СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НЕИСПРАВНОСТИ ТОКОПРИЁМНИКОВ ЛОКОМОТИВОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF DIAGNOSING FAULTS OF LOCOMOTIVE CURRENT COLLECTORS AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Устройство диагностики токоприемников электроподвижного состава относится к вспомогательному железнодорожному оборудованию, в частности к устройству определения неисправности токоприемников в момент прохождения электроподвижного состава в зоне расположения устройства.
При эксплуатации токоприемники локомотива подвергаются механическому воздействию со стороны контактного провода и элементов контактной подвески, вследствие чего на токоприемнике возникают механические дефекты, выбоины и различные перекосы. Дальнейшая эксплуатация токоприемников с сильной деформацией приводит к повреждению самого контактного провода, подвески и как следствие всей линии контактной сети. Для исключения подобных случаев необходимо своевременное выявление локомотивов с неисправными токоприемниками и своевременная доставка информации о неисправности энергодиспетчеру.
Данное предложение является промышленно применимым, так как при разработке устройства диагностики неисправности токоприемников локомотивов использовались известные в мировой технике конструктивные элементы, способы и приемы.
Целью созданного устройства является своевременное выявление неисправности и предупреждение последствий.
По уровню техники устройства диагностики токоприемников электроподвижного состава наиболее близким аналогом по цели и технической сущности, выбранным за прототип является устройство известное как «Система диагностики состояния токоприемников электроподвижного состава» RU 113498 U1 МПК: B60L 5/24 от 01.09.2011, состоящее из оптической метки, закрепленной на контактном проводе и комплекта видеокамер, установленных в двух плоскостях для определения интенсивности вибрации метки в горизонтальной плоскости и перемещения в вертикальной. При наличии сколов, выбоин и дефектов на плоскости токоприемника контактный провод зацепляется за края выбоин и вибрирует, что и фиксируют камеры. Процесс выявления сколов и выбоин происходит с помощью программы обработки видеоизображения, установленной на видеосервере контрольного пункта.
Недостатком данной системы в указанном случае является то, что способ диагностики токоприемников базируется на визуально-программной обработке данных, поступающих с цифровых камер, а видеокамеры чувствительны к погодным условиям и уровню освещенности. В частности, снег, сильный дождь и вспышки молний могут приводить к ложному срабатыванию. Кроме того, возможность управления системой предполагает наличие широкополосного канала передачи данных до контрольного пункта установки системы, что дорого и не всегда технически реализуемо.
Техническим результатом от применения заявленного технического решения является возможность своевременного определения неисправности токоприемников локомотивов с дальнейшей передачей информации энергодиспетчеру.
Общественно-полезным эффектом является сокращение материальных ресурсов за счет предупреждения повреждения контактного провода и элементов контактной сети, а также повышение безопасности движения электротранспорта с токоприемными устройствами за счет своевременного определения неисправности.
Технический результат от применения устройства диагностики неисправности токоприемников локомотивов достигается за счет специальной конструкции устройства, которое в своем составе содержит:
Датчик 1; Батарея 2; Стабилизатор 3; 3-х осевой акселерометр и 3-х осевой гироскоп 4; Микроконтроллер 5; Радио-модуль 6; Антенны 7; Приемный блок 8.
В предлагаемом устройстве диагностики токоприемников электроподвижного состава заложен метод определения неисправности базирующийся на программной обработке данных о вибрации и перемещении провода поступающих с датчика положения.
Принцип, положенный в основу устройства диагностики неисправности токоприемников заключается в отслеживании ускорения и перемещения контактного провода при взаимодействии с токоприемником, вследствие каких-либо повреждений узлов токоприемника. При нормальном техническом состоянии токоприемника, значительных вибраций и перемещений контактного провода в горизонтальной, вертикальной и продольной плоскости не происходит.
Схема установки устройства поясняется рисунком Фиг. 1, на которой определение неисправного токоприемника происходит с помощью датчика (поз. 1) в момент прохождения поезда. Корпус датчика (поз. 1) изготавливается из ударопрочного пластика и крепится к контактному проводу при помощи стандартных крепежных устройств - струновых зажимов и скобы. Питание устройства осуществляется от литий-тионилхлоридной (Li-SOCI2) батареи, обеспечивающей стабильное питание, высокую энергоемкость, широкий диапазон температур.
Датчик (поз. 1) представляет собой корпус, внутри которого установлены элементы, представленные на рисунке Фиг. 2.
Питание устройства осуществляется от батареи (поз. 2) и стабилизатора напряжения (поз. 3). 3-х осевой акселерометр и 3-х осевой гироскоп (поз. 4) передает данные о смещении контактного провода в горизонтальной, вертикальной и продольной плоскостях на микроконтроллер (поз. 5), который обрабатывает данные. При превышении предельно допустимого порога уровня вибрации формируется сигнал тревоги, который с помощью радио-модуля (поз. 6) и встроенной антенны (поз. 7) передается по радиоканалу на приемный блок (поз. 8), далее по сети Ethernet информация с сигналом тревоги поступает на исполнительные устройства и устройства регистрации. В итоге энергодиспетчер получает сообщение о прохождении локомотива через устройство диагностики неисправности токоприемников локомотивов с неисправным токоприемником, что требует вывода данного локомотива из дальнейшей эксплуатации.
Процесс диагностики неисправности токоприемников локомотивов проходит следующим образом.
При приближении локомотива к зоне действия устройства диагностики неисправности токоприемников микроконтроллер получает данные о резком изменении координат нахождения встроенного 3-х осевого акселерометра и 3-х осевого гироскопа и обрабатывает их. Во время движения поезда с неисправным токоприемником и при взаимодействии токоприемник заставляет аномально вибрировать контактную подвеску, в результате чего датчик положения отслеживает сверхнормативные значения вибрации и перемещения контактного провода. В микроконтроллере запрограммирован алгоритм определения значений вибрации и перемещения контактного провода с установкой максимально допустимых порогов, при превышении которых формируется сигнал тревоги о неисправности токоприемника. Микроконтроллер передает сигнал тревоги при помощи радио-модуля и встроенной антенны на приемный блок. Далее сигнал по сети интернет доставляется на исполнительное устройство энергодиспетчера, который принимает решение об остановке поезда.