МАРКИРОВАННОЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ КОЛЕСО

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована при нанесении маркировки на цельнокатаные и литые железнодорожные колёса.
Известно железнодорожное колесо, имеющее ступицу с торцевой поверхностью и осевым отверстием, обод, расположенный концентрично ступице, и диск, расположенный в радиальном направлении от ступицы к ободу, при этом на боковой поверхности обода с наружной стороны колеса нанесена маркировка, знаки которой выполнены с высотой от 10 до 12 мм и глубиной до 4 мм. Маркировка нанесена в порядке, не допускающем изменения, включая две последние цифры года изготовления, марку стали, номер плавки, условное обозначение предприятия-изготовителя (номер или торговая марка), порядковый номер колеса по системе нумерации предприятия-изготовителя, дополнительный код, обозначающий собственность колес (см. ГОСТ 10791-2011 «Колеса цельнокатаные. Технические условия», с изменениями от 22.05.2013, Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации: http://docs.cntd.ru/document/1200085777). Данное техническое решение принято за наиболее близкий аналог.
Техническая проблема, не решаемая при использовании известного маркированного железнодорожного колеса, заключается в следующем. Согласно требованиям стандарта, маркировочные знаки (надписи, символы) должны сохраняться в течение всего срока службы железнодорожного колеса во всех условиях и режимах, установленных в нормативно-технической документации. При длительном сроке службы колеса маркировочные знаки могут утрачивать чёткость контуров и становиться плохо читаемыми, вследствие различных видов воздействия (коррозии, абразивного воздействия, окраски, обточки поверхности колеса), имеющих место при эксплуатации и проведении ремонтных работ. Указанный выше стандарт допускает нанесение дублирующей маркировки на ступицу колеса. Однако ограниченность поверхности ступицы колеса накладывает ограничения на количество маркировочных знаков, наносимых на колесо известными способами изготовления. Решить указанную техническую проблему позволяет нанесение на железнодорожное колесо матриц символьного кодирования. Из уровня техники известно нанесение маркировки на оси колёсных пар грузовых вагонов на основе использования двумерных меток прямого нанесения стандарта Data Matrix (см. Методика нанесения защитной маркировки и учета ответственных узлов и деталей грузовых вагонов. Москва. 2014, http://www.opzt.ru/sites/default/files/files/metodika_naneseniya_zashchitnoy_markirovki_i_ucheta_otvetstvennyh_uzlov_i_detaley_gruzovyh_vagonov.pdf). При этом нанесение двумерных меток на боковую поверхность обода железнодорожного колеса, как это выполнено в наиболее близком аналоге, нецелесообразно ввиду миниатюрных размеров двумерных матриц символов, что делает затруднительным определение их местоположения при считывании, ухудшает выполнение ими функций маркирования на этапе контроля и других этапах использования железнодорожного колеса.
Техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели, является повышение эксплуатационной надёжности маркировки железнодорожного колеса с целью обеспечения контроля всего жизненного цикла железнодорожного колеса.
Для достижения технического результата предлагается маркированное железнодорожное колесо, состоящее из ступицы с торцевыми поверхностями и осевым отверстием, обода, расположенного концентрично ступице, и диска, расположенного в радиальном направлении от ступицы к ободу, выполнять с маркировкой, нанесённой на торцевую поверхность ступицы и выполненной в виде двумерной матричной символики с углублениями в поверхности колеса.
В конкретных формах реализации маркированного железнодорожного колеса в качестве двумерной матричной символики использована символика Data Matrix.
В конкретных формах реализации маркированного железнодорожного колеса величина углублений маркировки составляет не менее 3 мм.
Полезная модель поясняется чертежами, где представлено: на фиг. 1 – радиальное сечение железнодорожного колеса; на фиг. 2 – фронтальный вид центральной части железнодорожного колеса, вид А на фиг. 1.
Маркированное железнодорожное колесо (фиг. 1, 2), состоит из ступицы 1 и обода 2, которые соединены между собой диском 3. На боковой поверхности обода 2 с наружной стороны колеса нанесена стандартная маркировка (не показана). Ступица 1 выполнена с осевым отверстием 1.1 диаметром d и с торцевыми поверхностями 1.2 и 1.3, ограниченными внешним диаметром D. Торцевые поверхности 1.2 и 1.3 имеют плоские участки с толщиной Н, измеряемой в радиальном направлении и вычисляемой как разность диаметра D, диаметра d и радиусов скруглений или фасок в местах сопряжений наружных поверхностей ступицы 1 с её торцевыми поверхностями 1.2 и 1.3. На плоских участках обеих торцевых поверхностей 1.2 и 1.3, либо одной из этих поверхностей, путём выполнения углублений в поверхностном слое металла дополнительно нанесена предлагаемая маркировка 4 в виде квадратной или прямоугольной матрицы. Маркировка 4 имеет высоту h и представляет собой двухмерные матрицы символов с закодированными портативными базами данных.
Применительно к предлагаемым железнодорожным колёсам матричная символика должна обладать необходимым уровнем устойчивости к повреждениям, поскольку наносится на поверхности, которые за время жизненного цикла колеса претерпевают существенные изменяющие воздействия; а также она должна иметь малые геометрические размеры, позволяющие разместить её на торцевые поверхности ступицы колеса. В полной мере данным требованям соответствует, например, символика Data Matrix, являющаяся общедоступной и регулируемая стандартом ГОСТ Р ИСО/МЭК 16022-2008. «Автоматическая идентификация. Кодирование штриховое. Спецификация символики Data Matrix». Данная символика не зависит от ориентации, имеет высокий уровень избыточности информации, что позволяет правильно считывать символ, даже если часть его отсутствует, имеет высокую плотность кодирования.
– 4
Пример реализации. Маркированное железнодорожное колесо цельнокатаное с плоскоконическим диском диаметром по кругу катания 957 мм (фиг. 1, 2) имеет диаметр осевого отверстия 1.3 ступицы 1 d = 190 мм и диаметр D = 263 ± 3 мм, радиусы скруглений рёбер ступицы составляют не более 10 мм, согласно ГОСТ 10791-2011 «Колеса цельнокатаные. Технические условия». Толщина Н плоских участков торцевых поверхностей 1.2 и 1.3 составляет, таким образом, минимум 25 мм. На плоских участках торцевых поверхностей 1.2 и 1.3 нанесена маркировка 4 в виде квадратных или прямоугольных матриц символов Data Matrix, высота h которых может достигать 20 мм. Информационная ёмкость матриц символов с указанными размерами существенно превышает объём требуемых стандартом маркировочных сведений для железнодорожного колеса, что позволяет дополнительно кодировать специализированную информацию о производителе, изделии, его собственнике, при необходимости данные о ремонте и другие данные.
При изготовлении маркированного железнодорожного колеса должно быть обеспечено выполнение углублений маркировки 4 не менее, чем 3 мм, с учётом неровности маркируемой поверхности, что необходимо для повышения надёжности считывания матричной символики. Деформация верхнего слоя металла колеса в виде углублений, которое отражает падающий свет иначе, чем однородный фон, даёт нужное сканеру контрастное отражение отдельных меток матрицы. Для считывания маркировки 4 могут использоваться известные сканеры, позволяющие считывать код, нанесённый в виде углублений. Нанесение на железнодорожное колесо двумерных меток символики Data Matrix может осуществляться ударно-точечным методом, либо лазерным методом, либо другими известными методами.
Нанесение маркировки в виде углублений в верхнем слое металла на торцевые поверхности ступицы колеса, которые имеют ровную плоскую поверхность, имеют достаточную площадь для нанесения требующегося объёма информации и легкодоступны для считывания маркировки, в совокупности с использованием в качестве маркировочных знаков двухмерных матриц символов Data Matrix обеспечивает повышение эксплуатационной надёжности маркировки железнодорожного колеса на протяжении всего его жизненного цикла.