СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЗАТОРМОЖЕННЫХ КОЛЕСНЫХ ПАР РЕЛЬСОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ПРИ ДВИЖЕНИИ
METHOD TO DETECT BRAKED WHEEL PAIRS

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к способам диагностики ходовых частей подвижного состава при движении с использованием напольных устройств, оснащенных средствами обнаружения инфракрасного (ИК) излучения нагретых элементов движущегося подвижного состава.
Известны способы и устройства для обнаружения заторможенных колесных пар движущегося подвижного состава, основанные на преобразовании инфракрасного (ИК) излучения от нагретых элементов колесных пар в электрические сигналы с последующей обработкой этих тепловых сигналов для принятия диагностического решения.
Известно устройство для обнаружения перегретых букс железнодорожного подвижного состава, содержащее датчики прохода колесных пар для формирования стробирующих импульсов, считывающие блоки с приемниками инфракрасного излучения, ориентированными на буксы и ступицы колес и соединенные с анализатором, разделяющим перегретые и нормально нагретые буксы. В данном устройстве используется две дополнительные камеры с приемниками ИК-излучения, ориентированными под углом 90 градусов к оси пути на зоны сопряжения ступиц с дисками колес (SU 704846, 25.12.1979). При движении колесной пары в поле зрения этих камер попадают сначала обод, диск, ступица, затем диск и снова обод колеса. Использование датчика фиксации прохода колесной пары позволяет сформировать стробирующий импульс, за время действия которого инфракрасное излучение от дисков и ступиц колес воспринималось анализатором, что позволяло исключить из обработки ИК-излучение от высоко нагретого при торможении обода и прилегающего к нему части диска колеса.
Предполагалось, что дополнительные камеры будут альтернативой основным камерам, ориентированным на буксы, если по какой-либо причине не будет обнаружен аварийный нагрев подшипников. В действительности, мощность теплового потока от обода к ступице колеса при торможении в несколько раз превосходит мощность теплового потока от подшипника к ступице колеса из-за существенно разных температур их нагрева (температура обода колеса может достигать 500°С, а температура аварийного подшипника редко достигает 100°С). По этой причине дополнительные камеры с приемниками ИК-излучения в аппаратуре автоматического обнаружения перегретых букс на ходу поезда (ДИСК-Б) фактически способны обнаруживать лишь заторможенные колесные пары и получили статус подсистемы ДИСК-Т (тормоза) (Лозинский С.Н., Трестман Е.Е., Алексеев А.Г. Автоматика, телемеханика и связь, №2, 1986, с.18-21).
Сущность реализованного в этих устройствах способа заключается в сравнении тепловых (ИК) сигналов от обоих колес одной оси за время действия стробирующего импульса от датчика фиксации прохода колес. То есть измерение амплитуд тепловых сигналов ступиц и дисков колес проводят лишь в определенные промежутки времени, ограниченные зоной действия датчика фиксации прохода колесной пары, расположенного с внутренней стороны рельсовой колеи, - как правило, напротив напольной камеры с приемником ИК-излучения.
В качестве критерия обнаружения заторможенных колесных пар используется максимальное значение амплитуд тепловых сигналов, пропорциональных мощности ИК-излучения от дисков и ступиц колес одной колесной пары за время нахождения их в зоне контроля, так как оба колеса при неисправности тормозов от взаимодействия с тормозными колодками нагреваются примерно одинаково. Если амплитуды тепловых сигналов от обоих колес одной или даже нескольких колесных пар подвижной единицы превысили установленное пороговое значение, то система теплового контроля вырабатывает сигнал тревожной сигнализации «заторможенная колесная пара».
Недостатком известных способов и устройств обнаружения заторможенных колесных пар движущегося поезда является принятие решения о заторможенной колесной паре по максимальным значениям амплитуд тепловых сигналов от дисков и ступиц колес одной колесной пары в зоне контроля, то есть в пределах стробирующего импульса, ограниченного зоной действия датчика фиксации прохода колесной пары в поле зрения ИК-приемника излучения. Чем больше продолжительность движения колесной пары в заторможенном состоянии, тем выше температуры ободов, дисков и ступиц колес - соответственно больше и амплитуды тепловых сигналов на границах строба, которые и принимаются во внимание при анализе тепловых сигналов. Кроме ободов, также прогреваются диски и ступицы колес (характерный двугорбый вид теплового сигнала - на краях вершинки сигнала имеют даже ограничения по динамическому диапазону приемо-усилительного канала), при этом чем больше длительность строб-импульса, тем больше будет текущее значение амплитуды теплового сигнала на границе строба. В результате служебного торможения колеса прогреты только обода колес и прилегающие к ним диски, а ступицы имеют относительно низкую температуру (тепловой сигнал без явно выраженных ограничений по амплитуде с провалом по центру ступицы). Если же тепло к ступице поступает от буксового подшипника, то тепловой сигнал от ступицы колеса имеет форму колокола (одногорбый сигнал), вписанного в строб-импульс, с амплитудой в 5-10 раз ниже, чем при воздействии на обод колеса тормозных колодок.
При неточной ориентации приемника ИК-излучения на контрольную зону ступицы колеса или при использовании электронных датчиков фиксации прохода колес, имеющих более длинный импульс строба, наряду со ступицей колеса в строб попадает более нагретая часть диска, что приводит к ложным показаниям системы контроля, в том числе и на рабочий нагрев колес при служебном торможении. Результат измерения получается завышенным по отношению к относительно «холодной» ступице.
Другим существенным недостатком известного способа является невозможность по максимальной амплитуде теплового сигнала в стробе распознать, связан ли повышенный нагрев диска и ступицы колеса с неисправностью тормозов (неполный отпуск тормозов при отправлении со станции, затянут авторегулятор, утечки воздуха из подводящих трубок и др.) или с нагревом ступиц колес при служебном, регулировочном и даже с остановочным торможением поезда, что приводит к ложному срабатыванию средств контроля и необоснованной остановке поезда.
Задачей изобретения является создание способа обнаружения заторможенных колесных пар рельсового подвижного состава при движении, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в повышении достоверности контроля технического состояния тормозов, снижении необоснованных задержек поездов из-за показаний средств контроля на ИК-излучение нагретых при служебном торможении элементов колес, снижении ложных показаний на рабочий нагрев элементов колес (дисков и ступиц) одной или нескольких колесных пар при служебном торможении поезда, повышении безопасности.
Указанный технический результат достигается в способе обнаружения заторможенных колесных пар рельсового подвижного состава при движении, заключающегося в регистрации мощности с помощью приемников ИК-излучения, ориентированных перпендикулярно оси пути на зону перемещения ступиц колес, излучения от нагретых при колодочном торможении элементов колес, выделении в пределах стробирующего импульса от напольного датчика фиксации прохода колесной пары, расположенного в одном сечении с приемником ИК-излучения, фрагментов тепловых сигналов во временном интервале, в котором сканируются диски и ступицы колес одной оси, формировании сигнала тревожной сигнализации о наличии в подвижной единице заторможенной колесной пары, если измеренные значения тепловых сигналов от колес одной оси отличаются не более чем в два раза и отсутствуют признаки приведения в действие тормозов, о чем судят по результатам измерения скорости движения каждой колесной пары в зоне контроля, ограниченной двумя напольными датчиками.
При замедлении более установленного значения тревожная сигнализация на остановку поезда для проверки тормозов с чрезмерно нагретыми элементами колес блокируется, и формируется признак «торможение в зоне контроля».
С целью снижения ложных показаний на рабочий нагрев элементов колес (дисков и ступиц) одной или нескольких колесных пар при служебном торможении поезда в процессе теплового контроля нагрева элементов колес производят измерение скорости прохода каждой колесной пары по времени прохода их между двумя колесными (путевыми) датчиками, последовательно расположенными вдоль пути. Если разность скорости захода в зону контроля и скорости выхода подвижной единицы превышает заданное положительное значение, то сигнал тревожной сигнализации на остановку поезда для проверки тормозов с нагретыми элементами колес не формируется, а выдается лишь признак «торможение в зоне контроля». При наличии в подвижной единице чрезмерно нагретых колес и отсутствии по результатам измерений скоростей движения колесных пар явных признаков применения машинистом тормозов, когда поезд движется на выбеге или в режиме тяги, то есть равномерно или равноускоренно, формируется сигнал тревожной сигнализации с требованием остановки поезда на ближайшей станции для проверки тормозов.