vestnikvniizhtВестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL2223-97312713-2560Joint Stock Company "Railway Research Institute"10.21780/2223-9731-2023-82-3-247-256https://elibrary.ru/efprsyvestnikvniizht-723Research ArticleАвтоматизация и управление технологическими процессами на железнодорожном транспортеAUTOMATION AND CONTROL OF TECHNOLOGICAL PROCESSES IN RAILWAY TRANSPORTРазработка перспективного алгоритма расчета и оценки геометрических параметров колесной пары в комплексе КОНЛОКDevelopment of an advanced algorithm for calculating and assessing the wheel pair geometry in the CONLOC systemhttps://orcid.org/0000-0002-9520-4596АдадуровА. С.AdadurovA. S.

Ададуров Александр Сергеевич - кандидат технических наук, генеральный директор, ВНИИЖТ-ИНЖИНИРИНГ; доцент, ПГУПС.

197022, Санкт-Петербург, пр. Медиков, д. 9Б; 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9

Author ID: 540870

Aleksandr S. Adadurov - Cand. of Sci. (Eng.), General Director, VNIIZhT-ENGINEERING; Associate Professor, Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University.

197022, St. Petersburg, 9B, Medikov Ave.; 190031, St. Petersburg, 9, Moskovskiy Ave.

Author ID: 540870

a.adadurov@vniizht-e.ruhttps://orcid.org/0009-0002-7511-7740СавельевИ. Ю.SavelevI. Yu.

Савельев Игорь Юрьевич - главный инженер, ВНИИЖТ-ИНЖИНИРИНГ.

197022, Санкт-Петербург, пр. Медиков, д. 9Б

Author ID: 1209857

Igor Yu. Savelev - Chief Engineer, VNIIZhT-ENGINEERING.

197022, St. Petersburg, 9B, Medikov Ave.

Author ID: 1209857

https://orcid.org/0000-0001-7340-9323ЧепулисМ. А.ChepulisM. A.

Чепулис Михаил Артемович - главный программист, НИАЦ ВНИИЖТ.

196128, Санкт-Петербург, ул. Благодатная, д. 10, стр. 1

Michael A. Chepulis - Chief Programmer, VNIIZhT Scientific Information and Analytics Centre.

196128, St. Petersburg, 10/1, Blagodatnaya St.

https://orcid.org/0000-0002-1156-2071АринушкинаК. Г.ArinushkinaK. G.

Аринушкина Ксения Геннадьевна - инженер-технолог, ВНИИЖТ-ИНЖИНИРИНГ; аспирант, СПбГУТ.

197022, Санкт-Петербург, пр. Медиков, д. 9Б; 193232, Санкт-Петербург, пр. Большевиков, д. 22, к. 1

Author ID: 1163437

Kseniya G. Arinushkina - Process Engineer, VNIIZhT-ENGINEERING; Postgraduate, Bonch-Bruevich St. Petersburg State University of Telecommunications.

197022, St. Petersburg, 9B, Medikov Ave.; 193232, St. Petersburg, 22/1, Bolshevikov Ave.

Author ID: 1163437

ВНИИЖТ-ИНЖИНИРИНГ; Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра IРоссияVNIIZhT-ENGINEERING; Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport UniversityRussian FederationВНИИЖТ-ИНЖИНИРИНГРоссияVNIIZhT-ENGINEERINGRussian FederationНаучный информационно-аналитический центр ВНИИЖТРоссияVNIIZhT Scientific Information and Analytics CentreRussian FederationВНИИЖТ-ИНЖИНИРИНГ; Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-БруевичаРоссияVNIIZhT-ENGINEERING; Bonch-Bruevich St. Petersburg State University of TelecommunicationsRussian Federation202330092023823247256Copyright © Ададуров А.С., Савельев И.Ю., Чепулис М.А., Аринушкина К.Г., 20232023Ададуров А.С., Савельев И.Ю., Чепулис М.А., Аринушкина К.Г.Adadurov A.S., Savelev I.Y., Chepulis M.A., Arinushkina K.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-vniizht.ru/jour/article/view/723Введение

Введение. Рассмотрен вопрос разработки нового, более современного математического аппарата в системе автоматизированного контроля геометрических параметров колесных пар подвижного состава измерительного комплекса КОНЛОК. В комплексе используются бесконтактные лазерные 2D-профилометры для измерения параметров колес локомотивов при постановке в депо и вагонов в процессе их эксплуатации на железнодорожной инфраструктуре.

Материалы и методы

Материалы и методы. Применены методы математического моделирования с алгоритмами описания и оценки профиля колеса с учетом дополнительных требований на гладкость и непрерывность используемых функций. Выполнен анализ данных, полученных при фиксации фактического состояния профилей поверхности катания колесных пар грузовых вагонов, результаты сравнены с эталонным состоянием профиля поверхности катания колеса по ГОСТ 10791-2011.

Результаты

Результаты. Разработан новый перспективный алгоритм описания и оценки профиля катания колеса. Точность измерения повышена за счет минимизации человеческого фактора, цифровизации технологических процессов и автоматизации контроля технического состояния подвижного состава в пути следования. Определены параметры профиля поверхности катания колеса грузового вагона с наработкой 450 тыс. км.

Обсуждение и заключение

Обсуждение и заключение. Представленный алгоритм обработки данных позволяет бесконтактно и автоматизированно измерять геометрические параметры колесных пар локомотивов и моторвагонного подвижного состава, а также пассажирских и грузовых вагонов в движении на основе полученных с лазерного профилометра данных, а также автоматизировать процесс составления отчета о результатах измерения, включая информацию об обследуемом объекте, и рекомендациях по принятию решения об отправке колеса в ремонт. Применение новых алгоритмов и современных технических средств позволяет получать точные и надежные данные о геометрических параметрах колесной пары, производить перспективный анализ износа колесной пары в эксплуатации без обязательного обмера ручными средствами измерения.

Introduction

Introduction. The authors examine the development of new, updated mathematics in the automated control of the geometry of rolling stock wheel pairs for the CONLOC measuring system. The system uses non-contact 2D laser profile gauges to measure the parameters of locomotive wheels when they are placed in a depot and cars during their operation on the railway.

Materials and methods

Materials and methods. The researchers apply mathematical models with algorithms for describing and assessing the wheel profile given additional requirements to the smoothness and continuity of the functions in use. The paper analyses actual data on the state of the tread profiles of wheel pairs of wagons, and compared the results with the reference state of the tread surface profile under GOST 10791-2011.

Results

Results. The authors develop a new promising algorithm for describing and assessing the wheel rolling profile and improved the measurement accuracy by reducing the human factor, digitalising processes and automating the monitoring of the health of rolling stock along the route. The research determine the parameters of the tread surface profile of a wagon wheel with an operating time of 450 thousand kilometers.

Discussion and conclusion. This data processing algorithm provides for non-contact and automated measurement of the geometry of wheel pairs of locomotives and multi-unit rolling stock, as well as passenger carriages and wagons in motion based on laser profile gauge data, as well as automated measurement reporting process, including information on the object under examination, and repair recommendations. The new algorithms and modern hardware provide accurate and reliable data on wheel pair geometry, predict the operating wear of the wheel pair without the need for manual measurements.

железнодорожный транспортколесная паралазерный профилометргеометрические параметры колесных пардефекты поверхности катания колесанеисправности колесных парКОНЛОКrailway transportwheel pairlaser profile gaugewheel pair geometrytread surface defectswheel pair malfunctionsCONLOCАвторы выражают благодарность рецензентам за полезные замечания, способствовавшие улучшению статьи.The authors express their gratitude to the reviewers for their constructive comments, improving the quality of the article.ReferencesВлияние структуры и механических характеристик колесных сталей на изнашивание и режимы восстановления профиля колесных пар / В. С. Кушнер [и др.]; под ред. И. А. Иванова, В. С. Кушнера. Омск: Омский гос. техн. ун-т, 2015. 224 с. EDN: https://www.elibrary.ru/vcbhmv.Kushner V. S., Krut'ko A. A., Vorobyov A. A., Gubenko S. I., Ivanov I. A., Kerentsev D. E. The influence of the structure and mechanical characteristics of wheel steels on the wear and recovery modes of the profile of wheel pairs. Omsk: Publishing house of OmSTU; 2015. 224 p. (In Russ.). EDN: https://www.elibrary.ru/vcbhmv.Повышение работоспособности колесных пар подвижного состава / О. С. Валинский [и др.]. Казань: Бук, 2022. 324 с. EDN: https://www.elibrary.ru/txahyi.Valinskiy O. S., Vorobyov A. A., Gubenko S. I., Ivanov I. A., Kerentsev D.E., Krotov S. V., et al. Improving the performance of wheel pairs of rolling stock. Kazan: Buk; 2022. 324 p. (In Russ.). EDN: https://www.elibrary.ru/txahyi.Ададуров А.С., Савельев И.Ю. Обзор существующих установок автоматизированного бесконтактного измерения геометрических параметров колесных пар // Транспорт Российской Федерации. 2022. № 3 (100). С. 48-51 EDN https://www.elibrary.ru/lmfxqq.Adadurov A. S., Saveliev I. Yu. Review of existing installations for automated contactless measurement of geometric parameters of wheel pairs. Transport of the Russian Federation. 2022;(3):48-51. (In Russ.). EDN https://www.elibrary.ru/lmfxqq.Ададуров А. С., Усмендеева А. Д. Система мониторинга состояния подвижного состава для формирования оптимизированных и сбалансированных планов ремонта и эксплуатации (часть 1) // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. 2018. №3(43). С. 66-71 EDN: https://www.elibrary.ru/xvvjad.Adadurov A.S., Usmendeeva A. D. The rolling stock condition monitoring system for the formation of optimized and balanced repair and maintenance plans (part 1). Vestnik Instituta problem estestvennykh monopoliy: Tekhnika zheleznykh dorog. 2018;(3):66-71. (In Russ.). EDN: https://www.elibrary.ru/xvvjad.Ададуров А. С., Тюпин С. В., Лапин А. М. Техническая диагностика колесных пар: современные методы и средства выявления дефектов // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. 2013. № 4 (24). С. 32-35 EDN: https://www.elibrary.ru/rittrj.Adadurov A.S., Tyupin S. V., Lapin A. M. Wheel set technical diagnosis: innovative methods of defect detection. Vestnik Instituta problem estestvennykh monopoliy: Tekhnika zheleznykh dorog. 2013;(4):32-35 (In Russ.). EDN: https://www.elibrary.ru/rittrj.Li C., Luo S., Cole C., Spiryagin M. An overview: modern techniques for railway vehicle on-board health monitoring systems. Vehicle System Dynamics. 2017;55(7):1045-1070. https://doi.org/10.1080/00423114.2017.1296963.Li C., Luo S., Cole C., Spiryagin M. An overview: modern techniques for railway vehicle on-board health monitoring systems. Vehicle System Dynamics. 2017;55(7):1045-1070. https://doi.org/10.1080/00423114.2017.1296963.Буйносов А. П. Разработка и аппаратная реализация прибора для измерения геометрических параметров бандажей колесных пар // Транспорт Урала. 2010. № 3. С. 64-68 EDN: https://www.elibrary.ru/mvlhyt.Buynosov A. P. Development and hardware realization of the device for geometrical parameters of wheel pairs bandages measurement. Transport of the Urals. 2010;(3):64-68. (In Russ.). EDN: https://www.elibrary.ru/mvlhyt.Буйносов А. П., Цихалевский И. С., Трофимов М. Н. Новый измерительный прибор // Локомотив. 1998. № 6. С. 40-41 EDN: https://www.elibrary.ru/yruwkf.Buynosov A. P., Tsikhalevskiy I. S., Trofimov M. N. The new measuring instrument. Locomotive. 1998;(6):40-41. (In Russ.). EDN: https://www.elibrary.ru/yruwkf.Репин М. Ю. Анализ приборов и устройств для контроля геометрических параметров бандажей колесных пар локомотивов // Научные революции: сущность и роль в развитии науки и техники: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Уфа, 20 января 2018 г. Уфа: Аэтерна, 2018. Ч. 2. С. 107-112 EDN: https://www.elibrary.ru/yozsov.Repin M. Yu. Analysis of equipment and devices for monitoring geometric parameters of locomotive wheel pairs bandages. In: Scientific revolutions: essence and role in the development of science and technology: Proceedings of the International Scientific and Practical Conference, 20 January 2018, Ufa. Ufa: Aeterna; 2018. Part 2. p. 107-112. (In Russ). EDN: https://www.elibrary.ru/yozsov.Комиссаров А. В., Григорьев К. В. Автоматизированный диагностический комплекс для измерения геометрических параметров колесных пар // Вагоны и вагонное хозяйство. 2011. № 3. С. 14-15 EDN: https://www.elibrary.ru/obfasb.Komissarov A. V., Grigoriev K. V. Automated diagnostic complex for measuring geometrical parameters of wheel sets. Vagony i vagonnoe hozyaystvo. 2011;(3):14-15. (In Russ.). EDN: https://www.elibrary.ru/obfasb.Нуриев А. Г., Чистяков Э. Ю., Битюцкий Н. А. Развитие использования дистанционных измерений по определению геометрических параметров колесных пар // Бюллетень результатов научных исследований. 2023. № 1. С. 7-18 https://doi.org/10.20295/2223-9987-2023-1-7-18.Nuriev A. G., Chistyakov E. Yu., Bityutskiy N. A. Development of the Usage of Remote Measurements to Define Wheelset Geometric Parameters. Byulleten' rezul'tatov nauchnykh issledovaniy. 2023;(1):7-18. (In Russ.). https://doi.org/10.20295/2223-9987-2023-1-7-18.Лексутов И. С., Клюка В. П. К возможности применения линейного сканера для создания средств технического контроля геометрических параметров продольного сечения поверхности катания колеса вагона // Известия Транссиба. 2022. № 3 (51). С. 51-63 EDN: https://www.elibrary.ru/tknmfx.Leksutov I. S., Klyuka V. P. To the possibility of using a linear scanner to create means of technical control of geometric parameters of the longitudinal section of the rolling surface of the railcar wheel. Journal of Transsib Railway Studies. 2022;(3):51-63. (In Russ.). EDN: https://www.elibrary.ru/tknmfx.Kutner M., Nachtsheim C., Neter J. Applied Linear Regression Model. 4th Edition. New York: McGraw Hill; 2004. 701 p.Kutner M., Nachtsheim C., Neter J. Applied Linear Regression Model. 4th Edition. New York: McGraw Hill; 2004. 701 p.Chow G.C. Tests of Equality Between Sets of Coefficients in Two Linear Regressions. Econometrica. 1960;28(3):591-605. https://doi.org/10.2307/1910133.Chow G.C. Tests of Equality Between Sets of Coefficients in Two Linear Regressions. Econometrica. 1960;28(3):591-605. https://doi.org/10.2307/1910133.Волков И. К., Зуев С. М., Цветкова Г. М. Случайные процессы: учеб. для втузов / под ред. В. С. Зарубина, А. П. Крищенко. 3-е изд., испр. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 447 с.Volkov I. K., Zuev S. M., Tsvetkova G. M. Random processes: coursebook for technical universities. 3rd ed., corrected. Moscow: Bauman MGTU Publishing; 2006. 447 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.