Система диагностического контроля и измерения объёма нелегального груза, перевозимого за обшивкой вагона в международном сообщении

Настоящая работа посвящена исследованию методов диагностики пассажирских поездов для погранично-таможенного контроля с использованием различных приборов и датчиков на предмет визуального измерения и определения технического состояния замкнутого объёма между корпусом кузова и внутренней обшивкой вагона.

В связи с заключением таможенного союза странами СНГ проблемы обеспечение безопасности функционирования железнодорожного транспорта становятся особенно актуальными. Пассажирские поезда оказались весьма удобной формой транспортировки запрещённых грузов (наркотики, взрывчатые вещества и многие другие товары) и людей (нелегалов) в разные страны. Такому положению дел «способствуют» конструктивные исполнения пассажирских вагонов, которые выполнены таким образом, что наличие больших пустот между внутренней обшивкой и корпусом кузова (объект контроля, локальные пространства или замкнутые полости/пространства) позволяют спрятать запрещённые к перевозке грузы, меняя характеристики технического состояния объема локального пространства. Преградами для таких перевозок в основном служит система таможенного контроля (ТК).

Существующая система ТК не позволяет проверяющим органам провести качественную проверку каждого вагона, так как выполнение полного демонтажа панелей внутренней обшивки слишком длительная и трудоёмкая операция, которая вызвала бы увеличение времени простоя подвижного состава на пограничных станциях.

Длительность процедуры диагностического контроля объема замкнутых полостей под обшивкой пассажирского вагона часто достигает нескольких часов. В совокупности подобные задержки приводят к большим экономическим потерям. Например, за 12 месяцев 2006 года расходы из-за задержки пассажирских поездов по причине погранично-таможенного контроля на станции Озинки формированием Казахстанской железной дорогой составили около 148 000 руб., а по формированию Таджикской железной дорогой за гот же период, по тому же узлу и по той же причине составили около 170 000 рублей. Подобные расходы имеют все дороги и по разным стыковым станциям.

Современное состояние системы таможенного контроля мешает эффективной работе железнодорожников, отнимает «драгоценное» время как у пассажиров так и у машинистов. Большие проблемы возникают и у владельцев вагонов, которые несут значительные экономические потери не только из-за длительных простоев, но и из-за поломок/повреждений деталей и элементов внутренней обшивки вагона, связанных с достаточно частыми отворачиваниями и закручиваниями шурупов, болтов. Но проблема диагностирования локальных пространств и оценка наличия посторонних включений в замкнутые полости под обшивкой вагона является доминирующей.

Политические и экономические изменения не позволяют пока отладить, довести до совершенства порядок работы межгосударственных пунктов передачи поездов, вагонов и контейнеров и создают новые проблемы на границах. Но вопросы взаимодействия и выгодного сотрудничества на стыке приграничных станций не остаются без внимания.

Многие специалисты в разных отраслях работают над этой проблемой. Намечаются и принимаются различные меры по ускорению пропуска поездов на пунктах таможенного контроля с учетом интересов сопредельных государств. Развиваются приграничные станции, разрабатываются новые проекты и технологии по улучшению проведения контроля на границах. Если за задержки пассажирских поездов до 2007 г платили штрафы, а эти задержки происходили из-за нехватки таможенникам времени на проверку, то сейчас увеличили время стоянок на пограничных станциях. Но, несмотря на это, проблема пересечения пограничных зон контроля пассажирскими поездами остается открытой.

Погранично-таможенный контроль, как правило, имеет выборочный характер: общий осмотр, иногда простукивание той или иной облицовочной панели и в редких случаях с их снятием. Во многих ситуациях не помогают и служебные собаки, которые не реагируют на многие типы контрабандных товаров (например, деньги, драгоценные металлы, предметы антиквариата) помещенные в пустоты между кузовом и обшивкой вагона.

При изучении средств и методов диагностирования объекта контроля выявлено, что существующие приборы и датчики не решают проблемы визуального измерения и определения технического состояния объёма локального пространства пассажирского транспорта.

Проведенный анализ показал, что необходимо создать новую систему диагностирования объекта контроля, которая наиболее полно будет отвечать современным техническим требованиям надежности и эксплуатации.

Следовательно, актуальность данной работы заключается в разработке системы диагностирования локальных пространств и оценке наличия посторонних включений в объект контроля, отвечающей современным техническим требованиям надежности и эксплуатации.

Целью работы является анализ существующих приборов и методов измерения замкнутых полостей, а также разработка системы диагностического контроля и визуального измерения объёма локальных пространств.

Для достижения указанной цели в диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

1. Изучены основные приборы и методы измерения объема замкнутого пространства.

2. Исследована возможность метрологического использования прибора ночного видения (ПНВ) при проведении погранично-таможенного контроля с учётом применения новых материалов для изготовления панелей вагона.

3. Выявлены основные варианты инструментального диагностирования объекта контроля пассажирского транспорта и выполнены оценочные измерения наполняемости объёма замкнутых полостей под обшивкой вагона на базе электровагоноремонтного завода и в лабораторных условиях.

4. Разработана эффективная система диагностики объекта контроля на предмет обнаружения возможного сокрытия нелегальных грузов и визуального измерения объёма между кузовом и внутренней обшивкой транспорта. 5. Оценена эффективность применения на практике нового метода контроля для измерения объёмной структуры объекта контроля.

Объектом исследования является типовая система диагностического контроля, применяемая для проверки полостей в локальном пространстве пассажирских поездов.

Предметом исследования являются новые материалы, которые могут быть применены для изготовления обшивки вагона и возможности использования ПНВ, которые в комплексе обеспечивают быстроту и точность осуществления диагностики и визуального измерения объёма под внутренней обшивкой вагона без их детальной разборки.

Основные методы научных исследований. Теоретической и методологической основой выполненного научного исследования являются положения технических и физико-математических наук, публикации специалистов в области методов и средств диагностики физических величин.

Расчет и обработка экспериментальных данных выполнялась с использованием пакетов программ MathCAD, Matlab, Microsoft Excel.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Усовершенствованный стандартный ПНВ с использованием специального материала при изготовлении внутренних панелей обшивки вагона для визуального измерения возможного заполнения нелегальными грузами объёма локального пространства, с помощью которых можно производить оценку технического состояния объектов контроля при любом освещении.

2. Методика проведения измерения объёма замкнутого пространства под внутренней обшивкой вагона из специального материала и определения технического состояния объекта контроля.

3. Результаты испытаний и оценка ожидаемого экономического эффекта от применения нового способа диагностирования локального пространства.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Разработана система диагностирования для визуального измерения объёма локальных пространств и определения технического состояния объекта контроля;

2. Исследованы и испытаны фрагменты возможных к широкому применению панелей внутренней обшивки из новых материалов марки Т0СП®08;

3. Разработана методика применения модернизированного прибора ночного видения (МПНВ) с дополнительными функциональными возможностями и обеспечена измерительно-оценочная диагностика локального пространства пассажирского вагона при любой освещённости, что было невозможно реализовывать при стандартном исполнении ПИВ нулевого поколения.

Практическая ценность работы:

— разработана и успешно испытана новая система диагностирования локального пространства в пассажирских транспортных средствах;

— апробирована разработанная система диагностического контроля и визуального изменения объёма замкнутых полостей под обшивкой вагона;

— предложенная система диагностики применима не только для пассажирских поездов, но и для автомобилей, судов и самолётов;

— обеспечивается высокая безопасность функционирования различных видов транспорта, в которых потенциально существует возможность устраивать схроны для перевозки запрещённых грузов;

— новая система диагностирования локальных пространств позволит получить годовой экономический эффект не менее 39 903 500 рублей в расчёте на один пассажирский вагон.

Апробация работы: Научный эксперимент выполнен на моделях панелей внутренней обшивки пассажирского вагона, и с использованием МПНВ в лаборатории гибких автоматизированных производств ПГУПС, производственная проверка успешна проведена на базе Октябрьского электровагоноремонтного завода в г. СанктПетербург на панелях обшивки из пластифицированного акрилового блочного стекла марки ТОСП©-.

Достоверность полученных результатов подтверждается документами:

— Письмо-заключение начальника Северо-Западного таможенного управления.

Санкт-Петербурга № 11−01−07/12 439 от 25.05.2010 в адрес ректора 1ТГУГ1С профессора Ковалёва В. И. (прил. А).

— Акт от 30.09.2010 г. об успешной опытной апробации в производственных условиях «Октябрьского электровагоноремонтного завода», (прил. Б).

— Справка об опытной апробации прибора ночного видения в лаборатории ГАП университета ПГУПС в г. Санкт — Петербург, (прил. В).

Основные результаты проведения исследований были представлены, доложены и получили одобрение на VII Международной конференции «Трибология и Надёжность», Санкт-Петербург, 2007 г.- XVII Международной научно-технической конференции «Проблемы развития рельсового транспорта», Крым, Ялта, 2007 г.- Международной научно-практической конференции «Наука — основа конкурентоспособной экономики», Уральск, Казахстан, 2008 г.- VIII Международной конференции «Трибология и Надёжность», Санкт-Петербург, 2008 г.- Международной научно-практической конференции «Экономическое, социальное и культурное развитие Западного Казахстана: история и современность», Уральск, 2008 г.- X Международной конференции «Трибология и Надёжность», Санкт-Петербург, 2010 г.- на научном семинаре в Северо-Западном таможенном управлении Санкт-Петербурга в 2010 г. и на заседании кафедры «Теория механизмов и робототехнические системы» в ПГУПС в 201 1 г.

Таким образом, эффективность исследования в прикладном плане связана как с защитой национального суверенитета и безопасности конкретной страны от нанесения политического и экономического ущерба, так и перспективами дальнейшего социально-экономического сотрудничества.

Автор приносит благодарность и признательность научному руководителю профессору Войнову Кирилл Николаеву за постоянное внимание, советы и помощь в работе над диссертацией, а также профессору Бозымову Казыбаю Караевичу, к.п.н. Аринкину Евгений Александровичу, к. с/х.н. Рахимгалиевой Сауле Жоламановне и всем сотрудникам ЗКАТУ им. Жангир хана за поддержку.

Выводы к главе 4.

Проведенные испытания показали, что панели из пластифицированного акрилового блочного материала обладают достаточной пропускной способностью света.

Экспертная оценка качества изображения показала возможность использования панелей из ТОСП © в качестве внутренней обшивки вагона, гак качество анализируемого изображения по абсолютной шкале оценено экспертами как хорошее (3,67 балла по абсолютной шкале), имеет вполне заметные, но слабо ухудшающие изображение степень искажения (2,95 балла по шкале погрешностей).

Модернизация ПИВ улучшает качество изображение, экспертная оценка — 5 и искажение 4, т. е. «ухудшающие изображение, но допустимые», при оценках контрольного изображения 6,38 и погрешности 2,09.

Математическая обработка цифровых данных методом вейвлет-анализа с использованием пакета программ МАТЪАВ подтверждает возможность использования цветных панелей внутренней обшивки вагона в комплекте с модифицированным ПНВ для обнаружения объектов находящихся за обшивкой вагона.

В целом, элементы блока технических средств системы диагностирования: модифицированный ПНВ и панели для внутренней обшивки из пластифицированного акрилового блочного листа категории ТОСП © С5 обеспечивают эффективный контроль локальных пространств, позволяют выявить запрещенные грузы, и отвечают всем требованиям безопасности.