СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОРМОЗНОЙ МАГИСТРАЛИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF DIAGNOSING ROLLING STOCK BRAKE MAIN LINE AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способам и устройствам для диагностирования тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава, и может быть использовано для обнаружения и локализации в составе самопроизвольно срабатывающего тормоза.
Известен способ определения места утечки в тормозной магистрали поезда, в котором определяют время прохождения тормозной волны от начального до конечного участков тормозной магистрали, вычисляют интервал времени между моментами начала снижения давления на начальном и конечном участках тормозной магистрали и определяют вагон, в котором находится неисправный воздухораспределитель. Устройство для реализации известного способа содержит тракт измерения, установленный в голове поезда и снабженный передающей радиостанцией, и тракт измерения, установленный в хвосте поезда и снабженный приемной радиостанцией, т.е. обмен информационными потоками между каналами измерения осуществляется посредством радиосвязи (патент РФ №2019455, МПК 5 В60Т 17/22, 1994 г.).
Известные способ и устройство имеют следующие недостатки:
- отсутствует возможность «активной» диагностики тормозной магистрали, т.е. поиска воздухораспределителей, недостатки настройки которых могут привести к возникновению неисправностей;
- используемая для локализации неисправного воздухораспределителя расчетная формула дает в реальных условиях значительную погрешность, поскольку основана на нереалистичных предпосылках формирования пневматических процессов в тормозной магистрали поезда;
- связь между трактами измерения с помощью только радиосвязи не обеспечивают надежного диагностирования тормозной магистрали подвижного состава при кратковременном пропадании радиосвязи.
В качестве прототипа заявляемого технического решения выбран способ диагностирования тормозной магистрали подвижного железнодорожного состава, описанный в патенте РФ №2250167, МПК7 В60Т 17/22, 2005 г. Он заключается в подключении тормозной магистрали к источнику сжатого воздуха, определении в первом и втором трактах измерения, связанных соответственно с головой и хвостом подвижного состава, информационных сигналов, передаче посредством радиосвязи упомянутых сигналов в вычислительное устройство для обработки и нахождения параметра, характеризующего состояние тормозной магистрали, при этом в качестве такого параметра используют номер вагона, в котором находится источник утечки воздуха. Для определения номера вагона, в котором находится источник утечки воздуха, используют предварительно снятую калибровочную зависимость номера вагона с неисправным воздухораспределителем от значений информационных сигналов. Устройство для реализации указанного способа содержит первый тракт измерения, установленный в голове подвижного состава, снабженный первым радиомодемом, второй тракт измерения, установленный в хвосте подвижного состава и снабженный вторым радиомодемом, и вычислительное устройство.
Известные способ и устройство обеспечивают более высокую по сравнению с патентом РФ №2019455 точность локализации неисправного воздухораспределителя (вагона, где находится такой воздухораспределитель) и позволяют проводить «активную» диагностику тормозной магистрали, но не свободны от недостатков, а именно не обеспечивают надежное диагностирование тормозной магистрали подвижного состава при кратковременном пропадании кабельной связи и/или радиосвязи.
Предлагаемым изобретением решается задача обеспечения надежного приема вычислительным устройством информационных сигналов, содержащихся в трактах измерения, при кратковременном пропадании кабельной связи и/или радиосвязи, и предотвращение потери данных, содержащихся в информационных сигналах. При этом исходной предпосылкой является обеспечение надежного диагностирования тормозной магистрали подвижного состава при кратковременном пропадании кабельной связи и/или радиосвязи.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Указанная задача решается тем, что в способе диагностирования тормозной магистрали подвижного состава, в котором подключают тормозную магистраль к источнику сжатого воздуха, определяют в первом и втором трактах измерения, связанных соответственно с головой и хвостом подвижного состава, времена прихода тормозной волны от источника места утечки воздуха в тормозной магистрали до головы состава t и до хвоста состава t, передают значения t и t в вычислительное устройство для обработки и нахождения параметра, характеризующего состояние тормозной магистрали, при этом передачу информации между трактами измерения осуществляют посредством радиосвязи, а нахождение упомянутого параметра в вычислительном устройстве производят с использованием предварительно снятой калибровочной зависимости упомянутого параметра от значений T и Т, где T и Т - моменты прихода тормозной волны от n-го воздухораспределителя соответственно, до головы и хвоста состава при принудительном срабатывании n-го воздухораспределителя, осуществляют постоянное хранение значений t и t в первом и втором трактах измерения, а их передачу в вычислительное устройство производят по опросам вычислительного устройства, формируемым в виде синхронизированных сигналов, снабженных временной меткой, при этом определение значений t и t в первом и втором трактах измерения производят во время приема трактами измерения синхронизированных сигналов опроса и в паузах между сигналами опроса.
В варианте технического решения в качестве параметра, характеризующего состояние тормозной магистрали, используют номер вагона, в котором находится источник утечки воздуха.
1
2
В варианте технического решения обработку информационного сигнала в вычислительном устройстве производят путем определения интервала времени (t-t).
В варианте технического решения синхронизированный сигнал опроса формируют в виде пакета дискретных отсчетов.
1
2
Указанная задача также решается тем, что устройство для реализации способа, содержащее первый тракт измерения, установленный в голове подвижного состава и включающий первый датчик давления, соединенный выходом с входом первого дифференциатора, первый компаратор, вход которого подключен к выходу первого дифференциатора, и первый радиомодем, второй тракт измерения, установленный в хвосте подвижного состава и включающий второй датчик давления, выход которого присоединен к входу второго дифференциатора, выходом соединенного с входом второго компаратора, и второй радиомодем, и вычислительное устройство, снабжено первым и вторым блоками регистрации, введенными соответственно в первый и второй тракты измерения и выполненными с функциями хранения данных и фиксации времен t и t, при этом первый блок регистрации соединен входом с выходом первого компаратора, а выходом-входом - с первым входом-выходом вычислительного устройства, а второй блок регистрации соединен входом с выходом второго компаратора, а выходом-входом - со вторым радиомодемом, а вычислительное устройство выполнено с функцией генерирования синхронизированного сигнала опроса первого и второго блоков регистрации и подключено вторым входом-выходом к первому радиомодему.
В варианте технического решения блок регистрации включает генератор, счетчик, память и устройство управления, при этом выход генератора подсоединен к первому входу счетчика, выход которого подключен к первому входу памяти, второй вход которой является входом блока регистрации, а выход соединен с входом устройства управления, первый выход которого подключен ко второму входу счетчика, а второй выход является выходом блока регистрации.
В варианте технического решения вычислительное устройство содержит генератор, счетчик и устройство управления и обработки информации, при этом выход генератора подсоединен к первому входу счетчика, выход которого подключен к первому входу устройства управления и обработки информации, второй вход которого является входом вычислительного устройства, первый выход является выходом вычислительного устройства, а второй выход соединен со вторым входом счетчика.
Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 схематически изображено устройство, с помощью которого осуществляется заявляемый способ, на фиг.2 приведена блок-схема блока регистрации, на фиг.3 показана блок-схема вычислительного устройства.
Устройство для реализации заявляемого способа содержит первый тракт измерения 1, содержащий установленные в голове подвижного состава 2 первый датчик давления 3, первый дифференциатор 4, первый компаратор 5, первый блок регистрации 6 и первый радиомодем 7, второй тракт измерения 8, содержащий установленные в хвосте подвижного состава 2 второй датчик давления 9, второй дифференциатор 10, второй компаратор 11, второй блок регистрации 12 и второй радиомодем 13, и вычислительное устройство 14. Выход датчика давления 3 подсоединен своим выходом к входу дифференциатора 4, выход которого подключен к входу компаратора 5. Выход компаратора 5 подключен к входу первого блока регистрации 6, выход-вход которого соединен с первым входом-выходом вычислительного устройства 14, второй вход-выход которого подключен к радиомодему 7. Выход датчика давления 9 подключен к входу дифференциатора 10, выход которого соединен с входом компаратора 11. Выход компаратора 11 подсоединен к входу второго блока регистрации 12, выход-вход которого подключен к радиомодему 13. Кроме того, устройство содержит источник сжатого воздуха 15, соединенный посредством пневматической аппаратуры и трубопровода с тормозной магистралью 16 подвижного состава 2 в районе первого вагона (головы подвижного состава). Пневматическая аппаратура служит для задания величин давления в тормозной магистрали 16 и темпов ее изменения в рабочих режимах.
1
2
1
2
Блоки регистрации 6 и 12 выполнены с функциями хранения данных и фиксации времен прихода сигналов компараторов 5 и 11, т.е. моментов превышения темпом изменения давления установленного порога, что определяет моменты прихода тормозной волны от источника места утечки воздуха в тормозной магистрали до головы состава t и до хвоста состава t, передают значения t и t. Блок регистрации 6 (12) включает генератор 17, счетчик 18, память 19 и устройство управления 20, при этом выход генератора 17 подсоединен к первому входу счетчика 18, выход которого подключен к первому входу памяти 19, второй вход которой является входом блока регистрации, а выход соединен с входом устройства управления 20, первый выход которого подключен ко второму входу счетчика 18, а второй выход является выходом блока регистрации.
Вычислительное устройство 14 выполняется с функцией генерирования синхронизированного сигнала опроса блоков регистрации 6 и 12, причем синхронизация сигнала опроса осуществляется путем его снабжения временной меткой, т.е, сигналом точного времени, формируемым в вычислительном устройстве 14. Вычислительное устройство 14 включает генератор 21, счетчик 22 и устройство управления и обработки информации 23, при этом выход генератора 21 подсоединен к первому входу счетчика 22, выход счетчика 22 подключен к первому входу устройства управления и обработки информации 23, второй вход которого является входом вычислительного устройства 14, первый выход является выходом вычислительного устройства 14, а второй выход устройства 23 соединен со вторым входом счетчика 22.
1
2
1
2
Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Перед началом процедуры диагностики тормозной магистрали снимается калибровочная зависимость - зависимость величины временного интервала (T-T) от номера вагона, где T и Т - моменты прихода тормозной волны от n-го воздухораспределителя соответственно до головы и хвоста состава при принудительном срабатывании n-го воздухораспределителя.
Следует отметить, что определение калибровочной зависимости производится один раз перед началом диагностики тормозной магистрали данного подвижного состава.
Снятие калибровочной зависимости эквивалентно определению зависимости скорости распространения тормозной волны от номера вагона и осуществляется следующим образом. Работник передвигается от хвоста состава к его голове, создавая кратковременную утечку разобщительным или концевым краном n-го вагона, что приводит к торможению состава. Возникающая тормозная волна распространяется от места созданной утечки в двух направлениях - к голове и к хвосту состава, приводя к поочередному срабатыванию воздухораспределителей других вагонов. Скорость распространения тормозной волны по направлению к голове и к хвосту состава различна. Распространяясь к голове, она встречает большее сопротивление, так как навстречу ей перемещается поток сжатого воздуха, поступающий в тормозную магистраль 16 через трубопровод от пневматической аппаратуры. Соответственно скорость распространения тормозной волны к голове состава будет меньше, чем к хвосту состава, причем скорость распространения тормозной волны через один вагон будет уменьшаться по мере продвижения волны к голове состава.
1
2
1
2
1
2
1
2
Датчики 3 и 9 регистрируют величину давления Р в голове и в хвосте состава, а дифференциаторы 4 и 10 определяют темп изменения давления dP/dt. С выходов дифференциаторов 4 и 10 сигналы поступают на входы компараторов 5 и 11, где сравниваются с заданным порогом. Сигнал с выхода компаратора 5, соответствующий пороговой величине темпа изменения давления (т.е. величине, превышающей установленный порог), поступает на вход блока регистрации 6, который фиксирует момент времени T. Затем эта информация передается на вычислительное устройство 14. Сигнал с выхода компаратора 11 поступает на вход блока регистрации 12, который фиксирует момент времени Т. С выхода блока регистрации 12 сигнал поступает на радиомодем 13, который посредством радиосвязи передает соответствующий сигнал на радиомодем 7. Радиомодем 7 передает принятый сигнал в вычислительное устройство 14. Устройство 14 вычисляет разностный сигнал (T-Т) и заносит его в память вместе с номером вагона, которому соответствует данное значение (Т-Т). Затем оператор повторяет указанную процедуру или для каждого вагона или через несколько вагонов. По полученным данным вычислительное устройство 14 строит калибровочную зависимость (T-T)=F(n), где n - номер вагона.
1
2
При наличии калибровочной зависимости становится возможным произвести диагностирование тормозного оборудования подвижного состава одновременно с опробованием тормозов. Тормозная магистраль 16 с помощью источника сжатого воздуха 15 заряжается до сверхзарядного давления (т.е. на определенную величину выше, чем требуемое зарядное давление) с последующим снижением давления темпом 0,2 атм менее чем за 80 с. Такой темп снижения давления провоцирует неисправный воздухораспределитель к срабатыванию, в результате чего возникает кратковременная интенсивная утечка воздуха, в обе стороны от неисправного воздухораспределителя распространяется тормозная волна, и состав оказывается самопроизвольно заторможенным. Аналогично описанной выше процедуре калибровки в блоках регистрации 6 и 12 определяются моменты прихода сигналов компараторов 5 и 11, эквивалентные временам прихода тормозной волны от источника места утечки воздуха в тормозной магистрали до головы состава t и до хвоста состава t соответственно, и информация о них хранится в памяти блоков регистрации 6 и 12.
Далее вычислительное устройство 14 по определенному протоколу осуществляет информационный обмен с блоками регистрации 6 и 12. С этой целью в устройстве 14 генерируется сигнал опроса, представляющий собой пакет дискретных отсчетов, снабженный синхронизирующими временными метками, формируемыми с помощью генератора 21 и счетчика 22. Получив такой сигнал, устройство управления 20 в блоках регистрации опрашивает память 19 и передают информацию о времени прихода сигнала компаратора в вычислительное устройство 14.
Регистрация приходящих данных с их последующим хранением производится в блоках 6 и 12 не только в моменты прихода сигнала опроса с вычислительного устройства 14, но и в паузах между сигналами опроса. Это делается для того, чтобы не потерять данные в случае кратковременного пропадании кабельной связи (посредством которой устройство 14 получает данные с блока регистрации 6) и/или радиосвязи (посредством которой устройство 14 получает данные с радиомодема 13). С этой целью в счетчик 18 загружаются данные, содержащиеся в синхронизированном сигнале опроса, и счетчик 18 непрерывно тактируется поступающими в него сигналами генератора 17, что позволяет счетчику 18 осуществлять непрерывный синхронный счет не только в моменты поступления сигналов опроса, но и в паузах между сигналами опроса, независимо от возможного рассогласования генераторов блоков 6 и 12. В результате каждый сигнал с выхода компаратора, несущий информацию о величине производной dP/dt, превысившей установленный порог, и времени прихода такого сигнала в блок регистрации, снабжается временной меткой, соответствующей моменту прихода тормозной волны и формируемой непосредственно в блоке регистрации. При кратковременном пропадании радиосвязи и/или кабельной связи данные, полученные блоками регистрации 6 и 12 в этот нештатный период, будут сохранены и затем переданы в вычислительное устройство 14.
1
2
1
2
1
2
Получив данные о значениях t и t, вычислительное устройство 14 - аналогично описанному выше для процедуры калибровки - определяет временной интервал (t-t), сопоставляет полученное значение (t-t) с хранящейся в его памяти калибровочной зависимостью и определяет с ее помощью номер вагона, где находится неисправный воздухораспределитель.
Таким образом, заявленный способ обеспечивает надежный прием информационных сигналов, содержащихся в каналах измерения, даже в случае кратковременного пропадания кабельной связи и/или радиосвязи, и предотвращает потерю данных, содержащихся в информационных сигналах. Как следствие, обеспечивается надежное диагностирование тормозной магистрали подвижного состава при возникновении указанных нештатных ситуаций.