Устройство контроля технического состояния тележек подвижного состава

Предлагаемая полезная модель относится к автоматизированным системам контроля ходовых частей вагонов подвижного состава железнодорожного транспорта, в частности для контроля технического состояния тележек подвижного состава на прямолинейном участке рельсового пути в процессе движения поезда. В настоящее время известно большое число устройств, реализующих контроль технического состояния ходовых частей вагонов подвижного состава.
Известны способы и устройства на основе оптических измерительных систем, такие как патент РФ №2270120, МПК B61K 9/12, опубликован 20.02.2006 г. Бюл. №5, «Устройство диагностирования геометрических параметров колесных пар подвижного состава». Принцип работы такой системы основан на лазерном бесконтактном контроле геометрии движущихся трехмерных объектов с помощью триангуляционных датчиков положения в условиях загрязнения окружающей среды, однако лазерные технологии не способны работать в условиях высокого снежного покрова, гололеда и отсутствии внешнего источника электроснабжения. Например, подобная «Автоматизированная диагностическая система контроля параметров колесных пар вагонов "КОМПЛЕКС"» потребляет мощность от источника питания около пяти киловатт.
Такие сложные системы для обеспечения работоспособности требуют наличия развитой инфраструктуры и в принципе не способны выполнять свои функции при отсутствии бесперебойного электроснабжения, а мощные резервные источники бесперебойного питания дороги в обслуживании и ненадежны в эксплуатации.
Известны также устройства на основе индуктивных датчиков, которые используют свойства изменения индуктивного сопротивления катушки с сердечником, при прохождении над ними колеса вагонной тележки. Они способны обеспечить высокую надежность работы системы в различных условиях окружающей среды, однако основной недостаток применения такого типа датчиков заключается в необходимости применения внешнего источника питания для формирования информативного сигнала на выходе индуктивного датчика.
Наиболее близким к предложенному устройству является «Автоматизированная система контроля ходовых частей вагонов» (патент РФ №2450948, МПК B61K 9/00, B61K 9/12 опубликован 20.05.2012 г. Бюл. №14) - прототип. Система определяет и сохраняет в оперативной памяти значение угла перекоса каждой колесной пары, прошедшей над датчиками в составе вагонных тележек, при этом число индуктивных датчиков может достигать двенадцати штук. По сигналам от этих датчиков система определяет расстояние между соседними колесными парами и их скорость. По специальному алгоритму выполняется распознавание типов подвижных единиц в составе по известным расстояниям между соседними колесными парами. По выделенной линии связи на автоматизированное рабочее место осмотрщика вагонов передаются порядковые номера вагонов в поезде и номера колесных пар в вагоне, для которых зафиксировано превышение пороговых значений измеренных параметров ходовых частей вагонов.
Недостатком известного решения является большое потребление электрической энергии от различных источников питания. Этот недостаток не позволяет гарантировать надежность работы системы и существенное повышение безопасности движения на железнодорожном транспорте при отключении внешнего электропитания автоматизированной системы, а мощные источники бесперебойного питания не надежны, сложны, громоздки и требуют больших дополнительных затрат в процессе эксплуатации.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемая полезная модель, является повышение надежности и бесперебойности работы автоматизированной системы для контроля ходовых частей вагонов в составе движущегося поезда при отсутствии какой-либо инфраструктуры и источника внешнего электроснабжения. Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечит повышение безопасности движения на железнодорожном транспорте.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для контроля ходовых частей вагонов вместо индуктивных датчиков применены магнитоиндукционные датчики (педали бесконтактные магнитные), выходы которых подключены к информационным входам микропроцессорного блока обработки сигналов, кроме того, эти же выходы датчиков через преобразователи «переменного тока - в постоянный» подключены ко входам зарядного устройства аккумулятора, подключенного к шине электропитания микропроцессорного блока обработки сигналов.
Магнитоиндукционные датчики, имеющие постоянный магнит в качестве сердечника, являются не только источниками информации о моментах прохождения над ними осей колесных пар, но источниками электрической энергии, которые в предложенной полезной модели предлагается использовать для зарядки аккумулятора, от которого осуществляется питание микропроцессорной системы обработки сигналов. При этом надежность работы магнитоиндукционных датчиков (педалей бесконтактных магнитных) подтверждается пятидесятилетним опытом эксплуатации в таких системах, как «ПОНАБ» или «ДИСК», а цифровая обработка выходных импульсных сигналов этих датчиков позволяет существенно повысить точность работы предлагаемого устройства.
Таким образом, предложенная полезная модель способна работать при полном отсутствии внешнего электроснабжения, и ее можно применять даже на неэлектрифицированных участках железных дорог и в условиях отсутствия развитой инфраструктуры. При этом требуются минимальные затраты на установку и техническое обслуживание предлагаемого устройства, а при использовании беспроводного канала связи, вообще отсутствует необходимость в больших затратах на строительство специального отапливаемого помещения для размещения оборудования автоматизированного рабочего места осмотрщика вагонов, прокладку кабелей питания и линий связи, которые требуются в известных системах и прототипе.
Заявляемая полезная модель поясняется на фиг. 1, где приведена схема предлагаемого устройства для определения параметров ходовых частей вагонов на прямолинейном участке рельсового пути.
Заявляемое устройство содержит
напольное оборудование: магнитоиндукционные датчики Д1 - Д12, в качестве которых используются ПБМ (педали бесконтактные магнитные), которые закреплены кронштейнами на рельсах, при этом все датчики выполняют функцию не только информационного, но и энергетического обеспечения работы устройства;
микропроцессорный блок 1 обработки сигналов (МБОС) с беспроводным каналом 2 связи (БКС), которые предназначены для вычисления значений перекоса колесных пар, подсчета осей колесных пар, распознавания типов и количества подвижных единиц в составе и передачи этой информации в центр сбора данных (или на ближайший пункт технического осмотра);
преобразователи напряжения 3 (ПРН) знакопеременных импульсных сигналов - в напряжение постоянного тока, которое обеспечивает работу зарядного устройства 4 (ЗРУ) аккумулятора (АКК), осуществляющего питание микропроцессорного блока обработки сигналов;
все блоки устройства размещены в стандартном герметизированном трансформаторном ящике, который установлен вблизи места крепления всех датчиков, входящих в состав напольного оборудования.
и
п
На фиг. 2а изображена знакопеременная импульсная форма сигнала u на выходе магнитоиндукционных датчиков, а на фиг. 2б поясняется принцип формирования сигнала, на выходе преобразователя знакопеременного импульсного напряжения - в постоянное u, которое подается на вход зарядного устройства аккумулятора, питающего микропроцессорный блок.
Устройство контроля технического состояния тележек подвижного состава работает следующим образом.
Каждый магнитоиндукционный датчик (Д1 - Д12) закреплен кронштейном на рельсе и вырабатывает знакопеременную импульсную последовательность при проходе над ним колесной пары. Первый импульс первого датчика формирует сигнал запроса прерывания микропроцессорного устройства, и переводит его из «спящего» состояния в активный режим работы. Причем микропроцессорный блок обработки сигналов (МБОС) осуществляет прием аналоговых сигналов от всех датчиков, их аналогово-цифровое преобразование и обработку по заданным алгоритмам, которые обеспечивают вычисления значений перекоса колесных пар, подсчет осей колесных пар, распознавание типов и количества подвижных единиц в составе и передачи этой информации в центр сбора данных. Кроме того, сигналы от всех датчиков поступают на входы преобразователей напряжения (ПРН) знакопеременных импульсных сигналов в напряжение постоянного тока, которое через сглаживающий фильтр поступает на вход зарядного устройства (ЗРУ) аккумулятора, обеспечивающего энергонезависимую работу микропроцессорного блока обработки сигналов без внешнего источника электроснабжения.
В отсутствие поезда на участке контроля или после выхода состава с этого участка микропроцессорный блок обработки сигналов опять переходит в «спящий» режим, то есть прекращается потребление тока от аккумулятора до тех пор, пока на вход запроса прерывания опять не поступит сигнал от первого датчика, определяющего приближение поезда к участку контроля.