Automatyzacja procesów monitorowania stanu technicznego taboru kolejowego z wykorzystaniem technologii widzenia maszynowego Automation of the condition monitoring of rolling stock using machine vision technology

Pełen tekst

(1)PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 112. Transport. 2016. Olena Sivets Politechnika Warszaw! ) . AUTOMATYZACJA PROCESÓW MONITOROWANIA STANU TECHNICZNEGO TABORU KOLEJOWEGO Z WYKORZYSTANIEM TECHNOLOGII WIDZENIA MASZYNOWEGO G'

(2) :

(3) 2016. Streszczenie:

(4)

(5)

(6) ' koncepcja stosowania przytorowych systemów monitoringu, których zadaniem jest monitorowanie pojazdów kolejowych w ruchu oraz # $

(7) '

(8) &

(9)

(10)

(11)

(12) $

(13)

(14) ?

(15) F wszystkim zapobieganie sytuacjom awaryjnym, usprawnienie procesów przewozowych oraz $

(16) ' $ $

(17) ' $ Celem

(18) ?

(19)

(20)

(21)

(22) -

(23)

(24) !

(25)

(26)

(27) ' ? F

(28) $ )

(29) ' m na problemie zmiany strategii utrzymania taboru. Systemy

(30) F

(31) ?

(32) !

(33)

(34) ?

(35) ! ? lepsze planowa

(36) $ # ! !

(37) . 1. )1 Zagadnienie monitorowania i diagnostyki pojazdów w transporcie kolejowym rozpatrywane jest

(38) '

(39)

(40) $

(41)

(42) '

(43)

(44) $

(45)

(46) entów pojazdów szynowych, '

(47) !

(48)

(49) F

(50) eksploatacji. Zadaniem przytorowych systemów monitorowania taboru

(51) st

(52)

(53) '

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

(59) !

(60)

(61) $ .

(62) '

(63) wanych prze ??

(64) $ '

(65) .

(66) 338. Olena Sivets. systemom opartych na technologii widzenia maszynowego (ang. machine vision), analizu

(67)

(68)

(69) 'F ów szynowych. '

(70)

(71) $ #computer vision), która jest ' [10, 11]. Technologia widzenia maszy '

(72)

(73) '

(74) ! jest analizowane przy pomocy odpowiednich algorytmów przetwarzania obrazu. ,

(75) F wykorzystywane dla wiel

(76)

(77) kolejowego [1, 2, 3]. Systemy te ? przede wszystkim do sprawdzenia fizycznych cech O !,

(78) '

(79) ów detekcji sta

(80) !!

(81) ? ?

(82) . :

(83) '

(84)

(85)

(86) , to zasadniczo przytorowe systemy monito ' zestawach

(87) !? one

(88) ' F $ Z

(89)

(90)

(91)

(92) ' sprawdzany jest on

(93)

(94)

(95) . W zakresie zastosowania wizji maszynowej w monitorowaniu stanu technicznego taboru kolejowego '

(96)

(97) ! $ $ !

(98) ? F zautomatyzowany, "?

(99)

(100)

(101) ?F utrudniona

(102) ?

(103)

(104)

(105) . Obecnie, ?

(106) '

(107)

(108)

(109)

(110)

(111) $

(112) mów monitorowania stanu technicznego, jak ? detekcji stanów awaryjnych taboru kolejowego opartych na technologii widzenia maszynowego, *)6D#*utomated Train Examiner Systems) o

(113) '0 D $ W artykule przedstawiono ?

(114)

(115) e

(116)

(117)

(118)

(119) ?

(120) , uzyskanych z systemu ATEx, wykorzystywanego m.in. do monitorowania wagonów w

(121) ? w zachodniej Australii. C ?

(122) ?

(123)

(124)

(125) $Hpodstawie ?

(126) ?

(127) dla takich F#,& F ?#,&$. 2. _16$ 1]. .*&/qx) 36 USPRAWNIENIE PRACY REWIDENTA 2.1. ZAKRES PRAC REALIZOWANYCH PRZEZ REWIDENTA G - %

(128)

(129) nicznych eksploatacji

(130) !

(131) .

(132) .

(133) Automatyzacja procesów monitorowania stanu technicznego taboru kolejowego …. 339.

(134) '! cza " $H

(135)

(136) .

(137) F

(138) " # '! &?

(139)

(140)

(141)

(142)

(143) [9].

(144)

(145) Dokumentacji Systemu Utrzymania

(146) "

(147) $Podczas wjaz

(148)

(149) F '

(150) ?

(151) '

(152)

(153) F

(154) '

(155)

(156) !

(157) F

(158) ! ze

(159) '

(160)

(161) !

(162) ?

(163) '

(164)

(165)

(166) ' dopuszczalnych

(167)

(168) ! ?

(169) ! !

(170) F

(171) $

(172)

(173)

(174) ' w miej

(175) ?

(176)

(177) , ' ! ?.

(178)

(179)

(180) ' " !

(181) ?

(182) '

(183) $ W tym przypadku

(184) ' dzin na stoj

(185)

(186)

(187)

(188) $ '

(189)

(190)

(191) , ?

(192)

(193)

(194) '

(195)

(196) ' ?

(197)

(198)

(199)

(200) $@

(201) $ '

(202)

(203) O 'F .

(204)

(205)

(206)

(207) , rewident b' F

(208)

(209)

(210) elementy, '

(211)

(212) poprzez ukierunkowa ,

(213) ?

(214)

(215) niedoskona

(216)

(217) realizowanych przez rewidenta. @'

(218)

(219)

(220)

(221)

(222) rewidenta pozwoli na usprawnienie operacji wykonywanych na bocznicy.. 2.2. 6&/.4] .*. .96)*3 : ]1*$ ).]4] Czas ,

(223) ,

(224)

(225)

(226) $ C

(227)

(228)

(229)

(230) $ , ? ? F ' z c , realizowanego na poziomie 1 utrzymania pojazdu kolejowe# &!

(231)

(232)

(233)

(234)

(235)

(236)

(237) zastosowania przytorowych systemów monitorowania. H

(238)

(239)

(240) ta, to w Polsce nie jest on usta !

(241) F , F ? $ ? F, ?

(242) ' minut/wagon. Bio

(243) '!

(244)

(245) ! ? F ! $|?

(246) zastosowanie systemu wizyjnego,.

(247) 340. Olena Sivets. ! '

(248)

(249) '

(250) , samo przeje

(251) ! $F

(252)

(253)

(254) #

(255) '

(256)

(257)

(258) &$

(259)

(260)

(261)

(262) '

(263) # $train parts&' ?

(264) $ Systemy wizyjne, ? , trudno jest przystoso F

(265) $ H , F one szczególnie pomocne w

(266) .

(267)

(268) tych komponentów taboru, gdzie ? ?F a dokumentacja stanu technicznego, przy czym nie tylko w postaci pomiaru, '

(269) ! ? F poten

(270)

(271) '

(272)

(273)

(274) !

(275) . $H ? F?

(276) ! ? wanego pomiaru komponentu, '

(277)

(278) ! ? F

(279) , ' na podstawie zawartych informa

(280) '

(281)

(282)

(283) $

(284) !

(285)

(286) !

(287)

(288)

(289) !

(290)

(291) '

(292)

(293)

(294) O

(295) -napr

(296)

(297) ? ? '

(298) F

(299)

(300)

(301) , s F

(302) !

(303) , w

(304)

(305)

(306) , z" "

(307)

(308) , z? ?

(309)

(310)

(311)

(312) pojazdów.. ; .]39 ] 31].4*&6 . 166)ANIA ZAUTOMATYZOWANYCH SYSTEMÓW MONITOROWANIA TABORU 3.1. CHARAKTERYSTYKA SYSTEMU ) *)6D 'estawu

(313) , u cego (ang. triggering) do badania geometrii ?

(314) nia odpowiedniego czasu

(315)

(316) 'F!

(317) sensorów przytorowych do wykrywania ??

(318) ego

(319) ! identyfikacji pojazdów (AEI/RFID lub OCR&!

(320)

(321) ! 'F przetwarzania obrazów i wykonywania pomiarów, bazy danych 'F i pomiarów, systemu diagnostyki i utrzymania systemu, oraz interfejsu wymiany danych tów [6]..

(322) Automatyzacja procesów monitorowania stanu technicznego taboru kolejowego …. 341. %

(323)

(324) *)6D $ $

(325)

(326) !

(327) !

(328) ! !' ! ! ?

(329) "

(330)

(331) ?

(332) [7]. 1.. Rys. 1. ¦O

(333) . 3.2. DE1*3 4*x)46$*4*&6 ._<]. ELEMENTÓW– SYTUACJE NIEPRZEWIDZIANE ,-, --, za utrzymanie taboru ECM (ang. Entity in Charge of Maintenance) $ $ torowania i zbierania danych o stanie technicznym taboru, tworzenie statystyk i analiz, . F

(334) , C ! m.in. modyfikacj'

(335) -naprawczych. Rozpor / 6 nr 445/2011 w sprawie systemu certyfikacji podmiotów odpowiedzialnych za utrzymanie

(336) stanu wagonów towarowych, ale przy tym nie precyzuje sposobu ani metody nadzoru [8].

(337)

(338)

(339)

(340) F systemy wizyjne. $

(341)

(342)

(343)

(344) ? ? F !

(345) ! ? o kolejnymi naprawami okresowymi [5]. F

(346) !

(347) "

(348) $

(349) ?

(350)

(351) ocenie ?

(352) ?

(353) F $ $ F ? # – ozn. polskie, Sh – ozn. ' & i F?#– ozn. polskie, Sd – ozn. ' narodowe) [4]..

(354) 342. Olena Sivets. ! ? nego systemu do anali ?

(355) !

(356) $

(357)

(358) -kartkowe to trendy ?

(359)

(360) nie '

(361) -

(362) !

(363)

(364)

(365) $

(366) F! ? ?

(367) ! ?

(368) ? F

(369) $

(370) '

(371)

(372) z monitorowania przez system ATEx stanu

(373)

(374)

(375) F? F ?$ ! ego w zachodniej Australii do monitorowania taboru w transporcie towarowym # ?&$ Charakterystyka techniczna badanego wózka kolejowego przedstawiono w tablicy 1. Tablica 1 Dane techniczne badanego wózka kolejowego Typ wózka/Liczba osi. ASF 3 Piece/4. 4# +. . 5# 0( # ( . 880 mm. Rozstaw osi zestawów

(376) #% | . 1829 mm. Hamulec/ 3. Klockowy jednostronny/ Monoblok. ?

(377) ?

(378) .

(379) ?

(380) ? od 21.01.2015 do 21.10.2015 (rys. 2, 3). Na wykresach ! " ?

(381) $. 2700 6300 9900 13500 17100 20700 24300 27900 31500 35100 38700 42300 45900 49500 53100 56700 60300 63900 67500 71100 74700 78300 81900 85500 89100 92700 96300 99900 103500 107100 110700 114300 117900 121500 125100 128700 132300 135900 139500 143100 146700 150300 153900.

(382) ?. . 40 35 30 25 20 15 10 5 0 21-sty-2015. 21-lut-2015 21-mar-2015 21-kwi-2015 21-maj-2015. 21-cze-2015. 21-lip-2015. 21-sie-2015. 21-wrz-2015 ". Data pomiaru / ! . F

(383) . / ! . Rys. 2$

(384) ?– ¦O

(385) .

(386) 40. 343. 14. 35. 10. 25 20. 8. 15. 6. 10. 4. 5. 2. 0. 0. "

(387) . 12. 30. 2700 7200 11700 16200 20700 25200 29700 34200 38700 43200 47700 52200 56700 61200 65700 70200 74700 79200 83700 88200 92700 97200 101700 106200 110700 115200 119700 124200 128700 133200 137700 142200 146700 151200 155700.

(388)

(389) ? [mm]. Automatyzacja procesów monitorowania stanu technicznego taboru kolejowego …. / ! !,. / ! !,. "

(390) . Rys. 3$?

(391) ,!, "

(392) ¦O

(393) .

(394)

(395) $(

(396) F

(397) ? ' $$ 112 500 km, czy ! '

(398) $

(399) ?26.08.2015 F ? ! 400 km; w tym

(400) $ Na rys. 4 zobrazowano ? '

(401)

(402) ?

(403) $H

(404) F ?! ??

(405) ?

(406) ' , a ',$. F?,. -5. 0. ( F?, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100. 0 -5. 21-sty-2015. -10. 19-maj-2015. -15. 1-lip-2015. -20. 25-lip-2015. -25. 8-sie-2015. -30. 14-sie-2015. -35 -40. Rys. 4. Rejestracja p ?

(407) ?

(408) - ¦O

(409) . Przedstawione na rys. 3

(410)

(411) " '?

(412) ".

(413)

(414) ' !

(415)

(416) '

(417) '

(418)

(419)

(420) $ H F! ? danym przypadku, w

(421)

(422)

(423)

(424) ?

(425)

(426) ?,, " '? ! !

(427) na wykresie jest odzwierciedlone jako wykro

(428) ' $ . "

(429) !

(430) ?

(431) .

(432) 344. Olena Sivets.

(433)

(434) ?!

(435) ? ?

(436) $,

(437) ?

(438)

(439) '

(440)

(441) # $ .

(442) & wana jest ostateczna decyzja o stanie elementu. Oprócz tego,

(443) '

(444)

(445)

(446)

(447)

(448) uprawniony personel. Na rys. 5-7

(449) '

(450) ,

(451) " F '

(452)

(453) ' ? $. Rys. 5 Wizualiz

(454) ?

(455) ?- stan na 21.01.2015 ¦O

(456) . Rys. 6.

(457) ?

(458) ?- stan na 01.07.2015 ¦O

(459) . Rys. 7.

(460) ?

(461) ?- stan na 14.08.2015 ¦O

(462) ie [6]. ? ej pozwla na dostarczenie szerokiego zakresu danych pomiarowych. H?

(463) F ' ? ' ?

(464) o z $,

(465)

(466) !

(467) ,

(468) !

(469)

(470)

(471)

(472) '

(473) !

(474) '

(475) czeniu jej obsady. Na rys. 8 '

(476)

(477)

(478) .

(479)

(480)

(481)

(482)

(483) na alerty perso

(484) e..

(485) Automatyzacja procesów monitorowania stanu technicznego taboru kolejowego …. 345. Rys. 8. Wizualizacja zniszczenia obsady wstawki hamulcowej ¦O

(486) . 06.02.2016 – '

(487)

(488)

(489) '

(490) wraz

(491)

(492)

(493) . 18.02.2016 – '

(494)

(495)

(496)

(497)

(498)

(499) – . 28.02.2016 – '

(500)

(501)

(502) wstawki hamulcowej – . 24.03.2016 – '

(503)

(504)

(505) obsady wstawki hamulcowej na skutek braku reakcji na alerty z systemów przez personel utrzymania taboru. , ? !

(506)

(507)

(508)

(509)

(510)

(511) ? ! ? danych z wybranego okres!

(512) ?

(513) $ * F?

(514) ! ?

(515)

(516) F. Z z tym aspekt odpowiedniego reagowania na otrzymane informacje oraz

(517)

(518) $

(519) ?

(520)

(521)

(522)

(523) ? e

(524) !

(525)

(526) utrzymania taboru. Automatyzacja procesów monitorowania z wykorzystaniem technologii wizji maszynowej pozwala na dostarczeniu

(527)

(528) ?

(529) !? '

(530) ? ' $ '. ' tegii utrzymania taboru (rys. 9). Przy wsparciu systemów zautomatyzowa

(531)

(532) ! F?

(533) '

(534) ,

(535) ' ' na monitorowani ?

(536)

(537)

(538) ! rek. Utrzymanie oparte na przebiegu/czasu eksploatacji #

(539) 7 (' naprawcze). Utrzymanie oparte na rzeczywistym stanie technicznym. Rys. 9. Strategie utrzymania taboru ¦O

(540) . Utrzymanie oparte na przewidywaniu

(541) '7 .

(542) 346. Olena Sivets. 4. WNIOSKI Z ' e

(543)

(544)

(545)

(546)

(547)

(548)

(549) ? F racjonalizacji kosztów ? # & oraz usprawnienia procesu odprawy tech

(550)

(551)

(552)

(553)

(554)

(555)

(556)

(557) '

(558) realizowanych przez rewidenta. Celem badan zawartych w artykule ?

(559)

(560) ? F prze

(561) $)

(562) ' $ C

(563)

(564)

(565) ' ! oraz

(566) ' $ /

(567) !

(568)

(569) ?

(570)

(571)

(572)

(573)

(574)

(575) !

(576) 'F i pomiarów. Systemy monitorowania stanu technicznego taboru kolejowego z wykorzystaniem technologii widzenia maszynowego ? ?

(577) elementów w czasie oraz planowanie utrzymania na podstawie budowanej

(578)

(579)

(580)

(581)

(582)

(583) nego elementów oraz ?

(584)

(585)

(586) . Otrzymanie.

(587)

(588) ?

(589)

(590) gólnie istotne dla podmiotów odpowiedzialnych za utrzymanie pojazdów kolejowych ECM, dla których stawiany jest wymóg diagnozowania i zliczania usterek, i na podstawie

(591) !

(592)

(593) umentacji Systemu Utrzymania.. Bibliografia 1. Edwards J., Hart J., Sawadisavi S., Resendiz E., Barkan C., Ahuja N. Advancements in railroad track inspection using machine-vision technology. In AREMA Conference Proceedings on American Railway and Maintenance of Way Association, 2009. 2. Hart, J. M., Ahuja, N., Barkan, C.P.L., & Davis, D.D. A Machine Vision System for Monitoring Railcar Health, Technology Digest, TD-008-2004, Association of American Railroads, Washington, D.C. 3. Lai, Y.C., Hart, J. M., Vemuru, P., Drapa, J., Ahuja, N., Barkan, C., Milhon, L., & Stehly, M. Machine Vision Analysis of the Energy Efficiency of Intermodal Trains. In Proceedings of the 8th International Heavy Haul Conference "Safety, Environment, Productivity", (Cristiano G. Jorge, Coordinator Technical Committee), Rio de Janiero, Brazil, June 14-16, 2005, International Heavy Haul Association, Virginia Beach, VA, 387-394. 4. Leksykon Terminów Kolejowych. Warszawa: KOW sp. z o.o., 2011, s. 56. ISBN 978-83-933737-0-3 5. - A. Diagnostyka pojazdów szynowych – d

(594)

(595) $

(596) ) ! / ) , 'O ! <http://www.ktl.polsl.pl/diagnostykapojazdowszynowych/wyklad/Diagnostyka_W_04_Pow_pow_tocz_z estawu_AM_004.pdf> 6. - ' 0 D . 7. Phelan J., Kilian K., Ripley I., Mazur W. Condition monitoring of rollingstock as the core fleet maintenance strategy. Conference On Railway Engineering Adelaide, 5 – 7 May 2014..

(597) Automatyzacja procesów monitorowania stanu technicznego taboru kolejowego …. 347. 8. G / (UE) NR 445/2011 z dnia 10 maja 2011 r. w sprawie systemu certyfikacji pod

(598)

(599)

(600) #6& . 9. G - % " $

(601) technicznych eksploatacji pojazdów kolejowych (Dz.U. 2005 nr 212 poz. 1771). 10. Shapiro, L.G. & Stockman, G.C. (2001). Computer Vision, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1-50. 11. Szymonik, J. '

(602) F $ Problemy Techniki Uzbrojenia 2010, R. 39, z. 115, 67-76.. AUTOMATION OF THE CONDITION MONITORING OF ROLLINGSTOCK USING MACHNINE VISION TECHNOLOGY Summary: The concept of using wayside condition monitoring systems is being widely developed around the world. The task of such systems is to monitor rolling stock passing and analyze signals (e.g. captured image of the component) related to their technical condition. In transportation system the major duties of automated monitoring systems are the prevention of emergency situations, improvement of transport processes and maintenance of rolling stock. A machine vision is used increasingly to meet these demands. The purpose of this paper is an attempt to search an approach for better utilization of rolling stock by rationalization cycles of inspection and repair at different levels of maintenance, paying particular attention to the possibility of improvement the maintenance performed by carmen at railway siding. Systems based on machine vision technology can be used to develop a database for each train, that would allow to determine trends of components wear-and-tear that enable better planning, management and rolling stock maintenance and prevention of emergency situations. Keywords: railway transport, maintenance, safety.

(603)