ДАТЧИК СИСТЕМЫ БЕСПРОВОДНОГО КОНТРОЛЯ НАГРЕВА БУКС

Техническое решение относится к области железнодорожного транспорта, в частности, к средствам для контроля состояния букс железнодорожных пассажирских вагонов, грузовых вагонов и любых других средств, применяемых на железнодорожном транспорте, и может быть использовано для обеспечения безопасного движения средств железнодорожного транспорта путем контроля состояния букс колесных пар.
Известно (RU, патент 2090417) устройство для контроля температуры нагрева подшипников осей вагона. Устройство содержит датчики температуры нагрева, размещенные в корпусах, установленных в отверстиях букс вагона, и связанные с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход блока сравнения соединен с первым входом блока световой индикации. Также устройство содержит блок звуковой индикации и источник питания устройства, подключенный к бортовой электросети вагона. Кроме того, в устройство введены блок памяти, фильтр нижних частот, логический блок формирования сигналов управления звуковой сигнализацией, блок фиксации короткого замыкания датчика на корпус и блок синхронизации, выход которого соединен с входом источника опорного напряжения, управляющими входами датчиков и одним из входом блока памяти, другие входы которого соединены с выходами блока сравнения, а выходы связаны с вторым входом блока световой индикации и первыми входами упомянутого логического блока, второй вход которого через фильтр нижних частот связан с другим выходом блока памяти, а выход соединен с входом блока звуковой индикации, при этом блок фиксации короткого замыкания датчика на корпус своими входами соединен выходами с датчиков температуры нагрева и источником питания, а выход блока фиксации короткого замыкания датчика на корпус соединен с третьим входом блока световой индикации, при этом датчики температуры подключены к блоку сравнения параллельно. Предпочтительно датчики температуры нагрева выполнены в виде обратных p-n-переходов полупроводниковых элементов.
Недостатком известного устройства следует признать его конструктивную сложность, а также отсутствие возможности непосредственной передачи по радиоканалу информации о состоянии буксы вагона.
Известно (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 помощью двух электропроводных элементов, которые подключены к цепи задания кода сигнала, передаваемого электронной меткой. Указанная метка связана с термодатчиком, который размещен во внутренней осевой полости этого же болта. Термодатчик содержит 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 и слой парафина, причем плавкая перемычка размещена между оголенными от изоляции концами электропроводных элементов и непосредственно контактирует с ними и со слоем парафина.
Недостатком известного устройства следует признать невозможность прямой передачи сигнала о перегреве буксы в штабной вагон или машинисту поезда. Кроме того, конструкция термодатчика рассчитана только на определение одного порогового значения температуры нагрева буксы.
Техническая задача, решаемая посредством разработанной конструкции, состоит в обеспечении средств железнодорожного транспорта оборудованием, позволяющим дистанционно контролировать состояние букс железнодорожных пассажирских вагонов, грузовых вагонов и любых других средств, применяемых на железнодорожном транспорте.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции, состоит в повышении безопасности движения железнодорожного транспорта за счет экспресс-контроля состояния букс железнодорожных пассажирских вагонов, грузовых вагонов и любых других средств, применяемых на железнодорожном транспорте.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную конструкцию датчика системы беспроводного контроля нагрева букс. Разработанный датчик содержит корпус из ударопрочного полимерного материала, внутри корпуса расположена печатная плата, на одной стороне которой установлен источник электрического питания, а на другой стороне установлены последовательно соединенные тепловой датчик, средство трансформирования информационного сигнала теплового датчика в радиосигнал, приемопередатчик радиосигнала и антенна. Предпочтительно в качестве источника питания использован литиевый элемент питания, обеспечивающий работу датчика в течение, по меньшей мере, 7 лет. Однако может быть использован любой другой источник питания, обеспечивающий работу датчика в указанный срок. Средство трансформирования может быть также выполнено с возможностью введения в радиосигнал, содержащий информацию от теплового датчика, радиометки, характеризующей месторасположения теплового датчика, т.е. указание на буксовый узел, на котором установлен датчик. Поскольку четырехосный вагон содержит 8 букс и на каждую из них желательно поставить разработанный датчик, то необходимо, чтобы была обеспечена возможность различения сигналов от различных датчиков температуры. Это может быть осуществлено либо, предпочтительно, введением в состав радиосигнала метки, характеризующей конкретный датчик температуры, либо ввести строгую очередность передачи сигналов от различных датчиков. Также средство трансформирования дополнительно может быть выполнено с возможностью анализа поступающего от теплового датчика сигнала, и передачи его на приемопередатчик только при превышении величины поступившего сигнала заранее заданного порогового значения. Также возможно введение поправки на температуру окружающей среды. Также средство трансформирования может быть выполнено с возможностью передачи сигнала, поступившего от теплового датчика, по заданной программе или по запросу от центральной управляющей системы поезда. Поскольку на подвижном элементе железнодорожного транспорта (вагоне или локомотиве) расположено средство приема и дальнейшей передачи поступающих от датчиков температуры сигналов, характеризующих состояние каждой буксы подвижного элемента, то желательно, чтобы приемопередатчик был выполнен с возможностью передачи радиосигнала на расстояние, не свыше половины длины вагона. Это позволит не регистрировать сигналы от датчиков температуры соседних вагонов.
Разработанный датчик температуры буксы предназначен для определения абсолютной температуры буксового узла рельсового транспорта. Конструкция резьбовой части полностью аналогична существующим датчикам (тип 393 СКНБ) и предназначен для их замены.
В предпочтительном варианте реализации датчик содержит корпус, по оси симметрии которого установлена печатная плата. На печатной плате с одной стороны установлен литиевая электропитающая батарея марки 403LTC, емкостью 1200 мА.ч., напряжением 3,6 В. Срок службы батареи с учетом планируемого энергопотребления не менее 7 лет.
На противоположной стороне печатной платы размещены элементы схемы, которые состоят из теплового датчика, (предпочтительно, термометр сопротивления или термопара) находящегося в самой нижней части печатной платы, средство трансформирования информационного сигнала, поступившего от теплового датчика (предпочтительно, микропроцессор или комплекс микросхем), приемопередатчика и антенны, форма и расположение которой позволяют получить оптимальную диаграмму направленности.
Указанная печатная плата вместе с установленными элементами залита герметичным материалом, который обеспечивает достаточную теплопередачу для работы датчика.
В предпочтительном варианте на наружной резьбе датчика выполнены наплывы, которые обеспечивают стопорение датчика при закручивании и не дают ему самостоятельно откручиваться. Указанные наплывы расположены на расстоянии 10 и 11,5 мм от начала резьбы. Для закручивания и выкручивания датчика в его круглой верхней части предусмотрены прямоугольные вырезы для ключа.
Сигнал от датчика разработанной конструкции посредством приемопередатчика и антенны поступает на антенну средства, регистрирующего сигналы от всех датчиков температуры данного элемента железнодорожного транспорта. Указанное средство выполнено с возможностью передачи полученных сигналов в штабной вагон или в кабину локомотива. Начало перегрева любой буксы состава будет обнаружено, что позволит исключить выход буксы из строя.
Использование разработанной конструкции обеспечивает повышение безопасности движения железнодорожного транспорта за счет экспресс-контроля состояния букс железнодорожных пассажирских вагонов, грузовых вагонов и любых других средств, применяемых на железнодорожном транспорте.