Комплекс диагностического контроля колесных пар подвижного состава

Комплекс диагностического контроля колесных пар подвижного состава
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для автоматизированного диагностического контроля колесных нар подвижного состава.
В настоящее время, в связи с ростом скоростей движения рельсового транспорта, актуальной становится задача объективного контроля за техническим состоянием железнодорожного подвижного состава. Одним из узлов железнодорожного вагона, требующим постоянного контроля, является колесная пара. Проводимые периодические осмотры колесных пар на станциях требуют значительных временных затрат, что существенно увеличивает время в пути. При этом при осмотрах присутствует элемент субъективизма, т.к. качество осмотра зависит от квалификации осмотрщика вагонов, количества обслуживаемого персонала и т.п. Для исключения элементов субъективизма необходим автоматизированный приборный бесконтактный комплекс диагностического контроля, позволяющий в реальном времени при движении состава измерять основные параметры колесных пар.
Известна установка для измерения параметров качения колеса железнодорожного вагона (см. патент РФ №2153432, кл. В61К 9/12 ), основанная на измерении параметров профиля колеса при его прокатывании со скоростью маневрирования наружным краем поверхности качения по специальной стальной плите и одновременном облучении источником света с плоским лучом внутренней части поверхности катания колеса. Синхронно с облучением производят захват изображения светящегося профиля колеса при помощи телекамеры и после дальнейшей обработки полученного изображения на ЭВМ осуществляют визуализацию измеренного профиля на мониторе.
Известная установка позволяет автоматизировать процесс измерения параметров качения колеса, но при этом имеет три существенных недостатка.
Во-первых, для измерения используется специальная установка, которая механически удерживает колесо на стальной плите, захватывающей только наружную часть поверхности качения. Поэтому представ.11яется невозможным осуществление контроля в реальном времени при движении состава. Измерения можно проводить только на скорости маневрирования вагонов. В третьих, установка производит контроль только параметров качения колеса,
следовательно, контроль состояния букс колесной пары необходимо проводить привлекая дополнительно малопроизводительный труд осмотрщиков или необходимо использовать другую специальную установку.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому техническому решению (прототипом), является устройство для контроля износа гребня колесной пары подвижного состава, содержащее оптический измерительный блок, включающий источник света, направляющий свет на поверхность гребня колеса и фотоприемник, принимающий отраженное от поверхности гребня излучение с предельным вертикальным подрезом (см. а. с. СССР №1211128, кл. В61К 9/12, 1986 г.).
Известное устройство позволяет производить контроль гребня колеса в реальном времени во время движения подвижного состава. Однако оно имеет несколько существенных недостатков.
Во-первых, оно имеет узкофункциональное назначение, т.е. контролирует только подрез гребня колеса, а, следовательно, как и вышеприведенная установка, требует дополнительного оборудования для обеспечения полного диагностического контроля колесной пары, таких как высота гребня, ширина и толщина обода, диаметр по поверхности катания, расстояние между внутренними гранями колес, сползание буксы колеса.
Во-вторых, для получения воспроизводимых достоверных значений, пригодных для практического применения, необходимо жестко фиксировать фотоприемник относительно тележки вагона, т.к. при вибрации рельса измеренные значения будут значительно отличаться от реальных величин.
Целью настоящего технического решения является устранение указанных недостатков, а именно, расширение функциональных возможностей устройства за счет расширения количества контролируемых параметров колесной пары при одновременном повышение точности и воспроизводимости результатов измерений.
Указанная цель в комплексе диагностического контроля колесных пар подвижного состава, содержащем оптический измерительный блок, включающий источник света и фотоприемник, и блок электронной обработки сигналов, достигается тем, что дополнительно в состав комплекса введен датчик или датчики положения колесной пары, подключенные к блоку электронной обработки сигналов, а сам оптический измерительный блок выполнен в виде системы оптических измерительных датчиков, расположенных или снаружи и/или внутри рельсового пути, выходы которых подключены к блоку электронной обработки сигналов, при этом, в качестве оптических измерительных датчиков использованы, например, измерители линейных расстояний.
S/A
2 Указанное выполнение комплекса, за счет системы оптических измерительных
датчиков, входящих в состав оптического измерительного блока, разнесенных в пространстве относительно рельсового пути, позволяют одновременно контролировать практически все основные параметры колесной пары. При этом, для повьппения точности измерений и привязки проводимых измерений к конкретной колесной паре подвижного состава, использованы датчики положения колесной пары, фиксирующие положение колесной пары относительно оптических датчиков. В качестве оптических датчиков могут быть использованы измерители линейных расстояний, что позволяет с высокой точностью и в реальном времени одновременно измерять фактические размеры отдельных рабочих элементов колесной пары, сравнивая значения текущих координат точек на поверхности колеса с контрольными значениями, находящимися в блоке электронной обработки сигналов, что позволяет делать однозначный вывод о пригодности данной колесной пары к дальнейшей эксплуатации.
Для повышения помехоустойчивости измерений, связанных с вибрацией околорельсового пространства, оптический измерительный блок установлен на виброустойчивой платформе.
Для повышения точности измерений в качестве оптического измерительного датчика использован триангуляционный датчик, выполненный в виде лазерного сфокусированного источника излучения и оптически сопряженного с ним линейного приемника излучения, что позволяет принимать не отраженный под каким-либо неопределенным углом к падающему лучу световой сигнал, а регистрировать рассеянный сфокусированной точкой свет.
Для точной привязки измеряемых параметров колесной пары к конкретной колесной паре подвижного состава использованы магнитные педали, а для коррекции измеряемых показаний с учетом прогиба рельса использован датчик прогиба рельса, выполненный в виде магнитного или индукционного или емкостного или оптического датчика линейного перемещения.
Заявляемый комплекс позволяет с высокой точностью измерять основные параметры колесной пары в реальном времени при скоростном движении вагона и производить их сравнение с контрольными значениями. По полученным данным, переданным на пункты технологического обслуживания вагонов, возможно оперативное устранение возникающих дефектов. При этом необходимо только отыскать по порядковому номеру колесную пару состава и быстро устранить имеющийся дефект.
IA.S
3
Структурная схема комплекса (фиг.1) содержит: колеса 1 колесной пары с буксами 2; датчики положения букс колесной пары 3; датчики контроля наружных параметров колесной пары 4; датчики контроля внутренних параметров колесной пары 5; рельсы 6; магнитную педаль 7; виброплатформу 8; датчик прогиба рельса 9; блок электронной обработки сигналов 10, включающий электронный коммутатор 11, интерфейс для связи с компьютером 12 и компьютер 13; автоматическая система управления пункта технического контроля (АСУ ПТО) на железнодорожном транспорте 14, компьютерный канал связи 15.
На фиг.2 приведена линия 16, показывающая ход сканирования луча 17 датчика 4, установленного на виброплатформе 8, по рабочей поверхности колеса 1 при его движении по рельсу 6.
Комплекс работает следующим образом.
Колеса 1 колесной пары подвижного состава при своем движении по рельсам 6 наезжают на магнитную педаль 7, которая срабатывает и запускает непосредственно процесс измерения. При этом срабатывают, как наружные датчики 3 и 4, а так и внутренние - 5. Колесо 1, попадая в поле зрения датчиков 3, контролируется на предмет схода букс. Измеряя расстояние до каждой буксы параллельно оси колесной пары и зная при этом расстояние между двумя датчиками 3, можно с точностью до долей миллиметра определять величину схода каждой из букс. При помощи наружных датчиков 4 и внутренних датчиков 5 определяют параметры рабочих поверхностей колеса. Каждый из датчиков 3-5 представляет собой оптический измеритель линейных расстояний, измеряющий текущее положение фокусного пятна на поверхности колесной пары. За счет движения колесной пары по рельсам 5 осуществляется процесс сканирования рабочей поверхности (см.фиг.2). Линия 16 отражает перемещение фокусного пятна 17 оптического датчика 4 по рабочей поверхности колеса 1, включая его гребень. Наличие датчика прогиба рельса 9 позволяет вводить поправочный коэффициент, повыщающий точность измерения текущих координат при вертикальном перемещении рельса 6. Все датчики комплекса подключены к блоку электронной обработки сигналов 10, в котором электронный коммутатор 11 через интерфейс 12 вводит в реальном времени значения полученных текущих координат точек на рабочих поверхностях колеса 1 в компьютер 13. На основании эталонных значений координат измеряемых точек, хранящихся в памяти компьютера 13, происходит обсчет полученных данных, которые в виде конкретных отклонений от номинальных значений по компьютерному каналу связи 15 поступают в АСУ ПТО 14 для проведения необходимых ремонтных работ. Все полученные данные конкретного состава по каждой колесной паре хранятся в памяти ЭВМ. В заявляемом комплексе, скорость поезда практически не влияет на погрешность
измерения, т.к. погрешность измерения связанная со скоростью поезда (до скоростей 80-100 км/час) не превышает 1% , чем в реальных условиях можно пренебречь.
Таким образом, заявляемый комплекс позволяет в реальном времени контролировать
параметры колесных пар подвижного состава, что позволяет не только получать объективную
информацию об их состоянии, но и значительно сокращать время нахождения подвижного
состава в пути за счет исключения периодических проводимых технических осмотров на
узловых станциях осмотрщиками вагонов.
Ш)
5