt.figure(6)

plt.clf()

plt.plot(freqs[5:200], 2.0/nsamples * np.abs(env_fft[5:200])) #plt.plot(freqs[100:200], 2.0/nsamples * np.abs(env_fft[100:200])) plt.grid()

# График в диапазоне частот от 40 Гц до 80 Гц plt.figure(7)

plt.clf()

plt.plot(freqs[40:80], 2.0/nsamples * np.abs(env_fft[40:80]))

plt.grid()

plt.show()

run()

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ДОКУМЕНТЫ О ВНЕДРЕНИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ

ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

p/ö

ФИЛИАЛ ОАО «РЖД» ЦЕНТРАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ СВЯЗИ ЧЕЛЯБИНСКАЯ ДИРЕКЦИЯ СВЯЗИ

пл. Революции, 3, г. Челябинск, ¿54000, Тел.: [phone], факс: (ЗЫ) 268-49-77 E-mail: hq-cheinslBturwjzcl

„¿У» 0J »

На №_от._

Справка

о внедрении результатов диссертационного исследования Баитова A.C.

Результаты, полученные Байтовым /Александром Сергеевичем при выполнении диссертационного исследования на тему: «Усовершенствование системы вибродиагностики подшипников качения электропоезда», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по научной специальности 2.9.3 «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» направлены на организацию беспроводного канала передачи данных в сети технологической радиосвязи на основе стандарта L I E, с рабочим диапазоном частот 1785МГц- 1805МГц (Band 62) и скоростью передачи данных 12.5Мбит/с (канал вниз) и 6,25Мбит/с (канал вверх).

Разработанный метод передачи данных представляет практическую ценность, апробирован и может быть использован при организации «Системы внбродиагностики подшипников качения электропоезда»

По прибытию подвижного состава в зону покрытия сети, производится автоматическая беспроводная передача накопленных за период поездки диагностических данных на специализированный сервер, для последующей обработки информации.

Начальник Челябинской дирекции связи

В диссертационный совет 44.2.008.01 на базе ФГЪОУ ВО «Уральски й государствен н ый университет путей сообщения»

Исп. Власов И.Ю. теп.: 268-40-46

p/d

филиал оао «ржд» ЮЖНО-УРАЛЬСКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА

пл.Революции, 3 г. Челябинск, 454000, Тел.: [phone], факс: [phone], E-mail: ¡rrfo-yuzdgilsurw.ry, MWM.yuzd.rzd.ru

13 диссертационный совет 44.2.008.01 на базе ФГБОУ ВО «Уральский государственный университет путей сообщения»

На №

Технический акт внедрения

Результаты, полученные Байтовым Александром Сергеевичем при выполнении диссертационного исследования на тему: «Усовершенствование системы вибродиагностики подшипников качения электропоезда», внедрены в Южно - Уральской дирекции могорвагонного подвижного состава, во взаимодействии с инфраструктурой Челябинской Дирекции связи и обеспечении увязки с вычислительными (серверными) мощностями Челябинского Информационно - вычислительного 1 (ентра.

Результаты Усовершенствованной системы вибродиагностики используются при выполнении анализа отказов подшипников качения могорвагонного подвижного состава.

Направлены предложения в ОАО «РЖД» по включению результатов исследования в развитии цифровых технологий Департамента пассажирских перевозок, как элемента комплексного научно технического проекта «Цифровая железная дорога».

I лавный инженер Южно-Уральской железной дороги.

НП1 Беляев А.Е. Тел. [phone]