АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СДВИГА БУКС ОСИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ВАГОНОВ И ИЗНОСА ПОВЕРХНОСТЕЙ КАЧЕНИЯ КОЛЕС

Данное техническое решение относится к средствам выявления дефектов колесных пар железнодорожных вагонов, таких, как сдвиг букс с шеек осей колесных пар вагонов, а также дефектов поверхностей качения колес колесных пар без их снятия с вагонов.
Техническое решение предназначено для его использования на железнодорожном транспорте, в частности на специально оборудованных постах контроля, располагаемых на железнодорожных путях, причем такие посты контроля предусматривают прохождение через них на небольшой скорости железнодорожного поезда.
Техническое решение осуществляет в автоматическом режиме регистрацию параметров поверхностей качения колес и параметров сдвига букс относительно оси колесной пары, регистрацию параметров, сравнение их с заданными параметрами контроля, анализ и передачу полученных результатов на пункты управления движением поездов и аварийные пункты.
В процессе работы устройства по существу им проводится опрос состояния колесных пар подвижного состава на износ подшипников букс и наличие в связи с этим люфтов, а также опрос на отклонение геометрии колес от заданных параметров, при этом в автоматическом режиме устанавливается пригодность колесной пары к работе при наличии на поверхностях качения таких дефектов, как «ползун», «навар» металла, неравномерность структуры, связанная с погрешностями его проката.
Известно устройство контроля колесных пар вагонов в заданной точке пути, которое содержит индуктивный шлейф и подключенный к нему электронный блок, который включает генератор импульсов и приемник-анализатор отраженных сигналов, различающий в паузах между импульсами сигналы колес, при этом выход генератора подключен к индуктивному шлейфу, который подключен к входу приемника-анализатора отраженных сигналов (RU 2248898 C2, 27.11.2000).
Известен способ контроля интегральных параметров проходящего по железнодорожному пути подвижного состава, заключающийся в том, что на поверхности балластной призмы регистрируют характеристики силового воздействия подвижного состава с помощью средств регистрации, сохраняют характеристики в компьютере в виде оцифрованных амплитудно-временных ускорений и обрабатывают их для получения временных соотношений и частотных спектров силовых воздействий, характеризующих параметры проходящего подвижного состава (RU 2007140361 A, 25.05.2009).
Известно устройство качества контроля подвижного состава, напольное оборудование которого содержит основные и вспомогательные напольные камеры, устройство контроля габарита подвижного состава, электронную педаль, датчики счета осей, при этом устройство содержит триангуляционный лазерный датчик, установленный в корпусе основной напольной камеры, центрированный с оптической осью болометра (RU 2007144809 A, 10.06.2009).
Известна система предупреждения аварии железнодорожного состава, состоящая из размещенных около железнодорожных путей пунктов считывании информации, включающих датчики счета осей, постовое оборудование со считывателем и антенной, соединенное через линию связи с ЭВМ оператора системы автоматической идентификации и формирования модели состава, связанную через линию связи с ЭВМ диспетчера станции, радиомодемов и подвижного состава, включающего локомотив и подвижные единицы с размещенными на них электронными кодовыми датчиками подвижных единиц с идентификационными номерами, размещенную на локомотиве систему автоведения состава, приемопередающее устройство, электронные кодовые датчики буксовых узлов, приемопередающее устройство буксовых узлов, измерительные датчики состояния подвижной единицы, соединенные с электронным кодовыми датчиками буксовых узлов, блок сравнения идентификационных номеров, запоминающее устройство, сигнализатор аварийной ситуации, блок считывания информации, соединенный с запоминающим устройством, пункт считывания системы автоматической идентификации, воспринимающий сигналы аварийной и предаварийной степеней с электронных датчиков при прохождении состава мимо пункта считывания, оснащенного передатчиком информации по линии связи на ЭВМ оператора системы автоматической идентификации и, далее, на ЭВМ диспетчера станции (RU 2006104001 А, 16.02.2005).
Данная система не отвечает условиям точного контроля сдвига букс с осей колесных пар вагонов и она не применима для осуществления контроля износа поверхностей качения колес колесной пары.
Техническим результатом устройства является обеспечение возможности повышения точности контроля сдвига букс оси колесной пары вагонов и износа поверхностей качения колес при осуществлении контроля на стационарных пунктах в автоматическом режиме при прохождении через него железнодорожного состава.
Технический результат получен автоматическим устройством контроля сдвига букс оси колесной пары вагонов и износа поверхностей качения колес, содержащим установленную на рельсовом пути с возможностью взаимодействия с колесом колесной пары магнитную педаль, соединенную электрически с блоком считывания данных о состоянии поверхностей качения колес, который содержит расположенные вдоль рельсового пути наружные датчики, установленные с наружных сторон колесной пары, и внутренние датчики, установленные с внутренних сторон колесной пары, блок считывания данных о состоянии букс колесной пары, соединенный с указанными блоками блок обработки полученных данных и выдачи результатов, блок отображения результатов, при этом блок считывания данных о состоянии букс содержит расположенные с противоположных сторон от колес колесной пары излучатели, которые установлены напротив букс колесной пары, и установленные с противоположных сторон колесной пары напротив колес датчики сдвига букс, взаимодействующие с излучателями через буксы колесной пары.
Блок обработки данных содержит синхронизатор, посредством которого блок обработки соединен с блоками считывания данных, синхронизатор соединен с датчиками температуры, внутренними и наружными датчиками, а блок обработки данных содержит соединенные с ним микропроцессорные устройства, центральный сервер, соединенный с синхронизатором и концентратором.
Блок отображения данных содержит компьютер и автоматизированное рабочее место, которые соединены с центральным сервером, а также средство подачи сигнала о приближении поезда, соединенное с сихронизатором.
Датчики температуры установлены вблизи внутренних и наружных датчиков, а магнитная педаль установлена ниже рельса рельсового пути под ребордой колеса колесной пары.
На схеме показано автоматическое устройства контроля сдвига букс оси колесной пары вагонов и износа поверхностей качения колес колесной пары.
Устройство содержит блок 1 считывания данных о состоянии поверхностей качения колес колесной пары вагона, соединенный с блоком 1 блок 2 обработки полученных данных и выдачи результатов, а также соединенный с блоком 2 блок 3 отображения полученных результатов.
Блок 1 содержит наружные датчики 4, внутренние датчики 5, магнитную педаль 6 и датчики 7 температуры, при этом наружные датчики 4 установлены с наружных сторон рельс 8 рельсового пути, внутренние датчики 5 установлены с внутренних сторон рельс рельсового пути, магнитная педаль 6 установлена на шпале 9 рельсового пути под ребордой 10 обода колеса 11, опирающегося своей поверхностью 12 качения на рабочую поверхность 13 рельса 8. Датчики 7 температуры установлены вблизи датчиков 4 и 5 или, более конкретно, в тепловых зонах 14 работы датчиков 4 и 5. Под тепловой зоной 14 датчика 4 или 5 в данном описании имеется в виду зона от минимального значения температуры до максимального ее значения, за пределами которых датчик 4 или 5 начинает работать с погрешностями.
Блок 2 содержит синхронизатор 15, с которым соединены датчики 4, 5 и 7. Посредством синхронизатора 15 блок 2 соединен с блоком 1 и элементами этого блока.. Блок 2 содержит также микропроцессорное устройство 16 и микропроцессорное устройство 17, которые соединены с входящим в блок 2 концентратором 18 передачи данных по локальной сети, при этом микропроцессорные устройства 16 и 17 соединены с наружными датчиками 4 и внутренними датчиками 5.
Блок 2 содержит также центральный сервер 19, соединенный кабелем 20 типа RS232 с синхронизатором 15. Сервер 19 линией связи соединен с концентратором 18, который линией связи 21 соединен с микропроцессорным устройством 16.
Устройство содержит блок 3 отображения результатов с компьютером 22 и автоматизированным рабочим местом (АРМ), при этом блок 3 отображения линией связи 23 соединен с центральным сервером 19. Блок 3 содержит также средство 24 подачи сигнала о приближении поезда, соединенное с синхронизатором 15.
Устройство содержит блок 25 считывания данных о состоянии букс колесной пары 26, который соединен с блоком 2 обработки полученных данных. Блок 25 содержит расположенные с противоположных сторон от колесной пары 26 излучатели 27, установленные напротив букс 28 колесной пары вагона, расположенные перед ободами 11 колес триангуляционные датчики 29 лазерного действия в трехмерном пространстве. Излучатели соединены с синхронизатором 15. Триангуляционные датчики 29 соединены с соответствующими (бортовыми) микропроцессорными устройствами 16 и 17. Таким образом, в блок 25 входят также микропроцессорные устройства 16 и 17 и синхронизатор 15.
Работает устройство следующим образом. При качении по рельсам рельсового пути вагона каждая колесная пара 26 вагона колесом 8 наезжает ободом на магнитную педаль 6 и этой педалью включает в работу блок 1 считывания данных о состоянии поверхностей качения колес колесной пары вагона, а также блок 25 устройства.
В результате наружные датчики 4, внутренние датчики 5 в заданный промежуток времени считывают данные о состоянии поверхности 12 качения колеса определенного сегмента поверхности колеса в зоне видимости левой и правой по схеме пары датчиков 4 и 5. При дальнейшем качении каждого колеса колесной пары по рельсам 8 рельсового пути включается в работу следующие по ходу следования вагона пары датчиков 4 и 5, при этом по указанной схеме работы устройства следующие пары датчиков считывают с колеса данные о состоянии поверхности качения колеса другого сегмента поверхности колеса. Описанные циклы считывания данных о состоянии поверхности качения каждого колеса колесной пары повторяются по всему периметру каждого колеса колесной пары.
Датчики 4 и 5 улавливают отраженные сигналы и направляют их в синхронизатор 15, где они синхронизируются по сторонам, номеру колесной пары (по счету) и уровню сигналов. Далее сигналы от синхронизатора поступают на сервер 19, где они обрабатываются, сравниваются с заданными параметрами сравнения и, в случае несоответствия заданным параметрам сравнения, автоматически передаются на автоматизированное рабочее место АРМ и компьютер 22 в виде тревожной информации.
Одновременно, при работе устройства, колесная пара при ее качении по рельсовому пути проходит через блок 25 устройства считывания данных о состоянии букс колесной пары 26, причем блок 25 включается в работу при нажатии колеса колесной пары на магнитную педаль 6 аналогичным образом так, как это описано выше. При этом происходит подача сигнала от магнитной педали на излучатели 27, которые излучают сигналы и подают эти сигналы на каждый обод колеса колесной пары, фиксируют положение колес относительно букс в заданном промежутке времени, при этом триангуляционные датчики 29 считывают положение букс относительно положения каждого обода колеса колесной пары. При прохождении букс мимо излучателей 27 и датчиков 29 последние считывают данные о состоянии букс колесной пары, они улавливают отраженные от букс сигналы излучателей или сдвиг каждого буксового узла относительно оси колесной пары, направляют сигналы в синхронизатор 15, где сигналы синхронизируются по сторонам колесной пары, номеру колесной пары (по счету) и уровню сигналов. Далее сигналы с синхронизатора поступают на сервер 19, где они обрабатываются, преобразуются в параметры состояния букс и шеек оси колесной пары и эти параметры сравниваются с заданными контрольными параметрами сравнения. Обработка полученных параметров проводится по разнице между положениями колеса и буксы в момент проводимых измерений, при этом указанная разница соответствует линейному смещению буксы на шейке оси колесной пары. По этому смещению судят о смещении букс на шейках оси каждой колесной пары, проходящей через блок 25. В случае несоответствия параметров смещения букс относительно оси колесной пары заданным контрольным параметрам смещения, вырабатывается аварийный сигнал, который автоматически передается в блок 3 отображения результатов и на АРМ в виде тревожной информации.