СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ВАГОНОВ ПАССАЖИРСКИХ ПОЕЗДОВ

Техническое решение относится к области средств рельсового транспорта, а именно, подвижного состава рельсового транспорта, и может быть использовано для контроля состояния подвижного состава рельсового транспорта, и именно, температурного режима букс.
Система мониторинга температурных режимов подшипниковых узлов вагонов пассажирских поездов предназначена для:
- беспроводного дистанционного контроля текущих температур букс колесных пар пассажирского вагона;
- беспроводного дистанционного контроля текущей температуры редуктора генератора;
- вывода информации о текущей температуре букс и редуктора на блок контроля и управления;
- передачу аварийного сигнала в систему контроля безопасности и связи пассажирского поезда в случае превышения критической температуры;
- обработки, хранения и отображения архивной информации о температуре подшипников букс и редуктора.
Известно (SU, авторское свидетельство 527328) устройство контроля температуры буксы вагона, содержащее контактный датчик температуры, размыкающий контакт которого включен между одним из выводов возвратной обмотки дистанционного переключателя и положительным полюсом источника питания, указатель аварии, подключенный к источнику питания через замыкающий контакт дистанционного переключателя, полупроводниковые триоды прямой проводимости, резисторы и конденсаторы. Размыкающий контакт дистанционного переключателя включен между одним из выводов сигнальной обмотки и дистанционного переключателя и положительным полюсом источника питания. Эммитер-коллекторные переходы триодов включены между выводами соответствующих обмоток дистанционного переключателя и отрицательным полюсом источника питания. База одного из триодов подключена к точке соединения сигнальной обмотки дистанционного переключателя и через параллельно включенные один из резисторов и конденсатор - к отрицательному полюсу источника питания, а база другого триода подключена к точке соединения возвратной обмотки дистанционного переключателя с размыкающим контактом датчика температуры и через другой резистор - к отрицательному полюсу источника питания.
Недостатком известного устройства следует признать непригодность его к оперативному контролю температуры буксы, т.е. невозможность предугадывания аварии.
Известно также (SU, авторское свидетельство 929484) устройство автоматического контроля перегрева букс. Известное устройство содержит термодатчики, установленные в колесных буксах и подключенные к источнику питания через резисторы и к пороговому элементу, выходной транзистор, в коллекторную цепь которого включены элементы сигнализации, и разделительные диоды. Также оно снабжено дополнительными пороговыми элементами, элементом ИЛИ и элементом памяти, подключенным к коллектору выходного транзистора через разделительный диод. Выходы первого дополнительного и порогового элементов через элемент ИЛИ подключены к базе выходного транзистора, один вход первого дополнительного порогового элемента соединен с термодатчиками, а другой - с источником опорного напряжения и с входом второго дополнительного порогового элемента, выход которого соединен с управляющим входом элемента памяти.
Недостатком известного устройства также следует признать непригодность его к оперативному контролю температуры буксы, т.е. невозможность предугадывания аварии.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства можно признать (RU, патент 2220866) устройство для дистанционного контроля температурного состояния букс транспортных средств. Известное устройство содержит электронную метку, выполненную с возможностью дистанционной передачи информации на напольные устройства, размещенные вдоль следования транспортных средств, при этом электронная метка размещена внутри чашеобразного элемента, закрепленного одним из болтов, предназначенных для крепления крышки к буксе, и с использованием двух электропроводных документов, которые подключены к цепи задания кода сигнала, передаваемого электронной меткой, связана с термодатчиком, который размещен во внутренней осевой полости этого же болта. Термодатчик включает корпус, выполненный в виде тонкостенного трубчатого элемента, внешней боковой поверхностью плотно прилегающего к боковой поверхности внутренней полости упомянутого болта. Внутри корпуса термодатчика размещены втулка из электроизоляционного материала, в которой выполнены сквозные каналы для размещения электропроводных элементов от электронной метки, плавкая перемычка, выполненная из электропроводного материала с задаваемой температурой плавления, слой парафина, причем плавкая перемычка размещена между оголенными от изоляции концами электропроводных элементов и непосредственно контактирует с ними и со слоем парафина.
Недостатком известного технического решения следует признать недостоверность полученной информации из-за зависимости генерированного устройством сигнала от температуры внешней среды, что вводит ошибку в измерение температуры буксы. Кроме того, известное устройство не пригодно для определения начальной стадии разогрева буксы, на которой еще возможно предупреждение создания аварийной ситуации.
Техническая задача, решаемая посредством предлагаемой конструкции, состоит в обеспечении возможности оперативного контроля состояния буксы.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого устройства, состоит в предупреждении аварий подвижного состава рельсового транспорта из-за неисправности подшипниковых узлов вагона пассажирского поезда.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную систему мониторинга температурных режимов подшипниковых узлов вагонов пассажирских поездов. Разработанная система мониторинга температурных режимов подшипниковых узлов вагонов пассажирских поездов содержит блок контроля и управления, размещенный в служебном купе проводника пассажирского вагона, по меньшей мере, один радиодатчик температуры, представляющий собой корпус, выполненный с возможностью размещения в точке контроля температуры подшипникового узла вагона пассажирского поезда, при этом в корпусе котором размещены приемопередатчик для передачи служебных сообщений, а также радиосообщений состояния датчика для вывода на дисплей блока контроля и управления, необслуживаемый элемент питания со схемой контроля уровня заряда, по меньшей мере, один ретранслятор сигнала, выполненный с возможностью обмена сигналами от зарегистрированных в нем радиодатчиков температуры, их предварительную обработку и выдачу информации в блок контроля и управления по двухпроводной линии.
Используемый беспроводной радиодатчик температуры представляет собой полностью герметичное электронное радиоустройство, предназначенное для измерения текущей температуры в точке его установки. Он должен быть расположен в компактном корпусе, имеющем в нижней части наружную резьбу M16×1,5. Диапазон измерения температуры должен быть от -50°C до +100°C с погрешностью ±1°C при температуре выше +60°C. Срок службы встроенного источника питания радиодатчика температуры должен быть не менее 8 лет.
Ретранслятор сигнала должен представлять собой устройство, предназначенное для обмена сигналами от зарегистрированных в нем радиодатчиков температуры, их предварительную обработку и выдачу информации в блок контроля и управления по двухпроводной линии. Все ретрансляторы сигнала вагона должны быть соединены между собой и блоком контроля и управления двухпроводной линией. Электропитание ретрансляторов сигнала осуществляют от блока контроля и управления по этой же линии напряжением 12 B постоянного тока. Передачу информации от ретранслятора сигнала в блок контроля и управления осуществляют по запросу от блока контроля и управления по специальному протоколу.
Блок контроля и управления представляет собой радиоэлектронное устройство настенного размещения. Электропитание блока контроля и управления производят от бортовой сети пассажирского вагона в диапазоне от 48 B до 140 B постоянного тока. Блок контроля и управления содержит сенсорный жидкокристаллический дисплей для настройки и управления. На блок контроля и управления должна поступать оперативная информация от всех радиодатчиков температуры вагона о температуре контролируемых агрегатов. Также блок контроля и управления должен получать данные о состоянии элементов питания радиодатчиков температуры. Вся полученная информация должна анализироваться и обрабатываться микропроцессором устройства в соответствии с программой управления и действующими установками, после чего выводиться на встроенный жидкокристаллический дисплей. В процессе работы системы мониторинга на дисплей блока контроля и управления должна выводиться следующая информация:
- системное меню;
- название текущего режима;
- мнемосхема расположения РДТ на вагоне;
- значение текущих температур в точке установки РДТ;
- состояние элементов питания РДТ;
- цветовая индикация степени нагрева подшипниковых узлов;
- текущее время (МСК);
- сообщения о неработоспособности РДТ.
В предпочтительном варианте реализации система содержит количество радиодатчиков температуры равное количеству подшипниковых узлов вагона пассажирского поезда. Это повышает безопасность движения поезда из-за полноты контроля состояния подшипникового узла каждой буксы каждого вагона. Кроме того, в предпочтительном варианте реализации системы все использованные в системе ретрансляторы сигнала соединены между собой и блоком контроля и управления двух проводной линией. Это также повышает безопасность движения поезда. В некоторых вариантах реализации системы блок контроля и управления, а также ретрансляторы сигнала подключены к системе электрического питания пассажирского вагона. Хотя возможен вариант использования автономного источник электрического питания для блока контроля и управления, а также ретрансляторов сигнала.
В случае использования в пассажирском поезде системы контроля безопасности и связи желательно, чтобы блок контроля и управления дополнительно содержал интерфейс подключения к системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда для передачи аварийных сообщений о возможном перегреве подшипниковых узлов. Поскольку радиодатчики температуры, установленные в подшипниковых узлах, могут выходить из строя, желательно, чтобы система дополнительно содержала устройство регистрации, предназначенное для регистрации радиодатчиков температуры в системе.
Устройство регистрации должно представлять собой носимое устройство, предназначенное для регистрации радиодатчиков температуры в системе. Устройство регистрации должно входить в состав группового ЗИП системы мониторинга температурных режимов подшипниковых узлов вагонов пассажирских поездов. Электропитание устройства регистрации должно осуществляться с использованием заменяемых элементов.
На устройстве регистрации должны находиться следующие элементы отображения и управления:
- цифровая клавиатура;
- средство отображения информации.
В процессе работы устройства регистрации на средство отображения должен быть предусмотрен вывод следующей информации: успешное завершение операции; невозможность выполнения операции; готовность к работе Устройства регистрации.
Система мониторинга температурных режимов подшипниковых узлов вагонов пассажирских поездов предназначена для непрерывной круглосуточной работы. Режим работы - непрерывный, круглосуточный.
При первичной подготовке к работе система мониторинга температурных режимов подшипниковых узлов вагонов пассажирских поездов должна обеспечивать следующие функции:
- регистрацию смонтированных в агрегаты вагона радиодатчиков температуры;
- идентификацию номеров позиций зарегистрированных радиодатчиков температуры на мнемосхеме блока контроля и управления.
При эксплуатации в процессе движения (рабочий режим) система мониторинга температурных режимов подшипниковых узлов вагонов пассажирских поездов должна обеспечивать следующие функции:
- контроль в режиме реального времени значений температур подшипниковых узлов вагона, на которые установлены радиодатчики температуры с выводом текущей информации на дисплей блока контроля и управления;
- включение световой и звуковой сигнализации и выдачу аварийного сигнала на контрольное оборудование поезда (замыкание контакта встроенного реле) при выходе значения температуры хотя бы одного контролируемого агрегата вагона из заданного допустимого диапазона;
- возможность отправки сообщения об аварии в систему контроля безопасности и связи пассажирского поезда;
- прекращение выдачи аварийной сигнализации и снятие сигнала на контрольное оборудование после возвращения температуры агрегата вагона в допустимый диапазон значений. При этом в систему контроля безопасности и связи пассажирского поезда должен быть отправлено сообщение отмены аварийного сигнала;
- возможность регистрации в системе новых радиодатчиков температуры при необходимости замены датчика.
Использование разработанной системы мониторинга температурных режимов подшипниковых узлов вагонов пассажирских поездов обеспечивает предупреждение аварий подвижного состава рельсового транспорта из-за неисправности подшипниковых узлов вагона пассажирского поезда, поскольку машинист, получая информацию о перегреве подшипникового узла, успевает снизить скорость поезда вплоть до его остановки.