EA016570B1 - System of monitoring wheel's state of railway transport and antiskid control device - Google Patents
System of monitoring wheel's state of railway transport and antiskid control device Download PDFInfo
- Publication number
- EA016570B1 EA016570B1 EA201000725A EA201000725A EA016570B1 EA 016570 B1 EA016570 B1 EA 016570B1 EA 201000725 A EA201000725 A EA 201000725A EA 201000725 A EA201000725 A EA 201000725A EA 016570 B1 EA016570 B1 EA 016570B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- rotation
- wheel
- sensors
- angular velocity
- bodies
- Prior art date
Links
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств, а именно к системам мониторинга состояния колес рельсового транспорта и управления противоюзным устройством и может быть использовано для автоматизированного контроля технического состояния колесной пары рельсового подвижного состава в пути следования.The invention relates to the field of rail vehicles, and in particular to systems for monitoring the condition of wheels of rail vehicles and controlling the anti-ballistic device and can be used for automated monitoring of the technical condition of the wheelset of rail rolling stock in transit.
Предшествующий уровень техникиPrior art
Все более и более высокие скорости рельсового транспорта постепенно привели к дополнительным проблемам, связанным с анализом и управлением состояния колесных пар тележек во время движения рельсового подвижного состава.Increasingly high speeds of rail transport gradually led to additional problems associated with the analysis and management of the state of wheelsets of bogies during the movement of rail rolling stock.
Одним из наиболее нагруженных узлов рельсового подвижного состава, требующих постоянного контроля, являются колесные пары, изменяющие свои характеристики во время эксплуатации и, особенно, во время движения.One of the most loaded units of rail rolling stock, which require constant monitoring, are wheel sets that change their characteristics during operation and, especially, while driving.
Одной из актуальных проблем, связанных с безопасностью движения рельсового транспортного средства, является контроль температуры букс железнодорожного состава и выявления перегрева букс.One of the actual problems associated with the safety of the movement of a rail vehicle is to control the temperature of the axle box of the train and identify overheating axle boxes.
Из уровня техники известны устройства, предназначенные для постоянного контроля технических характеристик. Известны патенты США (И8 3169735, И8 4928910), а также европейские патенты (ЕР 0276201, ЕР 02665538, ЕР 0265538), в которых описаны различные одноэлементные детекторы, измеряющие температуру букс, но имеющие при этом функциональные ограничения.The prior art devices for continuous monitoring of technical characteristics. There are US patents (I8 3169735, I8 4928910), as well as European patents (EP 0276201, EP 02665538, EP 0265538), which describe various single-element detectors that measure the temperature of the axleboxes, but with functional limitations.
Проводимый периодически осмотрщиками контроль температуры букс подвижного состава зависит от их квалификации, что вносит элемент субъективизма, поэтому для исключения элемента субъективизма необходим постоянный автоматизированный мониторинг рельсового транспортного средства.The temperature monitoring of rolling stock axes carried out periodically by inspectors depends on their qualifications, which introduces an element of subjectivity, therefore, to eliminate an element of subjectivity, constant automated monitoring of a rail vehicle is necessary.
Известна автоматическая диагностическая система - комплекс технических средств КТСМ (ййр://га1Шау.капапе8.ги/шбех.рйр?ас1=Айасй&1уре=ро81&1б=2503), устанавливаемый перед узловыми станциями. Основу комплекса КТСМ составляют тепловые детекторы перегретых букс. К недостаткам этого комплекса можно отнести то, что в качестве датчиков используются одноэлементные инфракрасные приемники, не обладающие электронной разверткой и не обеспечивающие детального анализа.Known automatic diagnostic system - a complex of technical equipment KTSM (yyr: //ga1Sha.kapape8.gi/shbeh.ryr? As1 = Ayasy & 1ure = ro81 & 1b = 2503), installed in front of the junction stations. The basis of the KTSM complex is thermal detectors of overheated axle boxes. The disadvantages of this complex include the fact that single-element infrared receivers are used as sensors that do not have electronic scanning and do not provide detailed analysis.
Из уровня техники известны сложные комплексы электронных устройств на электропоездах, включающие измерительные комплексы компьютерной регистрации процессов и проведение с их использованием диагностики колесных пар.The prior art complex complexes of electronic devices on electric trains, including measuring complexes of computer registration of processes and carrying out diagnostics of wheel sets with their use.
Известна система диагностики электропоезда, включающая в себя датчик, воспринимающий рабочий параметр буксового узла и/или тягового редуктора, устройство индикации, и измерительное устройство. Измерительное устройство электрически связано с выходом датчика и с входом устройства индикации, и выполнено с возможностью сравнения значения получаемого от датчика рабочего параметра буксового узла и/или тягового редуктора с пороговым значением этого рабочего параметра для выдачи сигнала на устройство индикации при превышении рабочим параметром порогового значения. Каждому буксовому узлу и/или тяговому редуктору соответствует свой отдельный датчик, причем каждый датчик расположен на электропоезде (патент РФ № 53253).A known diagnostic system of an electric train, which includes a sensor that perceives the operating parameter of the axle box and / or the traction gear, the display device, and the measuring device. The measuring device is electrically connected to the output of the sensor and to the input of the display device, and is designed to compare the value of the operating parameter of the axle box and / or traction gearbox received from the sensor with the threshold value of this parameter to issue a signal to the display device when the operating parameter exceeds the threshold value. Each axle box and / or traction gearbox has its own separate sensor, and each sensor is located on the electric train (RF Patent No. 53253).
Следует отметить, что важным параметром колесной пары является также ее положение относительно рельсового пути, который на практике осмотрщик вагонов не в состоянии обнаружить.It should be noted that an important parameter of the wheelset is also its position relative to the track, which in practice the car inspector is unable to detect.
Поэтому по-прежнему остро стоит проблема упреждающего выявления различного рода дефектов, проявляющихся в возникновении изломов на колесных дисках, различных дефектах колес, при этом сложность задачи состоит еще и в том, что обследование транспорта наиболее эффективно проводить во время штатного движения поездов, без дополнительных остановок. После экстренного торможения состав проверяется в депо на дефекты колес, а обточка колесных пар занимает много времени и отвлекает большие материальные и трудовые ресурсы. Противоюзные инерционные, механические устройства, устанавливаемые в настоящее время преимущественно на скоростных пассажирских поездах, обладают низкой надежностью и сложны в эксплуатации. Контроль геометрии колес производится только в депо, вместе с тем, факт возникновения дефекта колеса во время движения может привести к крушению состава.Therefore, there is still an acute problem of proactively detecting various kinds of defects, manifested in the occurrence of kinks on wheels, various wheel defects, and the complexity of the problem lies in the fact that it is most effective to carry out a vehicle survey during regular train traffic, without additional stops . After emergency braking, the train is checked in the depot for wheel defects, and turning wheel pairs takes a long time and distracts large material and labor resources. Anti-blister inertial, mechanical devices that are currently installed mainly on high-speed passenger trains have low reliability and are difficult to operate. The control of the wheel geometry is performed only in the depot, however, the fact of the occurrence of a wheel defect during movement may lead to a crash of the train.
Известно противоюзное устройство железнодорожного транспортного средства, содержащее датчики скорости колесных пар, подключенные к входам блоков выделения минимального и максимального сигналов, исполнительный блок для регулирования тормозной силы и дифференцирующий блок, подключенный к выходу блока, выделения максимального сигнала, и снабженное двумя компараторами, элементом И, а также функциональным преобразователем (а.с. № 1248869).Known anti-device device of a railway vehicle, comprising wheelset speed sensors connected to the inputs of the minimum and maximum signal extraction units, an executive unit for regulating braking force and a differentiating unit connected to the output of the unit, the maximum signal extraction, and equipped with two comparators, And, as well as a functional converter (AS No. 1248869).
Известна противоюзная система поезда, предназначенная для применения на поездах с повагонным растормаживанием. Для чего на каждом вагоне имеется устройство выявления юза с общим выходом, подключенным к входу элемента И, и индивидуальными выходами по числу колесных пар, подключенными к входам сумматора. Кроме того, на каждом вагоне имеются элемент запрета, триггер, аналоговый ключ и исполнительный блок. Логический пороговый элемент, элемент задержки и указатель места появления максимума являются общими для всего поезда и служат для растормаживания в каждом цикле только тех вагонов, которые имеют большее число скользящих колесных пар. Остальные вагоны даже при наличии юза не растормаживаются (патент РФ №1350067).Known anti-body system of the train, designed for use on trains with car brake release. For this, each car has a device for detecting a skid with a common output connected to the input of the element I, and individual exits according to the number of wheel pairs connected to the inputs of the adder. In addition, each car has a prohibition element, a trigger, an analog key and an execution unit. The logical threshold element, the delay element and the indicator of the place of appearance of the maximum are common for the whole train and serve to release each car cycle only those cars that have a larger number of sliding wheel sets. The rest of the cars, even in the presence of a skid, are not disintended (RF patent №1350067).
Известна противоюзная система железнодорожного вагона, которая может быть применена на ваKnown anti-rail system of the railway car, which can be applied on wa
- 1 016570 гонах, оборудованных электропневматическим тормозом с одновременным растормаживанием всех осей. Система содержит устройство выявления юза, сумматор, блок контроля замедления, элемент запрета, элемент ИЛИ, элемент И, инвертор, одновибраторы, триггер и исполнительный орган. При выдаче блоком контроля замедления сигнала, свидетельствующего о том, что замедление поезда при торможении вследствие растормаживания большого числа вагонов стало ниже допустимого, система производит затормаживание того вагона, число скользящих колесных пар у которого наименьшее. Таким образом осуществляется автоматическое поддержание величины замедления поезда в области допустимых значений и одновременно достигается максимально возможное количество защищаемых от юза колесных пар вагона и поезда в целом (патент РФ № 1306771).- 1 016570 gon, equipped with an electropneumatic brake with simultaneous disinhibition of all axles. The system contains a device for detecting a wizard, an adder, a delay control unit, a prohibition element, an OR element, an AND element, an inverter, one-shot, a trigger, and an actuator. When a control unit decelerates a signal that indicates that the train slows down due to braking due to the disinhibition of a large number of cars, it is below the allowable, the system slows down that car, the number of sliding wheel sets that have the smallest. Thus, an automatic maintenance of the train deceleration is carried out in the area of permissible values and at the same time the maximum possible number of wheel pairs of the car and the train as a whole is achieved (RF patent No. 1306771).
Известна электронная тормозная система для транспортных средств, содержащая центральные электронные модули управления модуляторами тормозного давления, подключенными к колесным тормозным цилиндрам, снабженная колесными модулями с собственным интеллектом, приданными колесам и снабженными по меньшей мере одним микрокомпьютером, расположенным в пространстве вблизи колес, и подключенными по меньшей мере к одному вышестоящему центральному модулю с собственным интеллектом, снабженным по меньшей мере одним микрокомпьютером, который предпочтительно расположен в центре транспортного средства, при этом его вход соединен с выходами введенного рабочего датчика тормозных значений и тормозного механизма стояночной тормозной системы, а колесные модули соединены с центральным модулем для принятия заданного значения тормозного давления и передачи по меньшей мере одного из принятых и замеренных им значений и с сенсорами, расположенными на соответствующем колесе, тормозном цилиндре и/или модуляторе тормозного давления для принятия по меньшей мере одного измеренного значения скорости колеса и тормозного давления, при этом колесные модули конструктивно объединены с соответствующим модулятором тормозного давления для формирования электрических выходных сигналов управления, причем предусмотрена по меньшей мере одна шина данных с установленными интерфейсами для обмена информацией между центральным и колесными модулями (патент РФ № 2059487).A known electronic brake system for vehicles contains central electronic control modules for brake pressure modulators connected to wheel brake cylinders, equipped with wheel modules with intrinsic intelligence attached to wheels and equipped with at least one microcomputer located in the space near the wheels and connected at least at least one higher central module with its own intelligence, equipped with at least one microcomputer, which is is preferably located in the center of the vehicle, while its input is connected to the outputs of the input working brake sensor and parking brake system, and the wheel modules are connected to the central module for accepting the set brake pressure value and transmitting at least one of them values and with sensors located on the corresponding wheel, brake cylinder and / or brake pressure modulator for accepting at least one measured value wheel speed and brake pressure, while the wheel modules are structurally combined with an appropriate brake pressure modulator to generate electrical output control signals, with at least one data bus with installed interfaces for exchanging information between the central and wheel modules (RF Patent No. 2059487).
Известна заявка США № 2008051967 (А1), в которой раскрыта система для определения истинного ускорения и скорости тепловоза, а также для контроля скольжения колес. Система, используя акселерометр, может контролировать скорость колеса локомотива на основе сопоставления между истинной скоростью сигнала локомотива и скоростью сигнала колеса.Known application US No. 2008051967 (A1), which disclosed a system for determining the true acceleration and speed of a diesel locomotive, as well as to control the sliding wheels. The system, using an accelerometer, can control the speed of the locomotive wheel based on a comparison between the true speed of the locomotive signal and the speed of the wheel signal.
Известен европейский патент (ЕР 2050639), в котором описано устройство, имеющее мониторинг датчика обнаружения скорости вращения колес, и шасси мониторинга с устройством для контроля и/или диагностики критических условий и повреждения шасси.Known European patent (EP 2050639), which describes a device having a sensor monitoring the speed of rotation of the wheels, and a monitoring chassis with a device for monitoring and / or diagnosing critical conditions and damage to the chassis.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является устройство управления рельсовым транспортным средством с устройством управления торможением (публикация международной заявки \УО 0105638, заявка РФ № 2007136348), содержащим электронный блок управления торможением для подачи управляющих команд тормозным актуаторам, и/или с противоюзным устройством, выполненным с возможностью регулирования скольжения колес по меньшей мере одной оси в зависимости от по меньшей мере одного сигнала скорости вращения, подаваемого противоюзным датчиком электронному противоюзному блоку управления, и/или с устройством контроля качения, содержащим электронный блок управления для контроля качения и по меньшей мере один датчик контроля качения для регистрации скорости вращения, по меньшей мере, некоторых колес в виде сигнала скорости вращения, а также с устройством контроля и/или диагностики шасси в отношении критических состояний и повреждений, таких, например, как сход с рельсов, перегретые подшипники, нестабильный ход и т.п., содержащим электронный блок управления для контроля шасси, объединенный с электронным противоюзным блоком управления, и/или с электронным блоком управления тормозами, и/или с электронным блоком управления для контроля качения в один конструктивный блок, а устройство контроля шасси, и/или противоюзное устройство, и/или устройство управления тормозами, и/или устройство контроля качения содержат по меньшей мере одно общее устройство питания и/или общее устройство сопряжения для связи с машинистом, и/или общее устройство сопряжения для связи с системой управления транспортным средством.The closest analogue to the claimed technical solution is the control device of a rail vehicle with a braking control device (publication of the international application \ UO 0105638, RF application No. 2007136348) containing an electronic braking control unit for supplying control commands to brake actuators, and / or with an anti-union device, configured to regulate wheel slip on at least one axis depending on at least one signal of rotational speed supplied by anti-skid m sensor electronic anti-control unit, and / or with a rolling control device containing an electronic control unit for rolling control and at least one rolling control sensor for detecting the rotational speed of at least some of the wheels as a signal of rotational speed, as well as a device for monitoring and / or diagnosing a chassis with respect to critical conditions and damages, such as, for example, derailment, overheated bearings, unstable travel, etc., containing an electronic control unit for monitoring a chassis combined with an electronic anti-body control unit and / or an electronic brake control unit and / or an electronic control unit to control rolling in one structural unit, and a chassis monitoring device and / or anti-body unit and / or brake control device , and / or the rolling control device contain at least one common power device and / or common interface for communication with the driver, and / or a common interface for communication with the vehicle control system.
Необходимо отметить, что известные системы и устройства, в том числе и указанные выше, характеризуются недостаточной эффективностью и сложным уровнем автоматизации.It should be noted that the known systems and devices, including those mentioned above, are characterized by insufficient efficiency and a complex level of automation.
В данном изобретении под системой подразумевается совокупность элементов, объединенных в цельную структуру прямыми и обратными связями, определяющими наличие свойств системы, выходящих за рамки простой суммы свойств составляющих ее элементов.In this invention, a system means a set of elements combined into a whole structure with direct and feedback connections that determine the presence of system properties that go beyond the simple sum of the properties of its constituent elements.
Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION
В основу изобретения поставлена задача разработки системы мониторинга состояния колес и управления противоюзным устройством рельсового транспортного средства, которая способна просто и эффективно осуществлять своевременную диагностику и передачу на диспетчерский пункт информации о состоянии геометрии колес и температуре букс транспортного средства, обеспечивая его безопасность во время движения.The invention is based on the task of developing a wheel condition monitoring system and controlling an anti-rail device of a rail vehicle that is able to simply and efficiently carry out timely diagnostics and transfer to the control center information about the state of wheel geometry and vehicle axle temperature, ensuring its safety while driving.
Технический результат, который может быть достигнут при использовании изобретения, состоит вThe technical result that can be achieved with the use of the invention is to
- 2 016570 повышении безопасности движения рельсового транспортного средства благодаря введению в предлагаемую систему мониторинга состояния колес и управления противоюзным устройством рельсового транспортного средства элементов, их связей между собой, обеспечивая, таким образом, в пути следования передачу в реальном времени информации, а также энергонезависимое адаптивное управление противоюзным устройством.- 2,016,570 to improve the safety of a rail vehicle by introducing elements into the proposed system for monitoring wheel condition and controlling an anti-rail device of a rail vehicle, thus ensuring real-time transmission of information as well as non-volatile adaptive control anti-device.
Технический результат достигается за счет того, что система мониторинга состояния колес рельсового транспортного средства и управления противоюзным устройством, размещённая на тележке транспортного средства, включает в себя опоры с датчиками и механизмами, расположенными в непосредственном контакте с каждым из колес;The technical result is achieved due to the fact that the system for monitoring the condition of the wheels of a rail vehicle and controlling the anti-ball device located on the vehicle's trolley includes supports with sensors and mechanisms located in direct contact with each of the wheels;
тела вращения, подпружиненные и прижатые к ободу каждого из колес транспортного средства и приводимые во вращение от движения колес;rotation bodies, spring-loaded and pressed to the rim of each of the wheels of the vehicle and driven by the movement of the wheels;
датчики линейных перемещений, соединённые с телами вращения через каждый шток, передающий перемещения тел вращения на подпружиненный эластичным материалом поршень, расположенный в цилиндре, размещённом на опоре, закрепляемой на тележке транспортного средства возле каждого колеса таким образом, чтобы тело вращение катилось по ободу колеса одновременно с колесом, при этом каждый из датчиков линейных перемещений выполнен с возможностью измерения перемещений каждого из поршней, а линия, соединяющая центр колеса и центр тела вращения, соосна штоку;linear displacement sensors connected to bodies of rotation through each rod, transmitting movements of bodies of rotation to a piston spring-loaded with elastic material located in a cylinder placed on a support fixed on the vehicle's trolley near each wheel so that the body rotates along the wheel rim simultaneously wheel, each of the linear displacement sensors is arranged to measure the displacements of each of the pistons, and the line connecting the center of the wheel and the center of the body of rotation co on the stem;
осевой вал тела вращения, неподвижно соединенный с телом вращения через гибкую связь, передающую вращение генератору тока, выполняющему функцию зарядки аккумуляторов, при этом на валу генератора установлен датчик угловой скорости, передающий контроллеру сигнал, пропорциональный мгновенной скорости вращения колеса;the axial shaft of the body of rotation, fixedly connected to the body of rotation through a flexible connection, transmitting the rotation to the current generator, performing the function of charging batteries, while on the shaft of the generator an angular velocity sensor is installed that transmits a signal to the controller proportional to the instantaneous speed of rotation of the wheel;
температурный датчик, установленный на буксе каждого колеса транспортного средства, выполненный с возможностью фиксации чрезмерного нагрева буксы;temperature sensor mounted on the axle box of each vehicle wheel, made with the possibility of fixing excessive heating of the axle box;
датчик линейного ускорения, установленный на тележке транспортного средства;linear acceleration sensor mounted on a vehicle trolley;
аккумуляторы, установленные на тележке транспортного средства;batteries installed on the vehicle trolley;
генераторы тока, соединённые с осевыми валами тел вращения через гибкую связь, выполненную с возможностью передачи вращения от осевого вала тела вращения к генератору тока, выполняющему функцию зарядки аккумуляторов;current generators connected to the axial shafts of the bodies of revolution through a flexible coupling made with the possibility of transmitting the rotation from the axial shaft of the body of rotation to the current generator, which performs the function of charging batteries;
датчики угловой скорости, установленные на валах генераторов тока и соединённые с осевыми валами тел вращения через гибкую связь, выполненную с возможностью передачи вращения от осевого вала тела вращения к датчику угловой скорости;angular velocity sensors mounted on the shafts of the current generators and connected to the axial shafts of the bodies of revolution through a flexible connection made with the possibility of transmitting rotation from the axial shaft of the body of rotation to the sensor of angular velocity;
контроллер сбора информации, входы которого соединены с датчиками линейных перемещений, датчиками угловой скорости, температурными датчиками и датчиком линейного ускорения, при этом выход контроллера соединён с исполнительным механизмом противоюзного устройства, устройствами звуковой и световой сигнализации и с устройством связи с диспетчерским пунктом.controller of information collection, the inputs of which are connected to sensors of linear movements, sensors of angular velocity, temperature sensors and linear acceleration sensor, while the controller output is connected to an actuating mechanism of an anti-device, sound and light signaling devices and a communication device with a control center.
Согласно изобретению система дополнительно содержит пожарные датчики и/или охранные датчики, соединённые с контроллером сбора информации.According to the invention, the system further comprises fire sensors and / or security sensors connected to an information collection controller.
Согласно изобретению в качестве эластичного материала использована пружина.According to the invention, a spring is used as an elastic material.
Согласно изобретению тело вращения выполнено в виде колеса или ролика.According to the invention, the body of rotation is made in the form of a wheel or a roller.
Согласно изобретению гибкая связь представляет собой гибкий вал или карданный вал.According to the invention, the flexible coupling is a flexible shaft or a driveshaft.
Согласно изобретению устройство связи с диспетчерским пунктом выполнено в виде радиомодема.According to the invention, the communication device with the control room is made in the form of a radio modem.
Согласно изобретению датчик линейного ускорения представляет собой акселерометр.According to the invention, the linear acceleration sensor is an accelerometer.
Согласно изобретению в системе датчик угловой скорости представляет собой инкрементный энкодер.According to the invention, in the system, the angular velocity sensor is an incremental encoder.
Предложенная система мониторинга состояния колес рельсового транспортного средства и управления противоюзным устройством (далее - СИСТЕМА) позволяет осуществлять предотвращение движения колеса юзом путем сравнения реального замедления тележки посредством измерения датчиком линейного ускорения (акселерометром), установленным на корпусе тележки с замедлением вращения колеса измеряемого датчиком угловой скорости (инкрементным энкодером), соединенным с осевым валом тела вращения, прижатого к ободу колеса, от которого передается вращение и выдачей сигналов управления на исполнительные механизмы противоюзного устройства с целью поддержания заданного уровня проскальзывания колеса при торможении;The proposed system for monitoring the condition of the wheels of a rail vehicle and controlling the anti-skid device (hereinafter referred to as SYSTEM) allows you to prevent wheel movement by skiming by comparing the actual deceleration of the trolley by measuring the linear acceleration sensor (accelerometer) mounted on the trolley case with the deceleration of the wheel rotation measured by the angular velocity sensor ( incremental encoder) connected to the axial shaft of the body of rotation pressed to the wheel rim from which the rotation is transmitted control of control devices of the anti-access device in order to maintain a given level of wheel slippage when braking;
постоянное измерение отклонения геометрии колеса свыше допустимых пределов посредством датчика линейного перемещения, фиксирующего биение осевого вала тела вращения, прижатого к ободу колеса;constant measurement of the deviation of the wheel geometry above the permissible limits by means of a linear displacement sensor that detects the beating of the axial shaft of the body of rotation pressed against the wheel rim;
постоянное измерение температуры буксовых узлов посредством измерения датчиками температуры и передачи информации о перегреве на диспетчерский пункт;constant temperature measurement of axle boxes by measuring temperature sensors and transmitting information on overheating to the control room;
постоянный контроль целостности транспортного средства и груза посредством охранных и пожарных датчиков и передачи сигнала тревоги на диспетчерский пункт;constant monitoring of the integrity of the vehicle and cargo through security and fire detectors and the transmission of an alarm signal to the control center;
поддержание энергонезависимости системы посредством зарядки аккумуляторов от генераторов, соединенных с осевым валом тела вращения.maintaining system non-volatility by charging batteries from generators connected to the axial shaft of the body of revolution.
- 3 016570- 3 016570
Предлагаемая система в отличие от известных технических решений содержит тело вращения (выполненное в виде ролика или колеса), подпружиненное и прижатое к ободу колеса, и, таким образом, повторяющее геометрию колеса. Ролик, прижатый к ободу каждого колеса, приводится во вращение от движения колеса.The proposed system, in contrast to the known technical solutions, contains a body of rotation (made in the form of a roller or a wheel), spring-loaded and pressed against the wheel rim, and, thus, repeating the geometry of the wheel. The roller, pressed to the rim of each wheel, is driven by the movement of the wheel.
При этом согласно изобретению тело вращения перемещается относительно оси колеса транспорта, повторяя неровности обода, что позволяет определить наличие и величину отклонений геометрических размеров колеса.In this case, according to the invention, the body of rotation moves relative to the axis of the wheel of transport, repeating the rim irregularities, which allows determining the presence and magnitude of deviations of the geometric dimensions of the wheel.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг. 1 иллюстрирует расположение опоры системы, датчиков и элементов механической части системы, а также поясняющий их взаимосвязь и взаимодействие системы с транспортным средством.FIG. 1 illustrates the arrangement of the system support, sensors and elements of the mechanical part of the system, as well as explaining their interrelation and interaction of the system with the vehicle.
Система состоит из опор 1, закрепляемых возле каждого колеса 2 на тележке (раме) транспортного средства 3. На транспортном средстве установлены также датчик линейного ускорения (акселерометр) 4, пожарные датчики и/или охранные датчики 5, контроллер сбора информации и управления противоюзным устройством 6, аккумуляторы электрические 7, устройство связи 8 (выполненное в виде радиомодема), осуществляющее связь с диспетчерским пунктом. На опоре 1 расположены цилиндры 9, в которых располагаются поршни 10, подпружиненные пружинами или эластичным материалом 11 и соединенные через шток 12 с осевым валом 13 тела вращения 14, прижатого и подпружиненного к ободу колеса 2 транспортного средства 3. Осевой вал 13 тела вращения 14 соединен с помощью гибкой связи 15 (выполненной в виде гибкого вала или карданной передачи) с генератором тока 16, на валу которого установлен датчик угловой скорости (ускорения) 17.The system consists of supports 1 fixed near each wheel 2 on the trolley (frame) of the vehicle 3. The vehicle also has a linear acceleration sensor (accelerometer) 4, fire sensors and / or security sensors 5, an information collection and anti-access device controller 6 , electric batteries 7, communication device 8 (made in the form of a radio modem), communicating with the control center. Cylinders 9 are located on support 1, in which pistons 10 are located, spring-loaded with springs or elastic material 11 and connected via rod 12 to axial shaft 13 of rotation body 14, vehicle 3 pressed and spring-loaded to wheel rim 3. Axial shaft 13 of rotation body 14 is connected using a flexible connection 15 (made in the form of a flexible shaft or cardan transmission) with a current generator 16, on the shaft of which an angular velocity (acceleration) sensor 17 is mounted.
Необходимо отметить то, что линия, соединяющая центр колеса 2 и центр тела вращения 14, соосна штоку 12. Только в этом случае отклонения формы колеса 2 от окружности будут вызывать перемещение штока 12 и соединенного с ним поршня 10. Это перемещение измеряется датчиком линейных перемещений 18, расположенным внутри цилиндра 9.It should be noted that the line connecting the center of the wheel 2 and the center of the body of rotation 14 is coaxial with the rod 12. Only in this case will the deviations of the shape of the wheel 2 from the circumference cause movement of the rod 12 and the piston 10 connected to it. This movement is measured by a linear displacement sensor 18 located inside cylinder 9.
На фиг. 2 показана букса 19, в которой располагается подшипник 20 оси 21 колеса 2, причем на крышке 22 буксы 19 установлен температурный датчик 23, измеряющий температуру буксы.FIG. 2 shows an axle box 19 in which the bearing 20 of the axle 21 of the wheel 2 is located, and a temperature sensor 23 is installed on the lid 22 of the axle box 19, which measures the temperature of the axle box.
На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая взаимосвязь электронных элементов системы. Контроллер сбора информации и управления противоюзным устройством 6 содержит во внутренней памяти программу, которая осуществляет:FIG. 3 is a block diagram illustrating the interconnection of the electronic components of the system. The controller for collecting information and controlling the anti-propellant device 6 contains in its internal memory a program that implements:
управление противоюзным исполнительным механизмом, сбор и анализ данных, полученных с датчиков, подключенных к его аналоговым измерительным входам, обмен данными с устройством связи с диспетчерским пунктом, управление устройствами сигнализации.control of an anti-breechment actuator, collection and analysis of data obtained from sensors connected to its analog measurement inputs, data exchange with a communication device with a control center, control of alarm devices.
Для выполнения этих функций входы контроллера 6 подключены к датчику линейного ускорения (акселерометру) 4, пожарным датчики и/или охранным датчикам 5, датчикам угловой скорости (ускорения) 17, датчикам линейных перемещений 18, температурным датчикам 23.To perform these functions, the inputs of the controller 6 are connected to the linear acceleration sensor (accelerometer) 4, fire sensors and / or security sensors 5, angular velocity sensors (acceleration) 17, linear displacement sensors 18, temperature sensors 23.
Электропитание контроллера 6 и устройства связи 8 осуществляют аккумуляторы электрические 7, заряжаемые генераторами 16. По шине обмена данными по стандартному протоколу контроллер 6 производит обмен данными через устройство связи 8 (выполненное в виде радиомодема) с диспетчерским пунктом.The power supply of the controller 6 and the communication device 8 carry out electric accumulators 7 charged by generators 16. A standard communication protocol 6 communicates via the communication device 8 (made in the form of a radio modem) with the control room.
Аналоговые выходы контроллера 6 соединены с исполнительным механизмом 24 противоюзной системы в виде электропневматических клапанов, с устройствами звуковой 25 и световой 26 сигнализации.The analog outputs of the controller 6 are connected to the actuator 24 of the anti-access system in the form of electro-pneumatic valves, with sound devices 25 and light 26 alarm.
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
Система, размещённая на тележке транспортного средства, работает следующим образом.The system, placed on the trolley of the vehicle, works as follows.
При вращении колеса 2, когда тело вращения 14 наезжает на неровность на ободе колеса 2, осевой вал 13 тела вращения 14 перемещается пропорционально отклонению от окружности и передает перемещение через шток 12 на поршень 10. Это перемещение поршня 10 фиксирует датчик линейных перемещений 18, и сигнал, пропорциональный перемещению поршня 10, передается контроллеру 6. При превышении отклонения геометрии колеса выше допустимого значения сигнал с контроллера 6, идентифицирующий неисправное колесо и характер неровности, передается через устройство связи 8 на диспетчерский пункт. В случае поломки подшипника 20 чрезмерный нагрев передается буксе 19. Нагрев буксы 19 фиксируется температурным датчиком 23, и пропорциональный нагреву сигнал передается контроллеру 6 и далее через устройство связи 8 на диспетчерский пункт. На основании этих сигналов диспетчер принимает решение о возможности дальнейшей работы транспортного средства. Таким образом, во время движения обеспечивается своевременная диагностика и передача на диспетчерский пункт информации о состоянии геометрии колеса и температуре букс.When the wheel 2 rotates, when the body of rotation 14 hits an unevenness on the rim of the wheel 2, the axial shaft 13 of the body of rotation 14 moves in proportion to the deviation from the circle and transmits the movement through the rod 12 to the piston 10. This movement of the piston 10 is fixed by the linear displacement sensor 18, and the signal proportional to the movement of the piston 10 is transmitted to the controller 6. When the deviation of the wheel geometry exceeds the permissible value, the signal from the controller 6, identifying the faulty wheel and the nature of the unevenness, is transmitted through the device link 8 to the control room. If the bearing 20 fails, excessive heating is transmitted to the box 19. The heating of the box 19 is detected by the temperature sensor 23, and a proportional signal is transmitted to the controller 6 and then through the communication device 8 to the control room. Based on these signals, the dispatcher makes a decision about the possibility of further operation of the vehicle. Thus, during the movement, timely diagnosis and transmission of information on the state of wheel geometry and temperature of axle boxes to the control center is ensured.
После того как аккумуляторы зарядятся, электрические цепи системы могут работать автономно даже на неподвижной тележке, обеспечивая информационную связь с диспетчерским пунктом и автономное управление противоюзной (антиблокировочной) системой.After the batteries are charged, the electrical circuits of the system can operate autonomously even on a fixed trolley, providing information communication with the control center and autonomous control of the anti-lock (anti-lock) system.
При этом энергия вращения ролика (тела вращения 14) преобразуется генераторами 16 в электричеThe energy of rotation of the roller (body of rotation 14) is converted by generators 16 in the electric
- 4 016570 скую энергию, запасаемую аккумуляторами 7, необходимую для питания электрических цепей системы, для управления исполнительным механизмом противоюзного устройства 24 и обеспечения связи с диспетчерским пунктом.- 4 016570 energy stored by the accumulators 7, necessary to power the electrical circuits of the system, to control the actuating mechanism of the anti-access device 24 and to ensure communication with the control room.
Скорость вращения тела вращения 14 (ролика) преобразуется посредством датчика угловой скорости 17 в сигнал пропорциональный мгновенной угловой скорости, необходимый для сравнения с сигналом датчика линейного ускорения (акселерометром) 4 и расчета времени подачи сигналов управления противоюзному устройству.The rotational speed of the rotational body 14 (roller) is converted by means of an angular velocity sensor 17 into a signal proportional to the instantaneous angular velocity required for comparison with the signal of the linear acceleration sensor (accelerometer) 4 and the calculation of the time for supplying control signals to the anti-union device.
Перемещение центра тела вращения 14 (ролика) относительно центра колеса позволяет измерить отклонение геометрических размеров колеса от заданных значений и своевременно подать через устройство связи 8 на диспетчерский пункт сигнал опасности. Таким образом, обеспечивается организация беспроводной связи между контроллером 6 и диспетчерским пунктом, а вагон, оборудованный системой, может быть включен в состав без дополнительных соединительных кабелей.Moving the center of the body of rotation 14 (roller) relative to the center of the wheel allows you to measure the deviation of the geometric dimensions of the wheel from the specified values and promptly send a danger signal through the communication device 8 to the control center. Thus, the organization of wireless communication between the controller 6 and the control room is provided, and a car equipped with the system can be included without additional connecting cables.
Колесо 2, вращаясь при движении транспортного средства, приводит во вращение тело вращения 14. Осевой вал 13 тела вращения 14 через гибкую связь 15 передает вращение датчику угловой скорости 17 и генератору тока 16, заряжающему аккумулятор 7, питающий электрические цепи устройства. Сигнал с датчика 17 пропорциональный мгновенной скорости (ускорения) колеса 2 передается контроллеруThe wheel 2, rotating when the vehicle is moving, causes the rotational body 14 to rotate. The axial shaft 13 of the rotational body 14 transmits rotation through a flexible link 15 to an angular velocity sensor 17 and a current generator 16, charging the battery 7 feeding the electrical circuits of the device. The signal from the sensor 17 is proportional to the instantaneous speed (acceleration) of the wheel 2 is transmitted to the controller
6. Контроллер 6 сравнивает фактическое замедление тележки 3 (с помощью сигнала, поступающего с акселерометра 4) с замедлением колеса 2 (с помощью сигнала, поступающего с датчика 17) и выдает сигналы на включение или выключение исполнительного механизма противоюзного устройства 24 и далее контроллер 6 через устройство связи 8 передает на диспетчерский пункт информацию об активации или дезактивации противоюзного устройства, а также информацию о скоростях всех осей тележки.6. The controller 6 compares the actual deceleration of the trolley 3 (using the signal from the accelerometer 4) with the deceleration of the wheel 2 (using the signal from the sensor 17) and issues signals to enable or disable the actuator of the anti-union device 24 and further controller 6 through The communication device 8 transmits to the control center information about the activation or deactivation of the anti-body device, as well as information about the speeds of all axles of the cart.
При срабатывании охранных и/или пожарных датчиков 5 сигнал с них передается на контроллер 6, который обрабатывает информацию, и передает через устройство связи 8 сигнал тревоги на диспетчерский пункт. Этим достигается своевременное уведомление диспетчерского пункта о срабатывании охранных и/или пожарных датчиков.When triggered security and / or fire sensors 5, the signal from them is transmitted to the controller 6, which processes the information, and transmits via an communication device 8 an alarm signal to the control center. This achieves timely notification of the control room of the operation of security and / or fire sensors.
Преимуществом предлагаемого технического решения является то, что модернизируемый рельсовый транспорт не подвергается существенной переделке, а лишь оснащается энергетически автономной системой, обеспечивающей безопасность эксплуатации, мониторинг колес и оборудования транспорта и адаптивное торможение без срыва в юз. Отсутствие дополнительных кабелей связи с диспетчерским пунктом позволяет использовать модернизированное транспортное средство в одном составе с немодернизированными транспортными средствами.The advantage of the proposed technical solution is that the modernized rail transport does not undergo significant alterations, but is only equipped with an energy-autonomous system that ensures operational safety, monitoring wheels and transport equipment and adaptive braking without stalling. The absence of additional communication cables with the control room allows the use of a modernized vehicle in the same composition with non-upgraded vehicles.
Предлагаемая система в режиме реального времени позволяет выявить дефекты колеса (ползуны, наплывы, трещины и сколы); нерасторможенные колеса; юз колеса и подать с контроллера электрический сигнал на исполнительный механизм противоюзной системы.The proposed system allows real-time detection of wheel defects (ram blocks, overflows, cracks and chips); unbraked wheels; use the wheel and send an electric signal from the controller to the anti-system actuator.
Кроме того, предлагаемая система также передает (посредством радиомодема или другой аппаратура проводной или беспроводной связи) на диспетчерский пульт через линии связи информацию: об исправности датчиков и компонентов системы; о скорости каждого колеса (колесной пары); о дефектах колес; о состоянии охранных и прочих датчиков; о температуре подшипников (букс) колес; об активизации противоюзного устройства; о состоянии контроллера устройства; а также идентификационную информацию, записанную в память контроллера.In addition, the proposed system also transmits (via a radio modem or other wired or wireless equipment) to the dispatch console via communication lines information about the health of sensors and system components; the speed of each wheel (wheelset); wheel defects; on the status of security and other sensors; about the temperature of the bearings (axle) wheels; about activating anti-device; about the state of the device controller; and identification information stored in the memory of the controller.
Техническая применимостьTechnical applicability
Проведение натурных испытаний в диапазоне скоростей 20-160 км/ч макета системы полностью подтвердили ее работоспособность и применимость для мониторинга параметров колесных пар и управления противоюзным устройством. При этом были использованы инкрементальный энкодер серии Е100Н с полым сквозным валом; акселерометр ΙΜϋ-110-Ά; индуктивные датчики перемещения серии АСТ 500А.Conducting field tests in the speed range of 20-160 km / h of the layout of the system fully confirmed its performance and applicability for monitoring parameters of wheelsets and control of the anti-ballistic device. The incremental encoder of the E100H series with a hollow through shaft was used; accelerometer ΙΜϋ-110-Ά; inductive displacement sensors series AST 500A.
Оснащение предлагаемой системой технически возможно не только пассажирских, но и грузовых вагонов. При организации на локомотиве диспетчерского пункта (компьютер с программой, поддерживающей связь через радиомодем с системой) машинист на экране видит всю информацию о модернизированном вагоне - его номер, показания датчиков, функционирование противоюзной системы и т.д. Эта информация может быть передана на железнодорожные станции, оснащенные диспетчерским пунктом системы с последующим сбором, накоплением, передачей данных на верхний уровень управления движением поездов, что позволит диспетчерам знать местонахождение модернизированного вагона и его техническое состояние. Наличие энергонезависимой памяти в контроллере и система связи с подвижными и неподвижными диспетчерскими пунктами системы позволяет использовать систему как черный ящик, в котором хранятся показания датчиков за определенный период времени, а также информация о месте и характере последнего ремонта или тех. обслуживания.Equipment with the proposed system is technically possible not only for passenger cars, but also for freight cars. When organizing a dispatch center on a locomotive (a computer with a program that communicates via a radio modem with the system), the driver sees all the information about the upgraded car - its number, sensor readings, the operation of the anti-skid system, etc. on the screen. This information can be transmitted to railway stations equipped with a control room system and then collected, accumulated, and transferred to the upper level of train traffic control, which will allow dispatchers to know the location of the upgraded car and its technical condition. The presence of non-volatile memory in the controller and a communication system with mobile and fixed dispatch points of the system allows using the system as a black box in which the sensor readings for a certain period of time, as well as information about the location and nature of the last repair or those are stored. service.
В том случае если локомотив не оборудован диспетчерским пунктом системы, а модернизированный вагон оборудован исполнительным механизмом противоюзного устройства, то система автономно будет контролировать тормозное усилие, предотвращая вход колес в юз. При подъезде к оборудованной диспетчерским пунктом системы железнодорожной станции, система оборудованного вагона передаст наIn the event that the locomotive is not equipped with a control room of the system, and the upgraded car is equipped with an anti-propellant actuator, the system will autonomously control the braking force, preventing the wheels from entering the skid. When approaching the railway station system equipped with a control room, the system of the equipped car will transmit to
- 5 016570 станцию идентификационную информацию и информацию о техническом состоянии транспорта. Это позволит снизить на несколько порядков вероятность схода транспортного средства с рельс, а также обеспечит службы оперативной информацией о характере и месте возникшего чрезвычайного происшествия или нештатной ситуации. Кроме того, применение системы позволит облегчить розыск вагона, предотвратить вандализм на транспорте, вовремя поставить вагон в ремонт или на техническое обслуживание, что даст огромную экономию средств на ремонте подвижного состава.- 5 016570 station identification information and information on the technical condition of transport. This will reduce by several orders of magnitude the likelihood of a vehicle getting off the rails, as well as provide the service with current information about the nature and location of an emergency or emergency situation. In addition, the use of the system will facilitate the search of the car, prevent vandalism in transport, in time to put the car in repair or maintenance, which will give a huge savings in the repair of rolling stock.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201000725A EA016570B1 (en) | 2010-04-15 | 2010-04-15 | System of monitoring wheel's state of railway transport and antiskid control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201000725A EA016570B1 (en) | 2010-04-15 | 2010-04-15 | System of monitoring wheel's state of railway transport and antiskid control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201000725A1 EA201000725A1 (en) | 2011-10-31 |
| EA016570B1 true EA016570B1 (en) | 2012-05-30 |
Family
ID=44925742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201000725A EA016570B1 (en) | 2010-04-15 | 2010-04-15 | System of monitoring wheel's state of railway transport and antiskid control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA016570B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2055764C1 (en) * | 1991-06-28 | 1996-03-10 | Локомотивное депо "Лобня" Московско-Ярославского отделения Московской железной дороги | Device for measuring railway vehicle rolled wheels |
| WO2006092263A1 (en) * | 2005-03-02 | 2006-09-08 | Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH | Control unit for a rail vehicle |
| RU2373094C2 (en) * | 2007-08-02 | 2009-11-20 | Юрий Михайлович Финк | System for remote control over nonself-propelled rain vehicle state and location (versions) |
-
2010
- 2010-04-15 EA EA201000725A patent/EA016570B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2055764C1 (en) * | 1991-06-28 | 1996-03-10 | Локомотивное депо "Лобня" Московско-Ярославского отделения Московской железной дороги | Device for measuring railway vehicle rolled wheels |
| WO2006092263A1 (en) * | 2005-03-02 | 2006-09-08 | Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH | Control unit for a rail vehicle |
| RU2373094C2 (en) * | 2007-08-02 | 2009-11-20 | Юрий Михайлович Финк | System for remote control over nonself-propelled rain vehicle state and location (versions) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201000725A1 (en) | 2011-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105564468B (en) | A kind of railway freight-car driving safety monitoring system and method | |
| RU2392140C2 (en) | Railway vehicle control device | |
| CN111521421B (en) | Freight train axle state monitoring and early warning system and method | |
| CN109238753B (en) | Wireless transmission monitoring system for vehicle-mounted rail transit vehicle bogie sensor | |
| CN106644509B (en) | Detect the testing stand of vehicle braking distance and the determination method of braking distance | |
| CN205524318U (en) | Railway freight car driving safety monitored control system | |
| US11485394B2 (en) | Vehicle flashover detection system | |
| US8521447B2 (en) | Method, system, and computer software code for verification of validity of a pressure transducer | |
| CN104260736A (en) | Multifunctional flaw detection vehicle for highland railway steel rail | |
| KR101381226B1 (en) | System for monitering vibration of electric train | |
| CN102706572A (en) | Fault diagnosis and rehabilitation center for train wheel sets | |
| CN104742936A (en) | Intelligent rail wagon | |
| CN109515470A (en) | Quick truck headache monitors system | |
| CN110626382A (en) | An on-board detection device and method for a wheel set of an EMU | |
| CN113465953A (en) | Fault prediction and health management device for motor train unit transmission system and using method thereof | |
| CN205426068U (en) | Online dynamic monitoring system of track transportation vehicles wheel pair | |
| CN210793202U (en) | EMUs wheel pair vehicle-mounted detection device | |
| CN104309649A (en) | Novel smart vehicle | |
| CN204137023U (en) | A kind of Novel intelligent vehicle | |
| RU2756348C1 (en) | Smart freight car monitoring and diagnostics system | |
| EA016570B1 (en) | System of monitoring wheel's state of railway transport and antiskid control device | |
| RU2671796C1 (en) | System of distributed control of railway for high-speed movement | |
| DE10332034A1 (en) | Rail vehicle device for monitoring a railroad freight car and reducing its speed has wheel axles each with their own braking system and electronic components in an axle area or pivoted bogie | |
| Bosso et al. | Monitoring systems for railways freight vehicles | |
| CN210793201U (en) | Dynamic detection platform for running part of power-concentrated motor train unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |