ИНТЕГРИРОВАННЫЙ ПОСТ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРИЕМА И ДИАГНОСТИКИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА (ПРИЗМА)
INTEGRATED STATION FOR AUTOMATED RECEPTION AND DIAGNOSTICS OF ROLLING STOCK (PRISM)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для проведения мониторинга железнодорожного подвижного состава в процессе движения, в частности, для осуществления автоматического контроля технического состояния вагонов, движущегося железнодорожного состава и обеспечения безопасности движения железнодорожного транспорта.
Известна автоматизированная система коммерческого осмотра поездов и вагонов» (ЕА 025429 В1, МПК B61K 9/02, опубл. 30.12.2016), включающая в себя установленную над рельсовым путем П-образную несущую конструкцию, на которой размещены три телевизионные камеры, предназначенные для получения изображения левого борта вагона, правого борта вагона и крыши вагона, телевизионная камера контроля наличия пломб на люках цистерн, датчики определения начала состава, счета вагонов и счета колесных пар, прожекторы, а также лазерные сканеры, предназначенные для сканирования пространства в плоскости, перпендикулярной направлению движения поезда, и измерения в полярной системе координат расстояний и углов до различных точек проходящих вагонов с целью контроля габарита подвижного состава, зонального габарита погрузки, основного габарита погрузки, степеней негабаритности грузов, устройство обработки информации от лазерных сканеров, причем датчики счета вагонов и счета колесных пар объединены в датчик счета колес, который установлен на рельсе в створе несущей конструкции, выходы всех телевизионных камер, лазерных сканеров связаны с ПЭВМ, установленной на автоматизированном рабочем месте оператора, выходы датчика определения начала состава и датчика счета колес связаны с соответствующими входами блока согласования, управляющий вход и выход которого связаны с ПЭВМ, к выходу которой подключен монитор, при этом выходы лазерных сканеров, телевизионных камер, а так же блока согласования связаны с ПЭВМ локальной вычислительной сетью через сетевые коммутаторы.
При этом устройство обработки информации от лазерных сканеров выполнено на базе микропроцессорного устройства ПЭВМ с возможностью автоматического формирования при движении поезда массива двухмерных профилей вагона и его трехмерного изображения с целью сравнения с заранее созданными шаблонами габаритов для определения нарушения их границ. На ригеле несущей конструкции дополнительно установлен дополнительный лазерный сканер с целью контроля остатков грузов и равномерности загрузки открытого подвижного состава.
Недостатком известного изобретения является то, что оно не позволяет осуществлять мониторинг состояния профиля колес для выявления колес с износом поверхности катания; контроль нагрева буксового узла вагонных тележек с целью выявления неисправности буксового узла; контроль схода подвижного состава с железнодорожного пути с целью обеспечения безопасности движения железнодорожного транспорта; контроль состояния тормозных колодок, смыкания витков пружин, положения автосцепок, виляния тележки, сохранности элементов кузова и идентификации подвижных единиц; а так же не позволяет контролировать состояние подвагонного оборудования.
Задачей настоящего изобретения является создание интегрированного поста автоматизированного приема и диагностики подвижного состава (ПРИЗМА), обеспечивающего выполнение следующих функций:
- формирование 3-D модели профиля вагонов, в результате непрерывного сканирования лазерными сканерами железнодорожных путей с движущимися вагонами;
- определение отклонения формы колес от правильной окружности для выявления перекосов оси в тележке вагона;
- определение дефектов колесных пар типа «ползун», «выщербина», «навар»;
- автоматический тепловизионный контроль буксового узла вагонных тележек, с целью контроля неисправности;
автоматический контроль схода подвижного состава с железнодорожного пути с последующим информированием дежурного по станции и машиниста о сходе для перекрытия входного светофора на станции для остановки поезда;
- осуществление контроля состояния тормозных колодок, смыкания витков пружин, положения автосцепок, виляния тележки, сохранности элементов кузова и идентификации подвижных единиц;
- контроль состояния подвагонного оборудования;
- автоматическая передача информации дежурному персоналу железнодорожной станции обо всех неисправностях.
Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей интегрированного поста, повышении эффективности контроля состояния железнодорожного подвижного состава и уровня безопасности движения, за счет автоматического контроля предельно допустимых габаритных и весовых параметров вагонов и состояния ходовой части железнодорожного подвижного состава.
Указанный технический результат достигается за счет того, что интегрированный пост автоматизированного приема и диагностики подвижного состава (ПРИЗМА), содержащий установленную над рельсовым путем несущую конструкцию, на которой размещены телевизионные камеры, предназначенные для получения изображения бортов и крыши вагона, датчики определения начала состава, счета вагонов и счета колесных пар, прожекторы, лазерные сканеры, предназначенные для сканирования пространства в плоскости с целью контроля габарита подвижного состава и габарита погрузки, отличающийся тем, что включает тензометрические датчики, установленные на расстоянии друг от друга на шпальную решетку под подошву рельсов, позволяющие проводить мониторинг весовых параметров, скорости движения вагонов, состояния профиля колес, осуществлять автоматическое выявление колес с износом поверхности катания по прокату с тонким или высоким гребнем, включает тепловизоры, которые предназначены для тепловизионного контроля буксового узла вагонных тележек с последующей передачей дежурному по станции сообщения с указанием номера вагона и оси в случае повышенного нагрева корпуса с целью определения возможной неисправности, включает датчик схода подвижного состава, предназначенный для фиксации схода подвижного состава с железнодорожного пути и волочащейся детали, информирования дежурного по станции и машиниста о сходе для перекрытия входного светофора на станции для остановки поезда, а так же включает сервер, формирующий 3-D модель профиля вагонов в результате непрерывного сканирования лазерными сканерами железнодорожных путей с движущимися вагонами, также включает техновизоры расположенные по обе стороны железнодорожных путей для контроля состояния тормозных колодок, смыкания витков пружин, положения автосцепок, виляния тележки, сохранности элементов кузова и идентификации подвижных единиц, включает колейную камеру, расположенную в колее железнодорожных путей для проверки состояния подвагонного оборудования.
На чертеже (фиг. 1) представлена схематическая модель интегрированного поста автоматизированного приема и диагностики подвижного состава (ПРИЗМА).
Интегрированный пост автоматизированного приема и диагностики подвижного состава (ПРИЗМА) содержит сервер 1 на базе промышленного компьютера, подключенный к шкафу управления 3, с помощью которого соединен по каналам связи с весами 2, включающими часть шпальной решетки и тензометрические датчики 4, установленные на шпалах под подошву рельсов шпальной решетки, соединительные провода закрытые кожухами, установленными вдоль рельсов, с датчиком схода подвижного состава 5, фиксирующим сход подвижного состава и волочащиеся детали вагонов, с блоком видеонаблюдения и фото-, видео-фиксации, выполненным на основе пяти телевизионных камер 6, предназначенных для получения изображения тележек, бортов и крыши вагона, распознавания номеров вагонов в момент прохождения подвижного состава зоны габаритного контроля, установленных над рельсовым путем на металлическую несущую конструкцию 7 с датчиками наличия вагонов 9, два техновизора 8, лазерные сканеры 10, непрерывно сканирующие железнодорожные пути и движущиеся вагоны в зоне габаритного контроля, тепловизоры 11, колейная камера 12. Для повышения достоверности идентификации вагонов блок видеонаблюдения и фото-, видеофиксации снабжен автоматической подсветкой для работы в темное время суток и в условиях плохой видимости, позволяющей распознавать номер вагона при плохих погодных условиях (снег, дождь, туман).
Интегрированный пост автоматизированного приема и диагностики подвижного состава (ПРИЗМА) работает следующим образом.
При въезде подвижного состава в зону контроля датчики наличия вагонов 9 подают сигнал о наличии вагона в зоне контроля, определяют промежуток между вагонами, что позволяет серверу 1 определить количество вагонов в подвижном составе. При обнаружении вагонов весы 2 для измерения весовых параметров и скорости движения вагонов, включающие тензометрические датчики 4, установленные на определенном расстоянии друг от друга на шпальную решетку под подошву рельсов, проводят измерение весовых параметров (нагрузка на оси, тележку вагона, массы вагона) и средней скорости прохождения, отслеживают состояние профиля колес, обеспечивая автоматическое выявление колес с неправильной формой окружности, выявляя колеса с износом поверхности катания по прокату с тонким или высоким гребнем, определяя дефекты колесных пар типа «ползун», «выщербина», «навар» с передачей информации дежурному персоналу железнодорожной станции о выявленном дефекте.
В случае проезда подвижного состава с вагоном, сошедшим с железнодорожного пути или имеющем в составе волочащуюся деталь, датчик схода подвижного состава 5 подает сигнал на сервер 1, который информирует дежурного по станции и машиниста о сходе для возможности перекрытия входного светофора на станции для остановки поезда.
Сервер 1 обрабатывает сигналы, поступающие с техновизоров 8, которые расположены по обе стороны железнодорожных путей для контроля состояния тормозных колодок, смыкания витков пружин, положения автосцепок, виляния тележки, сохранности элементов кузова и идентификации подвижных единиц; а также поступающий сигнал с колейной камеры 12, расположенной в колее железнодорожных путей, для проверки состояния подвагонного оборудования.
По результатам непрерывного сканирования лазерными сканерами 10 железнодорожных путей с движущимися вагонами в зоне габаритного контроля сервер 1 формирует 3-D модель профиля вагонов и при помощи плоскостной аппроксимации сформированного профиля вычисляет габаритные параметры (длину, ширину, высоту) и визуализирует место нарушения габаритов.
Тепловизоры 11, смонтированные на вертикальных опорах металлической несущей конструкции 7, выявляют дефекты ходовой части вагонов, заторможенных колесных пар, невидимых утечек метана, углеводорода и летучих органических соединений с вагонов цистерн посредством тепловизионного контроля, а также определяют степень заполнения железнодорожных цистерн. Основным признаком возможной неисправности буксового узла вагонов является, как правило, повышенный нагрев корпуса буксы. Интегрированный пост при выявлении повышенного нагрева выдает на сервере 1 дежурному по станции сообщение, в зависимости от степени нагрева корпуса буксового узла, с указанием номера вагона и оси.
Блок видеонаблюдения и фото-, видео-фиксации, выполненный на основе пяти телевизионных камер 6, предназначенных для получения изображения тележек, бортов и крыши вагона, распознавания номеров вагонов в момент прохождения подвижного состава зоны габаритного контроля, установленных над рельсовым путем на металлическую несущую конструкцию 7, проводит фото-, видео-фиксацию подвижного состава и распознавание номеров вагонов в момент прохождения вагонов зоны контроля. При наступлении недостаточной освещенности, темного времени суток, включается автоматическая подсветка, обеспечивая распознавание и фотофиксацию.
Определение и фиксация весовых параметров, габаритных параметров вагонов и параметров его движения производится в автоматическом режиме работы интегрированного поста при неограниченной скорости движения подвижного состава.
Использование интегрированного поста автоматизированного приема и диагностики подвижного состава (ПРИЗМА) для мониторинга подвижного состава позволяет расширить функциональные возможности контроля железнодорожного подвижного состава, повышая эффективность контроля, влияющую на уровень безопасности движения. Для этого осуществляют автоматический контроль предельно допустимых габаритных и весовых параметров вагонов и состояния ходовой части железнодорожного подвижного состава. В частности, контроль осуществляют за счет определения начала состава, счета вагонов и счета колесных пар; сканирования пространства в плоскости с целью контроля габарита подвижного состава и габарита погрузки; мониторинга весовых параметров, скорости движения вагонов, состояния профиля колес, определяя отклонения формы колес от правильной окружности для выявления колес с износом поверхности катания по прокату с тонким или высоким гребнем и перекосов оси в тележке вагона; определения дефектов колесных пар типа «ползун», «выщербина», «навар»; определения нагрева корпуса буксового узла вагонных тележек с целью определения возможной неисправности в случае повышенного нагрева; фиксации схода подвижного состава с железнодорожного пути и волочащейся детали; формирования 3-D модели профиля вагонов; определения состояния тормозных колодок, смыкания витков пружин, положения автосцепок, виляния тележки, сохранности элементов кузова; определения состояния подвагонного оборудования.