СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ БУКСЫ ГРУЗОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
METHOD OF CONTROLLING FREIGHT CAR AXLE BOX HEAT CONDITIONS

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к системам контроля и сигнализации состояния букс грузового поезда.
Известен способ мониторинга состояния букс движущегося поезда, заключающийся в измерении параметров состояния букс и передаче полученной информации машинисту локомотива, причем буксы, подлежащие контролю, снабжают активными приемопередатчиками, расположенными на внешней стороне крышки буксы, в комплекте с источником питания, состоящим из диска с магнитами, размещенного на конце оси колесной пары напротив обмотки проводов, выполненной в виде лепестков на внутренней стороне крышки буксы, с помощью которых считывают и передают информацию о состоянии букс на индикаторное устройство машинисту локомотива по радиоканалу [пат. РФ 2337030, МПК В61К 9/04, 2008].
Недостатком такого способа являются:
- большие аппаратурные затраты при реализации способа;
- плохая совместимость аппаратуры с имеющимися конструкциями букс, связанная с необходимостью крепления диска с магнитами к концу оси колесной пары;
- необходимость модернизации оборудования локомотивов для приема и расшифровки сигналов, передаваемых по радиоканалу;
- увеличение стоимости ремонта буксы из-за необходимости демонтажа источника питания и аппаратуры.
Прототипом является способ контроля теплового состояния буксы грузового железнодорожного вагона, включающий регистрацию недопустимого повышения температуры буксы, сигнализацию неисправности светящейся меткой и выпуск воздуха из тормозной магистрали [пат. РФ 2096220, МПК В61К 9/04, 1997].
Недостатками прототипа являются:
- запоздалая регистрация неисправности, в результате которой уже происходит экстренная остановка поезда;
- невозможность контроля теплового состояния буксы при эксплуатации;
- невозможность повторного использования реализующего способ устройства (например, после остывания буксы) из-за необходимости замены плавкого элемента.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности и удобства в эксплуатации, а также расширение функциональных возможностей.
Задача решается тем, что в способе контроля теплового состояния буксы грузового железнодорожного вагона, включающем регистрацию недопустимого повышения температуры буксы, сигнализацию неисправности светящейся меткой и выпуск воздуха из тормозной магистрали, повышение температуры преобразуют в пропорциональное перемещение указателя, который устанавливают снаружи буксы, при этом с помощью механической памяти фиксируют наибольшее значение перемещения и по нему судят о тепловом режиме работы буксы.
Сигнализацию неисправности начинают выполнять при приближении теплового состояния к границе, обусловленной недопустимым повышением температуры буксы. Сигнализацию неисправности дублируют звуковым сигналом. Светящуюся метку выполняют из люминофора. Люминофор заряжают ультрафиолетовым излучением перед рейсом. Ультрафиолетовое излучение получают путем преобразования в излучение статического электричества, которое вырабатывают при движении вагона. Звуковой сигнал регистрируют микрофоном на стационарном пункте контроля. Для сигнализации неисправности применяют и люминофорный порошок.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Преобразование повышения температуры в пропорциональное перемещение указателя, который устанавливают снаружи буксы, и фиксирование с помощью механической памяти наибольшего значения перемещения, по которому судят о тепловом режиме работы буксы, позволяют на протяжении всей эксплуатации вагона оценивать (например, при периодическом осмотре колес) температурный режим работы буксы. По мере приближения указателя к отметке (границе), обозначающей недопустимую температуру работы, можно заблаговременно запланировать осмотр или ремонт буксы, что повышает надежность в эксплуатации.
Выполнение сигнализации неисправности при приближении теплового состояния к границе, обусловленной недопустимым повышением температуры буксы, дает возможность машинисту принять необходимые меры по снижению температуры буксы, например остановиться, а потом вести поезд на небольшой скорости до ближайшей станции, что также повышает надежность и удобство в эксплуатации.
Дублирование звуковым сигналом информации о неисправности буксы позволяет, например, в условиях плохой видимости получить звуковое сообщение о неисправности, что способствует повышению надежности в эксплуатации, а также расширяет функциональные возможности.
Выполнение светящейся метки из люминофора позволяет наблюдать метку с более далекого расстояния в темное время суток, что повышает надежность и удобство в эксплуатации.
Зарядка люминофора перед рейсом ультрафиолетовым излучением дает возможность за несколько секунд, например при последовательном прохождении букс поезда через ряд ультрафиолетовых ламп, обеспечить свечение люминофора на несколько часов, что повышает удобство в эксплуатации.
Получение ультрафиолетового излучения путем преобразования в излучение статического электричества, которое вырабатывают при движении вагона, позволяет отказаться от каких-либо стационарных специальных устройств, заряжающих люминофор, которые требуют затрат и обслуживания при эксплуатации, что также повышает удобство в эксплуатации.
Регистрирование микрофоном звукового сигнала на стационарном пункте контроля способствует беспрепятственному получению информации о неисправности в любых погодных условиях и при любой длине состава, когда машинист может не услышать и не увидеть сигнал, исходящий от буксы. Это повышает надежность и удобство в эксплуатации, а также функциональные возможности.
Применение для сигнализации неисправности люминофорного порошка повышает надежность в эксплуатации. Высыпавшийся при движении порошок частично будет отброшен набегающим потоком на элементы вагона и частично - на полотно. Если машинист по какой-то причине не обнаружит светящиеся элементы вагона, то светящийся порошок на полотне может заметить машинист встречного (или попутно следующего за ним) поезда, о чем может быть сообщено по радио на ближайшую станцию для принятия необходимых мер.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена тележка грузового вагона. На фиг.2 изображено устройство для контроля теплового состояния буксы. На фиг.3 изображен разрез А-А устройства для контроля теплового состояния буксы.
Боковая рама 1 тележки грузового вагона опирается на буксу 2 колесной пары 3. Букса имеет смотровую крышку 4 с отверстием 5, на которой соосно с последним неподвижно закреплена втулка 6 с консольной балкой 7, контактирующей с телом 8 качения, поджатым пружиной 9 к ее заклинивающей поверхности 10 и к валу 11, установленному с возможностью вращения во втулке и отверстии смотровой крышки. На выступающую из крышки часть вала свободно посажена и неподвижно закреплена одним концом вместе с ручкой-указателем 12 пружина 13 кручения, другой конец которой прикреплен к смотровой крышке. Кольцо 14, обладающее большим коэффициентом линейного расширения, чем втулка, охватывает ее с выступом 15 консольной балки и может иметь тепловой контакт с экраном 16, который закреплен в смотровой крышке и, в свою очередь, имеет тепловой контакт с крепительной крышкой 17, прочно удерживающей наружные кольца роликовых подшипников (не показаны) в буксе.
Смотровая крышка может иметь наружное теплоизоляционное покрытие и соединенный с тормозной магистралью вагона воздушный канал 18, а вал - совмещаемые с этим каналом малое 19 и большое 20 радиальные отверстия, сопряженные с каналом 21, соединенным со щелью 22 ручки-указателя, на которую плотно посажена заглушка 23 с острием 24, при этом между ручкой-указателем и заглушкой может быть помещен люминофорный порошок (не показан).
Способ реализуют следующим образом.
Перед началом эксплуатации буксы грузового вагона ручку-указатель 12 устанавливают (поворачивая, например рукой, по часовой стрелке) в исходное, например горизонтальное, положение (на фиг.1 левая букса). При этом тело 8 качения отходит от заклинивающей поверхности 10, преодолевая усилие пружины 9, позволяя валу 11 поворачиваться по часовой стрелке, а пружина 13 закручивается, создавая возвращающий ручку-указатель момент (фиг.2, 3). Однако после снятия момента установки тело качения вновь окажется на заклинивающей поверхности, произойдет самоторможение вала 11, и ручка-указатель останется в горизонтальном положении.
В процессе эксплуатации вагона повышение температуры в буксе вызовет нагрев крепительной крышки 17 (которая сейчас изготавливается из стали или алюминиевого сплава), экрана 16 и кольца 14, которое начнет увеличиваться в диаметре. После того как диаметр кольца увеличится настолько, что между ним и выступом 15 появится зазор, под действием возвращающего момента вала 11 тело 8 качения продвинется по заклинивающей поверхности 10 консольной балки 7, приподнимая последнюю и выбирая тем самым указанный зазор. Исчезновение зазора приведет к останову тела 8 качения на поверхности 10 и самоторможению вала 11. При этом он вместе с ручкой-указателем 12 повернется на некоторый угол от своего первоначального положения. Чем выше будет температура, тем на больший угол повернется вал. Если температура больше увеличиваться не будет, то тело качения и вал останутся на месте, механически фиксируя («запоминая») максимальное значение температуры в буксе. Понижение температуры буксы, например, после останова вагона также не вызовет поворота вала, так как при сжатии кольца 14 произойдет смещение вниз выступа 15, т.е. консольная балка 7 несколько изогнется (выгнется) на теле качения, оставляя при этом его на прежнем месте. Заметим, что одновременно немного (в пределах упругой деформации) вытянется и кольцо 14, приняв слегка овальную форму. Во время очередного осмотра ходовой части вагона по отклонению ручки-указателя от горизонтального положения судят о тепловом режиме работы буксы. Если указатель находится близко к положению, при котором температура в буксе считается недопустимой, то такой вагон отправляют на осмотр (в ремонт) для выяснения причины ненормального теплового режима работы буксы. В противном случае во время очередного рейса температура в буксе может достичь недопустимого значения, кольцо 14 расширится так, что тело качения пройдет всю заклинивающую поверхность и начнет проворачиваться, не препятствуя уже вращению вала 11 против часовой стрелки за счет возвращающего момента пружины 13. Раскручивая пружину, вал повернется на большой угол, поэтому этот поворот можно использовать для приведения в действие клапана или крана (не показаны), в результате которого воздух выйдет из тормозной магистрали и поезд остановится. При осмотре по вертикальному положению ручки-указателя 12 (правая букса на фиг.1) находят неисправную буксу. Если после остывания буксы принимают решение о продолжении движения, то устанавливают ручку-указатель снова в горизонтальное или близкое к нему положение (ручка займет соответствующее положение в зависимости от температуры в буксе) для обеспечения последующего возможного срабатывания.
Рассмотрим вариант, когда на валу 11 выполнены отверстия 19, 20 и канал 21, а в смотровой крышке имеется канал 18. Тогда во время движения вагона при повышении температуры буксы до значения, приближающегося к критическому, вал 11 повернется против часовой стрелки настолько, что малое отверстие 19 окажется напротив канала 18. Воздух из тормозной магистрали через это отверстие, канал 21 и щель 22 устремится в полость между ручкой-указателем 12 и заглушкой 23. Давление в полости возрастет, и заглушка 23 слетит с ручки-указателя, которая обнажится, и светящийся на ее поверхности люминофор будет сигнализировать о тепловом состоянии буксы, близком к недопустимому значению. Одновременно вырывающийся из щели 22 воздух будет воспроизводить звуковой сигнал (свист) для привлечения внимания к создавшейся проблеме. Кроме того, если между заглушкой и ручкой-указателем находился люминофорный порошок, то при разъединении заглушки с ручкой порошок высыпается и потоком набегающего воздуха распыляется на элементы конструкции вагона и полотно, в результате чего увеличивается вероятность обнаружения неисправности. Однако при определенных условиях движения и состояния окружающей атмосферы машинист или его помощник могут не заметить указанных сигналов, поэтому звуковой сигнал регистрируют микрофоном на стационарном пункте контроля, для чего в определенном месте пути устанавливают микрофон и опережающий карликовый светофор. Если при прохождении поезда с помощью микрофона будет зарегистрирован звуковой сигнал, исходящий от буксы, то на светофор выдается запрещающий сигнал и поезд останавливают.
Для свечения люминофора его предварительно заряжают. Перед рейсом, например при выходе поезда с грузовой станции, буксы вагонов проходят мимо излучателей, испускающих ультрафиолетовое излучение на заглушки 23 (прозрачные для этой длины волны), в результате чего через несколько секунд люминофор на поверхности ручки-указателя 12 или люминофорный порошок заряжаются на несколько часов. Если этого времени не хватает на выполнение рейса, то в пути необходимо проведение дополнительной подзарядки, что не всегда бывает удобно. Поэтому зарядку люминофора производят автоматически в пути следования. Для этого заглушку 23 выполняют из материала, способного накапливать статическое электричество, например из эбонита. Во время движения вагона заглушка обтекается воздухом, содержащим пылинки (капельки влаги), которые трутся о поверхность заглушки, формируя электрический заряд (трибоэлектричество). При повышении потенциала заряда до определенного уровня между острием 24 и валом 11, имеющим низкий потенциал, возникает разряд, сопровождающийся свечением, посредством которого во время движения постоянно осуществляют зарядку люминофора. В результате этого надобность в специальных излучателях на станциях отпадает. Заметим, что вместо острия 24 можно использовать вмонтированный в ручку-указатель или заглушку миниатюрный газовый разрядник, представляющий собой сверхбыстрый замыкатель, свойство проводимости которого меняется мгновенно, от разомкнутого состояния до замкнутого состояния при возникновении электрического пробоя. Пробой искрового промежутка между электродами с образованием электрической дуги длится до тех пор, пока напряжение на электродах не опустится ниже параметрического значения.
Внедрение изобретения позволит при минимальных материальных затратах повысить безопасность движения грузовых поездов благодаря постоянному контролю теплового состояния буксы простым устройством, которое хорошо совмещается с конструкциями современных букс и может быть вмонтировано в смотровую крышку буксы.