В. В. БУРЧЕНКОВ Автоматизация контроля технического состояния подвижного состава

ецяи ьп

еР лн сьла вожо яа не

Д та ичап кар им ок те тнор орв ял

со йе

аД чт ки пи ор ох ад

Э 1-П

	лна изя а в
ыр ах ут уд ар зо е в пм о ет го к нж ич ур та на Д	К	с
		мед оМ 23 2-	23 2S- R	58 4-S R	йи ксе ть чи лу го П л он хет
		SR
		PI/ PC T

К СТ -М 20

аме оог ял хы в тс во ор во ол ис лп тн ск зу до ет ок уб П
ма я хы в ет ин нв оз си ел ар ом сд вя пс ро о ы и т П в е н	)к
ам яи в о я е н о п у и т е т г н си лв ке сё ур а с я ф л к т д ы е о а о д к к П в	ес/ ти Бм 1( NA
ма я и ет ло йо кз си рт ве ур сд но ос га о к н П	Cв ор ел ло ртн
ам я а ет ло ит ис рт ра сд но ба о к г П	ок ор ки мь тес
ма я а ет ло зе ян си рт рд бе сд но по рг о к П	яан ьл ка Ло

Пр окан сдноидго исртцафо етлоои но амя -на

121

иС тс ме ка мо лп ке нс го ко но рт ло пя до ив нж го со со ат ав

3.3 -8

Р си ну ко

хс ме па рее ог нн го оо об ур од ав ин я)

( тс кру ут нр яа

4 СИСТЕМЫ, КОМПЛЕКСЫ И УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

4.1 Система автоматического определения негабаритности подвижного состава

В процессе эксплуатации подвижного состава, из-за отказов в работе отдельных элементов его конструкции, имеют место случаи выхода узлов и деталей за пределы очертания габарита подвижного состава. Возможны нарушения бокового и верхнего габарита погрузки. При несвоевременном обнаружении такой неисправности подвижного состава, в процессе движения поезда создается угроза безопасности движения, происходит повреждение путевых устройств, искусственных сооружений и самого подвижного состава.

Принцип действия системы автоматического определения негабаритности подвижного состава (САОН) основан на обнаружении во время движения поезда, с помощью оптикоэлектронных датчиков, деталей подвижного состава и грузов, выходящих за очертание габарита. При этом происходит формирование сигнала о наличии в вагоне такого вида неисправности, передача и регистрация данных о наличии и расположении в поезде неисправных подвижных единиц (вагонов, локомотивов). Система САОН может работать только в совокупности с базовой телеметрической системой ДИСК-Б для обнаружения перегретых букс. Функции передачи и регистрации данных о наличии и расположении негабаритных деталей в поезде выполняются устройствами системы ДИСК-Б.

Функциональная схема сопряжения систем САОН и ДИСК-Б показана на рисунке 4.1. В состав перегонного оборудования базовой системы ДИСК- Б помимо индивидуальных устройств (напольные камеры правые и левые, блок усилителей) входят и групповые устройства (рельсовая цепь наложения ЭП-1, датчики прохода колесных пар П1, П4, П5, блок управления и блок передачи сообщений). Станционное оборудование ДИСК-Б включает в себя блок приема сообщений, блок преобразования, блок накопления, блок автономной работы,

По сигналу с рельсовой цепи блок управления вырабатывает команды управления работой аппаратуры в моменты захода и удаления поезда с участка контроля. По сигналам с датчиков П1, П4, П5 блоком управления вырабатывается сигнал отметки прохода по участку контроля физических подвижных единиц (вагон, секция локомотива), а так же сигналы управления работой измерительных каналов системы ДИСК-Б. С помощью блока передачи сообщений, включающего 7 частотно - разделенных каналов, осущест-

122

вляется передача сообщений от перегонного оборудования к станционному оборудованию по двухпроводной кабельной линии связи. В задачу станционного оборудования ДИСК - Б входит прием, преобразование сигналов в цифровую форму, обработка и регистрация данных на ленте цифропечатающего устройства о признаке неисправности и месте расположения неисправных вагонов в поезде. В момент обнаружения неисправности с помощью пульта оператора подается звуковая и световая сигнализация [1].

	1700+50
	ДЛ		НКЛО	НКЛВ	Станция
	ДЗЛ				УННВ
Направление	ДВ
движения
	ДЗП	П1	П4	П5	ПО		УП
	ДП				Блок
					автономной
				НКПВ
			ПО		работы
			НК
			ЭП1
					Блок		Блок
					накопления	преобразования
САО
Н			Блок	Блок
			управления	усилителей
					Блок приема			КГ
			Блок передачи
					собщений
			сообщения
								Станционное
Перегонное					Станционное оборудование			оборудование
		Перегонное оборудование			ДИСК-Б			САОН
оборудование
			ДИСК-Б
САОН

Рисунок 4.1 – Функциональная схема САОН

Перегонные устройства системы САОН состоят из оптикоэлектронных датчиков контроля негабаритных деталей и устройства формирования сигнала негабаритности (блок САОН). Станционные устройства состоят из модуля КГ. Комплект датчиков состоит из пяти пар излучателей и фотоприемников инфракрасного диапазона, типа открытый оптический канал, устанавливаемых на габаритной раме. Излучатель состоит из мультивибратора, усилителя и светоизлучающего диода инфракрасного диапазона. Фотоприемник состоит из фотодиода, усилителя и преобразователя [2].

С помощью оптических осей датчиков образуются контролируемые линии очертания бокового и верхнего габарита подвижного состава Т для колеи 1520 мм. В момент захода поезда на участок контроля блок управления вырабатывает команду, по которой включается в работу блок САОН и подается управляющий сигнал на электронные схемы излучателей. При наличии негабаритной детали в контролируемом вагоне прерывается оптический сигнал, поступающий от излучателя на фотоприемник и преобразователь. С

123

выхода преобразователя электрический сигнал по кабелю поступает к постовому оборудованию в блок САОН.

Вблоке САОН сигналы с датчиков подаются на входы пороговых устройств. Структурная схема перегонных устройств САОН приведена на рисунке 4.2. При превышении сигналом с датчика установленного порогового значения, выходной сигнал с порогового устройства подается на устройство предварительного запоминания сигнала (триггер Т1). В момент проследования последнего колеса подвижной единицы над датчиком П1 формируется сигнал отметки прохода подвижной единицы. По этому сигналу информация о наличии в проследовавшем вагоне негабаритной детали переписывается с предварительного в выходное запоминающее устройство (триггер Т2) по цепям связи ЦС. Расстояние между габаритной рамой и первым датчиком счета осей выбрано равным расстоянию от последнего колеса вагона до центра автосцепки, что характерно для наиболее часто встречающихся типов вагонов. Поэтому, в момент отметки прохода вагона над датчиком П1 информация о наличии негабаритных деталей в проследовавшем вагоне хранится в выходном запоминающем устройстве, а устройство предварительного запоминания сигнала подготовлено для приема информации о наличии негабаритных деталей в последующей подвижной единице.

Вмомент отметки прохода вагона над датчиком П5, сигнал информации

оналичии боковой или верхней негабаритности в этой подвижной единице считывается с выходного запоминающегося устройства, кодируется по амплитуде и нормируется по длительности (17 мс). Затем он подается на вход первого канала аппаратуры передачи сообщений (АПС).

					Зона
					оптического
	Блок				канала
	управления				контроля
					габарита
	78Б.21.3
	21Ш8		Излучатель				Фотоприемник
	ВД	C5	Г	У			У	П
	Субблок	ОВ
	78Б.21.3.4Э3
	Ш5						Блок передачи
								сообщений
	ОВ П1	А10						78Б.21.1
								21Ш1
					блок САОН			Цепь
	Субблок ФКП		ПУ	Т1	ЦС	Т2
	78Б.21.3.3Э3						А3	ДК
	Ш4
	ОВ 17	А3
	Рисунок 4.2 – Функциональная схема перегонных устройств САОН

124

Сигнал обнаружения негабаритной детали передается к станционному оборудованию системы ДИСК-Б одновременно с сигналом отметки прохода подвижной единицы над датчиком П5.

Амплитуда сигнала на входе передатчика №1 блока АПС несет информацию о боковой и верхней негабаритности, а совпадение его с сигналом отметки вагона по П5 обеспечивает точное указание вагона в поезде.

В станционной стойке сигнал о нарушении габарита поступает на вход приемника первого канала АПС. С выхода приёмника сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и компараторы У1 и У2, пороги срабатывания которых устанавливаются резисторами R1 и R2. Компаратор У1 служит для включения устройства обработки сигналов, а У2 - для выработки сигнала «Тревога 2». Функциональная схема обработки сигналов приведена на рисунке4.3.

Если поступивший аналоговый сигнал превысил установленный на У1 порог, то АЦП включается в работу и на его выходе будет получен код числа, характеризующий амплитуду сигнала. Коды уровней сигнала с выхода АЦП поступают в запоминающее устройство, накапливающее информацию о вагонах с нарушением габарита и стороне негабаритности (левой, правой, верхней, зон совместной верхней и боковой негабаритности - левой и правой). Одновременно этот сигнал, через схему У3, поступает, как сигнал печати «К», на устройство печати.

Аналог

Запоминающее

Код

устройство

Регистр печати

Устройство печати

R1

У1

R2

У2

"В"	1
"ЛТ"		Счетчик вагонов
"ПТ"
"К"	"В"	"ЛТ" "ПТ" "К"
	У3
		Блок автономной работы

"В"	1
"ЛТ"		"Тревога"
"ПТ"
"К"				Пульт индикации
	У4

Рисунок 4.3 – Функциональная схема станционных устройств САОН

125

С приходом сигнала отметки вагона (ОВ) устройство печати забирает информацию из ЗУ через регистр печати. На ленте УП печатается три уровня сигнала. Первый уровень сигнала соответствует правой негабаритности и десятому уровню АЦП, второй уровень сигнала соответствует левой негабаритности и двадцатому уровню АЦП и т. д. При срабатывании компаратора У2 вырабатывается сигнал тревоги, поступающий на светодиоды пульта и на входы блока автономной работы.

Вмомент выдачи данных о вагоне с нарушением габарита на печать, с пульта оператора (ПО) обслуживающему персоналу подается звуковая и световая сигнализация.

После удаления поезда с участка контроля, с помощью программно - задающего устройства запускается проверочная программа. При этом на вход блока САОН подаются контрольные сигналы, имитирующие проход вагона

снарушением габарита. Станционным оборудованием регистрируются параметры тестового автоматического контроля, по которым проверяется работоспособность системы САОН.

Вмомент обнаружения негабаритной детали в поезде предусмотрена выдача команды от станционных устройств ДИСК-Б на управление сигнальным световым указателем УННВ. Этот указатель размещается между перегонным оборудованием и входным светофором станции для извещения локомотивной бригады о наличии неисправностей в поезде.

4.2 Комплекс технических средств контроля колес КТСМ-К

Комплекс КТСМ-К предназначен для обнаружения в движущихся поездах вагонов с дефектами поверхностей катания колес в виде ползунов (выбоин), наваров, выщербин и неравномерного проката, превышающих установленные в эксплуатации размеры.

Комплекс состоит из напольного оборудования (рисунки 4.4 и 4.5), постового перегонного оборудования в виде стойки и автоматизированного рабочего места оператора ПТО – АРМ ЛПК. Информационное окно КТСМ- К приведено на рисунке 4.6.

Принцип действия комплекса КТСМ-К основан на регистрации и анализе вибраций рельса, возбуждаемых при ударном взаимодействии с ним дефектных колес. При наличии в проходящем поезде дефектных колес в смотровом окне АРМ ЛПК фиксируются данные о порядковом номере поезда за смену (за сутки), о порядковом номере вагона и оси в вагоне с дефектами колес с указанием стороны поезда и условного уровня дефекта (Тревога 0, Тревога 1)

Действие вибродатчиков основано на использовании прямого пьезоэффекта, заключающегося в способности некоторых материалов генерировать электрические заряды при приложении механической нагрузки. В качестве пьезоэлек-

126

трических материалов используются кварц, турмалин и искусственно поляризованная керамика на основе титаната бария (BaТiO3), титаната свинца (PbTiO3), цирконата свинца (PbZrO3) и др. Наиболее распространен кварц; он имеет незначительный коэффициент линейного расширения при модуле упругости Е = 7,7 ∙ 1010 Па, высокое удельное электрическое сопротивление (порядка 1016 Ом/м) и сравнительно незначительную зависимость пьезомодуля (2,3 ∙ 1012 Кл/Н) от температуры в диапазоне 200...500 °С.

Пьезокерамика является продуктом отжига спрессованной смеси, содержащей мелко раздробленные сегнетоэлектри-ческие кристаллы; пьезоэлектрические свойства такая керамика приобретает после поляризации в электрическом поле.

Рисунок 4.4 – Общий вид напольного оборудова-	Рисунок 4.5 – Крепление вибро-
ния КТСМ-К	датчика КТСМ-К к подошве
	рельса

Рисунок 4.6 – Смотровое окно АРМ ЛПК с показаниями КТСМ-К

127

При движении вагонов с ползунами, взаимодействие колес с рельсами имеет ударный характер. В результате этого возникают виброперемещения и виброускорения рельсов. Вибродатчик является измерительным преобразователем инерционного действия, работающим в режиме акселерометра. Инерционный груз с упругой подвеской, два пьезоэлемента в форме диска и основание датчика помещены в корпус. Электрические заряды, образующиеся под действием сил инерции груза на электродах пьезоэлементов, подаются по коаксиальному кабелю на выход датчика. Амплитуда электрического сигнала на выходе акселерометра прямо пропорциональна амплитуде ускорения рельса, к которому крепится вибродатчик.

Комплекс КТСМ-К выполнен на конструктивно-элементной базе перегонного контроллера ПК-05 многофункционального комплекса диагностики подвижного состава типа КТСМ-02БТ.

В зависимости от местных условий комплекс КТСМ-К может быть сконфигурирован для работы совместно с комплексом обнаружения перегретых букс и заторможенных колесных пар КТСМ-01Д или для работы в составе многофункционального комплекса КТСМ-02, или для автономной эксплуатации (без КТСМ-01Д и КТСМ-02БТ).

Технические характеристики КТСМ–К

–Диапазон скоростей движения поездов – от 30 до 250 км/ч

–Диапазон температур окружающего воздуха:

-для напольного оборудования – от –45 до +60 С;

-для постового оборудования – от плюс 1 до плюс 50 С.

– Выявляемость дефектов колес – не менее 80%

– Достоверность показаний на дефекты колес – не менее 75%

– Потребляемая мощность – не более 50ВА (без АРМ ЛПК)

– Наработка на отказ – не менее 10000 ч

– Масса составных частей – до 50 кг (без АРМ ЛПК).

4.3 Установка для автоматизированного контроля поверхности катания вагонных колес (УКВК)

Установка УКВК предназначена дня автоматизированного выявления и регистрации неровностей поверхности катания вагонных колес в движущихся поездах, выявления разности в нагрузке правой и левой сторон колесных пар, передачи сообщений на печатающее устройство и сохранения итоговой информации в течение суток в памяти компьютера.

По назначению установка относится к диагностическому оборудованию ПТО и должна размещаться перед входными стрелками станции прибытия.

Установка выявляет следующие неровности поверхности катания вагонных колес:

– ползуны (выбоины) глубиной более 1 мм;

128

–раковины и выщербины на поверхности катания глубиной более 1 мм

идлиной более 25 мм, попадающие в зону контакта с рельсом и вызывающие удар по рельсу;

–навары на поверхности катания колеса высотой более 0,5 мм, попадающие в зону контакта «колесорельс» и вызывающие удар или динамическое воздействие на рельс.

В состав изделия входят: комплекс напольных устройств, смонтированных на рельсах и соединенных с

преобразователем сигналов интерфейсов, кабельные соединители, устройство обработки и передачи информации, регистрирующее устройство.

В таблице 1 приведен состав установки включающий в себя следующие узлы и комплектующие:

Таблица 4.1 – Перечень узлов и основных комплектующих изделий установки

автоматизированного контроля поверхности катания вагонных колес.

	№п		Обозначение по конст-	Количество на
		Наименование и маркировка	рукторской документа-
	/п			одно изделие
			ции
	1	Регистратор колесных пар	1803. 803	1
		оптический (РКПО-1803.803)	01.00.000.
		Датчик контроля состояния по-
	2	верхности катания (ДКПК-	1803.804-01.00.000.	2
		1803.804.01)
	3	Датчик ДОБК-ЖТЗ		2
		Устройство обработки и пере-
	4	дачи информации (УОПИ -	1803.804-02.00.000	1
		1803.804-02)
	5	Преобразователь сигналов ин-	1803.804-03.00.000	1
		терфейсов (ПС-1803.804-03)
	6	Источник вторичного питания	1803.804-03.00.000	1
		(ИВП-1803.804-04)
	7	Источник бесперебойного пи-		1
		тания установки
	8	Кабельный соединитель
	9	Ящик трансформаторный (ТЯ1)		1
	10	Модем IDC2814 BXL+		2
	11	Печатающее устройство		1 (на ПТО)
	12	Персональный компьютер		1 (на ПТО)

129

Устройство и работа установки. Установка конструктивно исполнена следующим образом (см. рисунок 4.7). На участке пути, расположенном со стороны прибытия поезда на расстояниях 785 мм и 1285 мм от датчиков контроля состояния поверхности катания (ДКПК) (поз.2) на левом рельсе укреплены два оптических регистратора колесных пар (РКПО) (поз.3). На правом рельсе со стороны убытия поезда на таких - же расстояниях от датчиков ДКПК размещены еще два регистратора колесных пар РКПО. Регистраторы колесных пар и датчики контроля состояния поверхности катания соединены кабельными соединителями с преобразователем сигналов интерфейсов (ПС). Питание преобразователя сигналов интерфейсов осуществляется от источника вторичного питания ИП, который размещен в трансформаторном ящике. Информация от преобразователя сигналов интерфейсов по линии связи передается на устройство обработки и передачи информации (УОПИ), которое также находится в трансформаторном ящике.

4		4
3	2	3
5	1	5
Рисунок 4.7 – Установка УКВК

При движении поезда с любого направления происходит перекрытие оптического канала датчика ДОБК-ЖТЗ (поз.4 и 5) и включение системы в работу. Открытие оптического канала этого датчика подтверждает проход одной подвижной единицы. Первая колесная пара первой подвижной единицы пересекает оптические каналы первого и второго по ходу движения датчиков оптического регистратора колесных пар РКПО. Вырабатываются сигналы, идентифицирующие появление первой колесной пары и направление движения поезда. После пересечения оптических осей датчиков РКПО колесная пара воздействует на датчики ДКПК, расположенные на обоих рельсах. Информация о динамическом воздействии колеса на рельс обрабатывается в датчиках ДКПК и передается по кабельным соединителям КС в преобразователь сигналов интерфейсов ПС. После преобразования сигналов информация поступает в устройство обработки и передачи информации УОПИ, где производится преобразование информации в форму, доступную для накопления и обработки компьютером, который находится на рабочем месте оператора, и сохранения.

130