Розроблення системи автоматизованої діагностики стану деформації та віброприскорення несучих конструкцій залізничного транспорту

Abstract

У сучасному світі залізничний транспорт залишається одним із ключових елементів логістичної інфраструктури, особливо в аграрному секторі, де швидка та надійна доставка продукції відіграє критичну роль. Враховуючи, що значна частина вантажів транспортується саме залізницею, питання технічного стану її конструкцій набуває особливої актуальності. Будь-які деформації або порушення цілісності несучих елементів рухомого складу можуть призвести до серйозних техногенних наслідків, підвищених експлуатаційних витрат, аварій і загроз безпеці. Одними з найважливіших елементів залізничного господарства є несучі конструкції, зокрема рами, платформи, кузови вагонів і локомотивів. У процесі експлуатації вони постійно зазнають дії складних навантажень, включаючи вібрації та деформації, що з часом можуть спричинити втому матеріалу, мікротріщини й інші дефекти. Саме ці елементи стали об’єктом дослідження в межах цієї роботи. Існуючі методи контролю технічного стану часто передбачають зупинку рухомого складу, ручні огляди або використання стаціонарних лабораторій. Такі підходи є малоефективними в умовах інтенсивної експлуатації та великої кількості одиниць техніки. Це обумовлює необхідність упровадження сучасних автоматизованих систем технічної діагностики, які забезпечують безперервний моніторинг у реальному часі, швидке виявлення аномалій та зменшення простоїв обладнання. Актуальність теми полягає у необхідності підвищення ефективності діагностики технічного стану рухомого складу шляхом удосконалення алгоритмів обробки експериментальних даних про деформації та віброприскорення, що надходять із датчиків. Надійність та інформативність функціонування систем технічної діагностики значною мірою залежить не лише від апаратної частини, але й від ефективності методів аналізу, інтерпретації та візуалізації зібраної інформації. У межах цієї роботи було вдосконалено саме систему обробки даних для підвищення точності оцінки стану конструкцій. Мета дослідження – удосконалити систему обробки експериментальних даних у рамках автоматизованої діагностики стану несучих конструкцій залізничного транспорту за параметрами деформації та віброприскорення. Для досягнення мети поставлено такі завдання: – дослідити особливості конструкцій рухомого складу як об’єкта технічної діагностики; – проаналізувати сучасні методи збору та обробки сигналів від тензометрів і акселерометрів; – розробити структуру програмної реалізації обробки даних; – реалізувати алгоритми фільтрації, аналізу та збереження експериментальної інформації; – забезпечити зручний інтерфейс для перегляду та експорту результатів; – оцінити ефективність вдосконаленої системи шляхом тестування на реальних або модельованих даних; – провести техніко-економічне обґрунтування впровадження такої системи. Об’єкт дослідження – металеві елементи несучих конструкцій рухомого складу залізничного транспорту (рами, платформи, каркаси), які піддаються дії навантажень у процесі експлуатації. Предмет дослідження – програмна частина системи діагностики: методи обробки та аналізу експериментальних даних, алгоритми обчислень, структури зберігання та інтерфейси візуалізації результатів. Методи дослідження: аналіз технічної літератури, застосування засобів віртуальних інструментів у середовищі LabVIEW, математична обробка сигналів, моделювання, інженерна візуалізація, тестування на основі експериментальних даних.