СПОСОБ КОНТРОЛЯ КОЛЕСА КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ЛОКОМОТИВА В ДВИЖЕНИИ
METHOD OF CONTROLLING RUNNING LOCOMOTIVE WHEEL PAIR WHEELS

Изобретение относится к области машиностроения, к способам и устройствам технологического контроля, а именно к способам контроля колеса колесной пары локомотива в движении, и может быть использовано для измерения геометрических параметров, выявления износа и дефектов цельнокатаных колес на ходу поезда.
Наиболее близким по существу и достигаемому эффекту является способ, описанный в патенте РФ №2292284 на изобретение "Способ размеренного контроля деталей подвижного состава на ходу поезда и комплекс для его осуществления", м.кл.6 B61K 9/12, опубл. 27.01.2007 г., который заключается в облучении поверхности колеса лучами от излучателей датчиков и приеме отраженных от этой поверхности сигналов приемными устройствами соответствующих датчиков, расположенных в пространстве по обе стороны колеса, с последующей совместной обработкой данных с датчиков и определением диаметра колеса по поверхности катания колеса и угла набега колеса на рельс.
Недостатком известного способа является недостаточная точность определения диаметра колеса, обусловленная заложенным принципом самосканирования двумя датчиками - внутренним и наружным. Точки профиля и сами профили с разных участков колеса получаются в разные моменты времени, в течение которого колесная пара в движении меняет свою пространственную ориентацию относительно направления движения (угол набега колеса на рельс и наклон к вертикали) при наезде гребней на головки рельс, а также из-за деформации рельс. Это вызывает дополнительную погрешность измерений, вызванную погрешностью определения профиля, а также погрешностью определения и учета угла набега колеса на рельс.
Другим недостатком является то, что в качестве одной из трех точек вычисления диаметра колеса используется поверхность рельса, прогиб которой отслеживается датчиком прогиба рельса. В результате износа поверхности катания колеса и головки рельса, а также изменения пространственного положения колеса при движении точка контакта колеса с рельсом может меняться и давать погрешность определения координат точки для нахождения диаметра.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности контроля износа колес локомотивов и соответственно повышение безопасности движения.
Поставленная задача решается тем, что в способе контроля колеса колесной пары локомотива в движении, заключающемся в облучении поверхности колеса лучами от излучателей датчиков и приеме отраженных от этой поверхности сигналов приемными устройствами соответствующих датчиков, расположенных в пространстве по обе стороны колеса, с последующей совместной обработкой данных с датчиков и определением диаметра колеса по поверхности катания колеса и угла набега колеса на рельс, с помощью датчиков в общей для них трехмерной системе координат одновременно получают как минимум два профиля с внутренней грани колеса, для определения положения плоскости внутренней грани колеса в пространстве и определения угла набега колеса на рельс, и как минимум три профиля с поверхности катания колеса, с нахождением на них как минимум трех точек на круге катания колеса, отстоящих на расстоянии 70 мм от плоскости внутренней грани, по которым вычисляют диаметр колеса как окружности, проходящей через найденные три точки в пространстве, при этом длину хорды окружности между точками берут максимальной, путем снятия двух профилей с поверхности катания колеса с участков рядом с передней и задней тормозными колодками и третьего профиля с участка колеса, максимально приближенного к рельсу.
Такое выполнение способа, при котором с помощью датчиков в общей для них трехмерной системе координат одновременно получают как минимум два профиля с внутренней грани колеса, для определения положения плоскости внутренней грани колеса в пространстве и определения угла набега колеса на рельс, и как минимум три профиля с поверхности катания колеса, с нахождением на них как минимум трех точек на круге катания колеса, отстоящих на расстоянии 70 мм от плоскости внутренней грани, по которым вычисляют диаметр колеса как окружности, проходящей через найденные три точки в пространстве, при этом длину хорды окружности между точками берут максимальной, путем снятия двух профилей с поверхности катания колеса с участков рядом с передней и задней тормозными колодками и третьего профиля с участка колеса, максимально приближенного к рельсу, позволяет путем одновременного облучения поверхности колеса и одновременного снятия точек профиля и самих профилей с разных участков колеса, а также исключения из расчета точки контакта колеса с рельсом уменьшить погрешности определения профилей и точек на них, тем самым уменьшить погрешности определения угла набега колеса на рельс и вычисления диаметра колеса, а значит, повысить точность контроля износа колес колесных пар локомотивов и соответственно повысить безопасность движения.
На фиг.1 представлено устройство для контроля колеса колесной пары локомотива в движении.
На фиг.2 представлено устройство для контроля колеса колесной пары локомотива в движении в изометрии.
Способ контроля колеса колесной пары локомотива в движении осуществляют следующим образом.
Колесная пара локомотива при движении, наезде гребней на головки рельс, а также из-за деформации рельс меняет свою пространственную ориентацию относительно направления движения. Это вызывает изменение положения колеса в пространстве и в связи с этим изменение в пространстве круга катания колеса, угла набега колеса на рельс и положения плоскости внутренней грани колеса.
На общем основании (на фиг.1, 2 не показано) с внутренней стороны рельсовой колеи размещают как минимум два лазерных профилометра 1, с наружной стороны колеи размещают как минимум три лазерных профилометра 2. Одновременно с двух сторон облучают поверхности колеса 3 лучами излучателей профилометров 1, 2 и принимают отраженные от этой поверхности сигналы приемными устройствами соответствующих профилометров 1, 2. В общей для профилометров 1, 2 трехмерной системе координат получают как минимум два профиля с внутренней грани колеса 3 (профилометрами 1) и как минимум три профиля с поверхности катания колеса 3 (профилометрами 2). По двум профилям с внутренней грани колеса 3 определяют положение плоскости внутренней грани колеса 3 в пространстве и угол набега колеса на рельс. На трех профилях с поверхности катания находят как минимум три точки на круге катания колеса 3, отстоящие на расстоянии 70 мм от плоскости внутренней грани колеса 3. Вычисляют диаметр колеса 3 как диаметр окружности, проходящей через найденные три точки в пространстве. Для увеличения точности определения диаметра колеса 3 длину хорды окружности между точками берут максимальной. Для этого два профиля с поверхности катания колеса 3 снимают с участка рядом с передней и задней тормозными колодками, третий профиль снимают с участка колеса 3, максимально приближенного к рельсу 3.
Одновременное снятие как минимум двух профилей лазерными профилометрами 1, 2 с внутренней грани колеса 3 позволяет определить положение плоскости внутренней грани колеса 3 в пространстве и учитывать угол набегания колеса. Нахождение точек на круге катания 3 для вычисления диаметра производится непосредственно профилометрами 1, 2 по полученным профилям с наружной грани колеса 3, что является независимым от геометрии поверхности катания и головки рельса 3. В результате предлагаемый способ, учитывающий угол набегания колеса и положение плоскости внутренней грани колеса 3 в пространстве, позволяет получить значение диаметра колеса 3 с высокой точностью.