АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ ВАГОНОВ
COMPUTER-AIDED CAR RUNNING GEAR CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к автоматизированным системам, предназначенным для повышения безопасности движения поездов за счет своевременного обнаружения отказов основных узлов подвижного состава в пути следования и последующего устранения неисправностей подвижного состава при остановке поезда на промежуточной станции.
Известно устройство, реализующее способ определения параметров износа ходовых частей подвижного состава, заключающийся в пропуске подвижного состава по прямолинейному эталонному участку пути, оснащенному датчиками перемещений, определению толщины гребней колес и расстояний от датчиков до образующих поверхностей гребней, которые используют в качестве параметров износа (А.с. СССР N1685774, МПК: B61K 9/12, 1991, опубл. БИ №39, 23.10.91 г.) - прототип.
Недостатком известного решения является невозможность обеспечения точности и достоверности контроля в динамике в процессе эксплуатации подвижного состава.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение точности и достоверности контроля отказов основных узлов подвижного состава в процессе его движения и выявление вагонов, склонных к сходу.
Указанный технический результат достигается тем, что автоматизированная система контроля ходовых частей вагонов содержит блок синхронизации, выполненный с возможностью подсчета количества осей в проходящем составе, распознавания типов подвижных единиц в составе и формирования синхронизирующих сигналов, необходимых для работы системы, блок выявления вагонов с обезгруженными колесными парами, связанный с тензометрическими датчиками и предназначенный для выявления в составе вагонов с отрицательной динамикой и блок определения угла перекоса колесных пар, содержащий индуктивные датчики и выполненный с возможностью обнаружения колесных пар с превышением порогового значения угла набегания колеса на рельс, причем система снабжена напольным, станционным и перегонным оборудованием.
Система, характеризующаяся тем, что станционное и перегонное оборудование могут быть связаны между собой по выделенной линии связи с двух или четырех проводным окончанием или по коммутируемому каналу тональной частоты.
Система, характеризующаяся тем, что напольное оборудование устанавливается на рельсах или в их зоне расположения.
Система, в которой напольное оборудование блока выявления обезгруживания колесных пар вагонов с отрицательной динамикой может быть связано с тензометрическими датчиками, установленными симметрично оси пути.
Система, в которой напольное оборудование блока синхронизации может быть выполнено в виде индуктивных датчиков (от 3 до 12), присоединенных к рельсу при помощи кронштейна.
Система, характеризующаяся тем, что может быть снабжена автоматизированным рабочим местом осмотрщика вагонов (АРНХ).
На фиг.1 приведены графические материалы, характеризующие заявляемое решение, а именно электрическая схема системы.
Заявляемая система предназначена для повышения безопасности движения поездов за счет своевременного обнаружения вагонов, имеющих колесные пары, для которых угол набегания колеса на рельс превышает предельно допустимые значения и/или повышены колебания с полным или частичным обезгруживанием колес.
Пункты размещения оборудования заявляемой системы совпадают с пунктами контрольно-технического осмотра вагонов (ПКТО), пунктами технического осмотра вагонов (ПТО) и контрольными постами (КП) на промежуточных станциях участка, организованных для технического обслуживания.
Заявляемая система функционально и конструктивно выполнена в виде трех блоков (подсистем): синхронизации, контроля угла набегания колеса на рельс (УНКР) и контроля вагонов, имеющих обезгруженные колесные пары или - что тоже самое - вагоны с отрицательной динамикой (ОД).
Оборудование системы содержит станционное оборудование, перегонное и напольное оборудование.
Станционное оборудование устанавливается в помещении ПТО сортировочной станции, в его состав могут входить, например, блок связи, блок индикации и блок тревожной сигнализации. Питание станционного оборудования осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Перегонное оборудование устанавливается в релейном шкафу или в помещении вблизи участка контроля. Напольное оборудование устанавливается на рельсах или в непосредственной близости от них. Питание напольного оборудования осуществляется от блоков питания, входящих в состав перегонного оборудования.
Связь между станционным и перегонным оборудованием осуществляется по выделенной линии связи или коммутируемому каналу тональной частоты. Протокол модуляции - V.23.
Система может быть снабжена программным и аппаратным интерфейсом для подключения к различным сетям передачи данных с целью централизации информации с линейных пунктов контроля.
Блок синхронизации выполняет следующие функции:
- сбор данных с остальных блоков и обмен данными между станционным и перегонным оборудованием;
- формирование электрических сигналов при проходе колес над индуктивными датчиками и синхронизирующих сигналов с остальных блоков системы;
- подсчет числа осей и количества подвижных единиц, проследовавших через участок контроля, а также распознавание типов подвижных единиц в составе (локомотив, грузовой вагон, пассажирский вагон и т.д.);
- расчет скорости движения для каждой оси.
Напольное оборудование блока синхронизации состоит из индуктивных датчиков типа ИД-Д2, установленных, например, на одном рельсе на расстоянии 2 м друг от друга.
Индуктивные датчики подключаются к стойке приборной перегонной СПП-ПБ через соединительные муфты, причем СПП-ПБ имеет выходы блоков обработки сигналов датчика БОС-СПП, контроллера АСК-СПП и разветвителя БР-СПП (на фиг. не показаны). Стойка СПП-ПБ подключается также к линии связи для связи с блоком БС-ПБ, расположенным в помещении дежурного по станции. В качестве линии связи может использоваться физическая двухпроводная линия связи с 2-проводным окончанием или коммутируемый канал тональной частоты с 2- или 4-проводным окончанием. К соединителям XS1-XS12 стойки СПП-ПБ подключаются все индуктивные датчики, например, ИД-Д2. Стойка СПП-ПБ подключается кабелем К4 к сети 220 В и 50 Гц.
Работает блок синхронизации следующим образом.
После включения питания начинается процесс балансировки индуктивных датчиков, во время которого индикаторы на передней панели блока СПП-ПБ мигают красным цветом. По окончании процесса балансировки индикаторы начинают мигать зеленым цветом. Если датчик не сбалансируется, то соответствующий индикатор непрерывно светится красным цветом, что недопустимо и балансировку нужно повторить.
При проходе оси вагона над любым датчиком блок обработки сигналов датчика БОС-СПП формирует на выходе соответствующего канала импульс положительной полярности длительностью 5±0.5 мс. Далее этот импульс поступает в блок контроллера АСК-СПП и блок разветвителя БР-СПП. В блоке разветвителя импульс поступает на вход оптопары, выход которой подключен к разъему РАЗВЕТВИТЕЛЬ стойки СПП-ПБ. Таким образом, на этом соединителе формируются гальванически развязанные от цепей стойки СПП-ПБ сигналы прохода колесных пар над индуктивными датчиками. Далее эти сигналы поступают в стойку СПП-ОД для формирования временных стробов, необходимых для функционирования блока ОД. Блок контроллера выполняет подсчет количества импульсов и измерение временных интервалов между появлением импульсов на выходе каждого из каналов блока БОС СПП. Указанная информация сохраняется в оперативном запоминающем устройстве ОЗУ блока контроллера до выхода поезда с участка контроля. После этого контроллер выполняет расчет скорости проследования каждой оси через участок контроля и вычисляет межосевые расстояния в составе. Далее по специальному алгоритму выполняется распознавание типов и количества подвижных единиц в составе. После выполнения обработки блок контроллера формирует массив данных для передачи на станцию. Указанный массив содержит информацию о дате и времени прохода состава через участок контроля, а также информацию о подвижных единицах состава.
Блок выявления вагонов с обезгруженными колесными парами выполняет следующие функции:
- преобразование механического воздействия колеса на рельс в точке расположения датчика в электрический сигнал;
- расчет изменения механической нагрузки по каждому датчику для каждой оси подвижного состава;
- фиксацию вагонов, имеющих повышенные колебания с полным или частичным обезгруживанием колес.
Напольное оборудование ОД состоит из датчиков, выполненных на основе тензорезисторов и устанавливаемых симметрично оси пути. Соединители ХР1-ХР8 стойки СПП-ОД подключают все датчики, на основе тензорезисторов, посредством кабеля К2 со стойкой СПП-ОД. Стойка СПП-ОД соединяется кабелем К3 со стойкой СПП-ПБ. Блок ОД выдает информацию о обезгруженных вагонах на дисплее станционного блока БС ПБ.
Блок УНКР предназначен для выявления неисправностей ходовых частей вагонов, следствием которых является превышение порогового значения угла набегания колеса на рельс. Превышение порогового значения определяется по сигналам индуктивных датчиков.
При дополнении блока синхронизации блоком УНКР количество датчиков в напольном оборудовании может быть увеличено до 12. Обработка сигналов датчиков выполняется также, как описано в блоке синхронизации. Контроллер АСК-СПП выполняет расчет угла перекоса колесной пары по разнице во времени между появлением сигналов от датчиков, расположенных на разных рельсах друг против друга. В расчете также используется текущее значение скорости проследования колесной пары участка контроля. После выхода состава с участка контроля контроллер АСК-СПП выполняет расчет угла перекоса для каждой колесной пары и сравнивает полученное значение с пороговым, заданным при конфигурировании системы. При превышении порога выполняются следующие действия:
- определяется уровень тревоги (тревога 0 или тревога 1);
- выполняется преобразование текущего номера оси в номер вагона и номер оси в вагоне (без учета количества локомотивов).
После обработки данных по всем осям формируется массив данных для передачи на станцию. Массив содержит информацию о порядковых номерах вагонов в составе и номерах осей в вагонах, для которых зафиксировано превышение порогового значения угла перекоса колесной пары, а также уровень тревог.
Автоматизированное рабочее место осмотрщика вагонов АРНХ предназначено для выполнения оператором визуального осмотра вагонов с ходу и фиксации неисправностей с автоматической привязкой кода неисправности к номеру вагона.
В состав системы может быть включен блок АРНХ, содержащий пульт осмотрщика ПО-ПБ и соединительный кабель ПО. Пульт ПО-ПБ представляете собой специализированный контроллер, который подключается к стойке СПП-ПБ по интерфейсу RS-485. Питание пульта осуществляется также через кабель ПО нестабилизированным напряжением (12+-2)В.
Работает блок АРНХ следующим образом.
При заходе поезда на участок контроля контроллер АСК-СПП параллельно с подсчетом количества осей по индуктивному датчику принимает сигналы от пульта ПО-ПБ по оптоизолированному интерфейсу RS485. При нажатии осмотрщиком любой кнопки на пульте, ее код передается в стойку СПП-ПБ. Контроллер АСК-СПП сохраняет в оперативной памяти код кнопки и соответствующее ему количество осей, прошедших через данный индуктивный датчик в момент получения кода кнопки от пульта ПО-ПБ.
После выхода состава с участка контроля контроллер АСК-СПП выполняет преобразование номеров осей, соответствующих моменту получения кода неисправности, в номера вагонов (без учета количества локомотивов).
После обработки данных по всем осям формируется массив данных для передачи на станцию. Массив содержит информацию о порядковых номерах вагонов в составе и кодах неисправностей этих вагонов.
Включение и работа автоматизированной системы контроля ходовых частей вагонов.
Включение системы начинают с блока синхронизации, для чего в помещении оператора парка прибытия нужно включить сетевой адаптер блока БС-ПБ в сеть, в помещении перегонного оборудования включить питание стойки СПП-ПБ, и проконтролировать, что индикаторы мигают зеленым светом, что означает успешное выполнение балансировки индуктивных датчиков.
Следующим включается блок УНКР, что отображается на индикаторе УНКР на стойке СПП-ПБ. Для включения блока ОД необходимо включить питание стойки СПП-ОД и убедиться в том, что включился индикатор питания зеленого цвета. Если в системе присутствует блок АРНХ, то перед включением питания стойки СПП-ПБ необходимо убедиться, что пульт осмотрщика ПО-ПБ подключен к соединителю ПО стойки СПП-ПБ кабелем ПО (К1-К5, на фигуре 1).
Через 5-10 минут после выхода поезда с участка контроля, на блоке СПП ПБ появляется в верхней строке информация о текущих: дате, месяце, годе и времени проверки, порядковый номер поезда, прошедшего через участок контроля, количестве локомотивов в поезде, количестве и типе вагонов и общем количество осей в вагоне или поезде.
В нижних строках индикатора блока БС-ПБ отображается информация о неисправностях, зафиксированных различными блоками системы.
Информация выводится в следующем виде; условное обозначение блока системы, в котором зафиксирована неисправность (УНКР, АРНХ, ОД); порядковый номер вагона в составе (без учета локомотива); номер оси в вагоне и объявление тревоги.
Информация о поезде остается доступной для просмотра до прохода следующего поезда по участку контроля.
Например, в случае обнаружения неисправности в блоке ОД появляется следующая информация.
Номер вагона
Номер оси в вагоне
Вид неисправности
5
-
Тревога 1
Коэффициент неравномерной загрузки 2
10
2
Тревога 2
Ползун >20 мм
Таким образом, заявляемая автоматизированная система обеспечивает повышение безопасности движения поездов за счет своевременного обнаружения отказов основных узлов подвижного состава в пути следования и возможности последующего устранения неисправностей подвижного состава при остановке поезда на промежуточной станции.