خلاصه اختراع

مديريت نگهداري و تعميرات، با توجه به هزينه هاي چرخه عمر صنعت ريلي از اهميت بسياري برخوردار است. چه بسا كه اغلب شاهد هزينه هاي مالي و جاني در اثر سوانح هرچند كوچك در اين صنعت هستيم. در اين ميان سيستم خط، به ويژه سوزن به لحاظ نقش عملكردي و حساس خود و احتساب آن جزو Hot Spot و نقاط سياه، در ايمني حركت قطار نقش حساسي را ايفا كرده و از اهميت بسياري برخوردارند. از اين رو موضوع نگهداري و تعميرات خط و سوزن بسيار مهم است و ساليانه هزينه زيادي در اين بخش صرف مي شود. در حوزه برنامه نت، با توجه به تكنولوژي هاي نوين، ابزارهاي مختلفي براي شناسايي خرابي ها استفاده شده است. با توجه به كمياب و گران قيمت بودن ابزارهاي شناسايي خرابي خط و سوزن شامل هزينه هاي اوليه و هزينه ي خدمات، امكان سنجي شناسايي و تحليل خرابي فيزيكي سوزن توسط اسكن سه بعدي، به وسيله دستگاه اسكن سه بعدي مورد بررسي قرار گرفته است و پس از امكان سنجي شناسايي خرابي به اين روش، بر روي نتايج به منظور ارزيابي، تحليل ريسك به روش FMEA صورت گرفته است.

حوزه کاربرد (زمینه فنی)

این اختراع در حوزه های مختلف ریلی نظیر ساخت پل، تونل، ریل گذاری و … کاربرد دارد.

مشکل فنی موجود و هدف از این اختراع:

طبق آمار ارائه شده توسط سالنامه آماری شرکت راه آهن، 90% از خروج ازخط ایستگاه تهران بر روی سوزن رخ داده که 70% آن بر روی تیغه، 25% آن بر روی تکه مرکزی و 5% آن بر روی هادی صورت گرفته است. به طور کلی 35% از خروج از خط های صورت گرفته در ایران بر روی سوزن رخ داده است. همچنین در سطح جهانی، 10% ازخروج از خط های پیش آمده در خطوط فرعی و خطوط مانوری کشور آمریکا بر روی سوزن بوده است. همچنین سوزن نقش مهمی در تاخیر های پیش آمده در شبکه ریلی دارد به طوریکه 14% تاخیر ناشی از زیرساخت در راه آهن سوئد در اثر نقص سوزن ها پدید می آید. نقص عملکرد سوزن ها 25% آماده به سرویس بودن، 25% قلبلیت اطمینان، 40% تعمیرپذیری و 45% ایمنی شبکه ریلی را تحت تاثیر قرار می دهد. سوزن ها 25 تا 30 درصد از بودجه مربوط به بخش نگهداری و تعمیرات را به خود اختصاص می دهند. 20 تا 40 درصد هزینه نگهداری و تعمیر خطوط صرف نگهداری و بازرسی سوزن ها و هزینه های نگهداری و تعمیر یک دستگاه سوزن معادل 30 تا 40 متر خط معمولی برآورد می شود. در سطح جهانی، هزینه نگهداری و تعمیرات سوزن ها در راه آهن آمریکا 10 برابر هزینه نگهداری و تعمیرات خط است. در سوئد 13% از بودجه نگهداری و تعمیرات ریلی به سوزن ها اختصاص می یابد. در سوئیس نیز 25% بودجه سالیانه نگهداری و تعمیرات خطوط به تعمیر و تعویض سوزن ها اختصاص دارد. در چند سال اخیر روش های متعددی در زمینه ی تشخیص خرابی خط و سوزن شامل روش فراصوت، القای شار مغناطیسی، جریان گردابی پالسی، پرتونگاری، رادار نفوذی زمین و پردازش تصویر مورد توجه قرار گرفته است. بازدیدهای دوره ای و کنترل چشمی یکی از شیوه های رایج شناسایی معایب فیزیکی خط و سوزن می باشد که در اکثر کشورها پیاده سازی می شود. در این نوع روش شناسایی محدودیت های بسیاری وجود دارد. من جمله محدودیت های موجود در تست های بصری مانند visual test که در برداشت آنها پیوستگی لازم موجود نیست. همینطور ماشین های EM120 که در حال حاضر مورد بهره برداری است، اطلاعات سوزن را برداشت نمی کنند. در ایران تعویض به جای نت اتفاق می افتد که بسیار هزینه بر است. با نگاهی بر آمار ارائه شده می توان دریافت که غالب حوادث خروج از خط بر روی سوزن اتفاق می افتد که بیشتر این سوانح بر روی تیغه سوزن است. با توجه به حساسیت بسیار سوزن در این شبکه ضمن عمر بسیار پایین بهره برداری سوزن ها در سیستم ریلی کشور نسبت به استانداردهای بین المللی موجود و همچنین نسبت به عمر متوسط سوزن در شبکه ریلی سایر کشورها، توجه به امر کاهش هزینه های بالای تعمیر و نگهداری سوزن نیز اهمیت به سزایی دارد. بازرسی از طریق روشی مانند مدل سازی سه بعدی در کنار بازدیدهای چشمی، بخصوص اگر دقت لازم را داشته باشد، موجب تشخیص و شناسایی دقیق و سریع خطای خط و سوزن قبل از آنکه ضرر و آسیب جبران ناپذیری به بار آورند، میگردد و چه بسا که می تواند بسیار مهم و رکارآمد باشد. اسکن سه بعدی، پیش از این در حوزه های مختلف ریلی نظیر ساخت پل، تونل، ریل گذاری و … مورد استفاده قرار گرفته است. مشکلی که در این حوزه وجود دارد هزینه بالای خرید و نگهداری و تعمیرات تجهیزات مربوط به اسکن سه بعدی است. بدین منظور امکان سنجی پایش خرابی فیزیکی خط و سوزن به روش اسکن سه بعدی توسط دستگاهی بسیار ارزان قیمت مورد توجه قرار گرفت.

ارایه راه حل برای مشکل فنی موجود همراه با شرح دقیق و کافی و یکپارچه اختراع

این دستگاه بر روی ویندوز 7 نصب گردید و سپس از طریق بسته توسعه نرم افزار خود به پردازشگر متصل گردید. پردازشگر موجود یک نرم‌افزار کم‌حجم اما باکیفیت و حرفه‌ای می‌باشد که توسط دوربین سیستم قادر است شیء را آنالیز و نقشه‌ی سه‌بعدی آن را تحویل دهد. به‌منظور امکان‌سنجی تحلیل خرابی توسط اسکن سه‌بعدی، نیازمند یک سوزن سالم و یک سوزن مستهلک از یک نوع، در یک حالت و در شرایط یکسان بودیم تا بتوانیم از تحلیل مقایسه‌ای در راستای امکان‌سنجی بهره‌مند گردیم. سوزنی از نوع UIC60 به شعاع 300 به‌عنوان مدل مورد اسکن انتخاب گردید. بدین منظور از آنجایی که سوزن سالم، تنها در کارخانه سوزن سازی ایرید واقع در شهر تبریز یافت میشد، به این شهر رفته و از سوزن سالم توسط دستگاه اسکن سه بعدی اسکن گرفته شد. لبه تیغه این سوزن را بر روی پردازشگر، در حال اسکن توسط دستگاه اسکن سه بعدی در کنار مدل سه‌بعدی این تیغه که در پردازشگر مدل‌سازی شده نمایش می‌دهد.پس از اسکن از سوزن جدید، نوبت به گرفتن اسکن از سوزن مستهلک می‌رسید. بدین منظور به ایستگاه تهران رفته و از سوزنی که در ورودی این ایستگاه قرار داشت اسکن موردنظر توسط دوربین کینکت به عمل آمد. این سوزن هم مانند سوزن سالم موجود در تبریز از نوع UIC60 به شعاع 300 و در همان حالت سوزن سالم یعنی در حالت کاملاً باز بود. شکل 5 این سوزن را بر روی پردازشگر، در حال اسکن توسط دستگاه اسکن سه بعدی نمایش می دهد.همان‌طور که مشاهده شد مدل اسکن شده توسط دستگاه اسکن سه بعدی خرابی فیزیکی در قسمت لبه تیغه سوزن را به‌خوبی نمایش داده و پریدگی در قسمت نوک تیغه مستهلک به شکل واضح نمایان است. با توجه به تحلیل انجام شده توسط مقایسه لبه تیغه دو نوع سوزن مستهلک و سالم به‌وسیله شبکه‌بندی لبه تیغه آن‌ها، مشاهده نمودیم که خرابی فیزیکی موجود در لبه تیغه سوزن مستهلک شامل پریدگی لبه تیغه به‌خوبی مشهود بوده و شناسایی خرابی به این روش میسر گردیده است.