СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ БОКОВЫХ РАМ ХОДОВЫХ ТЕЛЕЖЕК РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА

Полезная модель относится к области техники безопасности на железнодорожном транспорте и может быть использована для контроля целостности боковых рам тележек ходовой части при движении рельсового транспорта.
Постоянный контроль за состоянием ходовой части железнодорожных вагонов, цистерн, платформ и т.д. (далее в описании упоминаемых под общим термином «вагон») является одним из основных условий безопасной эксплуатации рельсового транспорта. Визуальный и аппаратный контроль во время стоянок транспорта позволяет только периодически определять наличие дефектов и оценивать возможность продолжения эксплуатации транспортного средства. Однако дефекты ходовой части или условия, неприемлемые для продолжения движения транспорта, могут возникать и в процессе движения, для чего необходим постоянный дистанционный контроль состояния деталей и узлов, наиболее ответственных за безаварийную эксплуатацию транспортных средств.
Известно, например, устройство для дистанционного контроля температурного состояния букс транспортных средств (патент RU 2220866, 2004 г.). Устройство содержит электронную метку, выполненную с возможностью дистанционной передачи информации на напольные устройства, размещенные вдоль следования транспортных средств, при этом электронная метка связана с термодатчиком. Устройство узко специализировано и контролирует только температуру букс.
Известна система дистанционного контроля состояния и местонахождения несамоходного рельсового транспортного средства, которая содержит в корпусе вокруг буксы генератор электрического тока, радиоприемопередатчик, средство навигации, датчик температуры подшипника буксы и датчик ускорения движения (патент RU 2373094, 2009 г.). Система обеспечивает постоянный контроль нескольких параметров, но не позволяет установить появление во время движения трещин и изломов в боковой раме вагонных тележек.
Боковая рама представляет собой полую литую деталь с буксовыми вырезами (буксовыми челюстями) на каждом из двух концов. Внешняя и внутренняя стороны буксового выреза, внутри которого размещается букса, называются буксовыми щеками. При отливке боковой рамы в ней остаются сквозные поперечные технологические отверстия. Часть боковых рам отливают с двумя такими отверстиями на каждом конце: одно - непосредственно над сводом буксового выреза, другое - со стороны внутренней щеки буксового выреза. Существует также вариант конструкции боковой рамы с третьим технологическим отверстием в торце внешней щеки буксового выреза. Наиболее слабыми местами боковой рамы являются зоны изгиба от свода буксового выреза к каждой из двух щек. Эти зоны подвержены повышенной опасности появления трещин и изломов в процессе эксплуатации. Причинами этого могут быть низкое качество металла, недостатки литья и резко меняющиеся нагрузки (толчки), как в продольном, так и в поперечном направлении во время движения.
Сразу после образования трещины или излома вагон с дефектной тележкой ходовой части может какое-то время продолжать движение. Однако колесная пара, буксовый узел которой из-за трещины или отламывания щеки остается без надежного крепления, рано или поздно приведет к аварии и повреждению транспортного средства, его груза и железнодорожного пути. Поэтому важно иметь постоянный контроль целостности боковых рам тележек ходовой части при движении рельсового транспорта.
Предлагаемая полезная модель позволяет вести постоянный дистанционный контроль состояния (целостности) боковых рам тележек ходовой части при движении рельсового транспорта.
Боковую раму вагонных тележек оснащают RFID-метками (Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация), а вокруг каждой буксы располагают корпус, внутри которого размещены генератор электрического тока, считывающее устройство и радиоприемопередатчик, Устройство и размещение генератора и радиоприемопередатчика в корпусе вокруг буксы не является предметом настоящего изобретения, поскольку описано ранее, например, в патенте RU 2373094.
RFID-метки могут размещаться непосредственно на поверхности боковой рамы в зонах изгиба свода буксового выреза, то есть в местах, наиболее подверженных образованию трещин и изломов. Для более надежной и точной фиксации RFID-меток на поверхности рамы при ее изготовлении желательно выполнить небольшие выемки. Для боковых рам, изготовленных ранее и не имеющих выемок для RFID-меток, оснащение последними возможно другим путем. Через технологические отверстия на каждом из концов рамы пропускают с некоторым натяжением прочную гибкую связь (ленту или тросик), концы которой соединяют со RFID-меткой. В закрепленном виде лента или тросик образует форму восьмерки, одна петля которой проходит через технологическое отверстие со стороны внутренней щеки буксового выреза, другая петля - через технологическое отверстие во внешней щеке буксового выреза или охватывает наружную сторону внешней щеки (при отсутствии отверстия), а перекрестье восьмерки находится в отверстии непосредственно над сводом буксового выреза.
Еще в одном возможном варианте размещения RFID-меток единая гибкая связь проходит вдоль всей боковой рамы от внешней щеки буксового выреза на одном конце рамы до внешней щеки буксового выреза на противоположном конце рамы. Для более надежного закрепления гибкой связи на поверхности боковой рамы непосредственно в процессе изготовления рамы литьем могут быть выполнены небольшие выступы, между которыми и будет проходить гибкая связь. В этом случае будет достаточно одной RFID-метки для контроля целостности боковой рамы не только в зонах буксовых вырезов, но и на любом другом участке боковой рамы. RFID-метка в этом конструктивном варианте может располагаться либо в середине гибкой связи, либо может быть смещена ближе к считывающему устройству.
При возникновении трещины или излома они проходят в первом из описанных вариантов расположения непосредственно через RFID-метки, повреждая их. Во втором варианте расположения RFID-метки появление трещины или излома приведет к увеличению натяжения ленты и разрыве ее прямо по RFID-метке, прочность которой на разрыв заведомо меньше прочности самой ленты.
В обоих случаях RFID-метка получает необратимые повреждения и перестает откликаться на сигналы считывающего устройства. Исчезновение сигнала от RFID-метки, означающее образование трещины или излома в боковой раме, фиксируется считывающим устройством, и соответствующий тревожный сигнал передается с помощью радиоприемопередатчика на локомотив, где машинист оперативно получит информацию не только о самом повреждении одной из рам ходовой тележки, но и о конкретном месте повреждения. Сразу после поступления тревожного сигнала машинист или автоматика локомотива приступают к торможению до полной остановки поезда, что поможет избежать серьезной аварии.
Полезная модель иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых показаны различные варианты размещения RFID-меток на боковой раме ходовой тележки. На Фиг. 1 показано размещение RFID-меток с одной стороны непосредственно на раме и с другой стороны - на гибкой связи в форме восьмерки. На Фиг. 2 показано размещение RFID-метки на гибкой связи, проходящей вдоль всей боковой рамы между внешними щеками буксовых вырезов на ее концах.
Позицией 1 на чертежах обозначена боковая рама ходовой тележки, позициями 2 и 3 - внешняя и внутренняя щеки буксового выреза соответственно. В корпусе 4 размещены генератор электрического тока, считывающее устройство и радиоприемопередатчик, на чертежах отдельно не показанные. Технологические отверстия в раме обозначены позициями: 5 - отверстие во внешней щеке (обращено к торцу); 6 - отверстие над сводом буксового выреза; 7 - отверстие со стороны внутренней щеки буксового выреза. RFID-метки 9 размещают на боковой раме 1 или на гибкой связи, обозначенной позицией 8, если она размещена вокруг одного буксового выреза и имеет форму восьмерки или позицией 10, если она проходит от одного до другого конца боковой рамы,. Выступы на поверхности боковой рамы, между которыми проходит гибкая связь, из-за их малых размеров на чертеже не показаны. Жирной пунктирной линией на чертежах показаны места наиболее вероятного образования трещин.
Размещение корпуса с генератором электрического тока, считывающим устройством и радиоприемопередатчиком вокруг каждой буксы позволяет сочетать контроль целостности боковой рамы с контролем температуры буксового узла и, возможно, с другими видами контроля. При этом узлы, детали, датчики для разных видов контроля могут размещаться в одном корпусе и использовать общий генератор и общий радиоприемопередатчик.