RS52610B - Uređaj za nadzor geometrije i detekcije oštećenja venca železničkih točkova u pokretu - Google Patents

Abstract

Uredjaj za nadzor geometrije i detekcije oštećenja venca železničkih točkova u pokretu u odnosu na manuelno vizuelni pregled točka 5 od strane osoblja kao i kontrola istog primenom laserskih i ultrazvučnih uređaja montiranih uz šinu 2 karakteriše se time što se sastoji iz niza stalnih člankovitih magneta (1) u čijim magnetnim poljima su fiksirani linearni hali senzori (3) zajedno obrazujući linearne segmentne senzore (4) magnetnog polja koji se u vidu forme pričvršćuje za šinu (2) a električno su povezani sa analogno digitalnim blokom (6).

Description

Oblasttehnike

Uređaj pripada oblasti železničkih tehnologija, primenjenih u železničkom mašinstvu. Služi za permanetno praćenje parametara venaca železničkih točkova bez zaustavljanja voza. Pripada MKP podB61K9/12.

Tehnički problem

Pronalazak rešava problem sadašnjeg manuelno vizuelnog pregleda venca točkova voza koje obavlja železničko osoblje u određenim stanicama isključivo kada voz stoji, kao i relativno veliku nepokrivenost međustaničnih rastojanja pregledačkim osobljem. Kako izvršiti naznačene radnje bez zaustavljanja voza je problem koji rešava uređaj za nadzor geometrije i detekcije oštećenja venaca železničkih točkova, instaliran na pruzi njime se vrši bezkontaktna automatska kontrola venaca točkova po ćelom obimu i detekcija nastalih oštećenja prilikom prolaska voza bez zaustavljanja. Instaliran jem više ovakvih uređaja na jednoj pruzi ili mrežama pruga uz primenu informacionih tehnologija, vrši se uvid i stalni nadzor venca točkova voza i efikasno delovanje kako bi se isključila kola sa neispravnim točkovima i izbegle havarije te vrste.

Stanje tehnike

Manuelno vizuelni pregledi železničkih točkova ,koje obavlja železnižko osoblje kada voz stoji zastupljeno je u svim železnicama. Takođe za te potrebe postoje i tehnička rešenja za kontrplu

železničkog točka u pokretu .To su sistemi naziva Tecnogama,Wild,Mattild,Argus Argos, Lasca koji su ugrađeni na nekim železnicama.Bazirani su na upotrebi lasera ultrazvuka senzora pritiska upotreba kamera Jedan uređaj detektuje uglavnom samo jednu vrstu oštećenja n.p.r „ravnina na kotrljajućoj površini„tako da za detekciju više vrsta oštećenja potrebno isto toliko zahtevnih uređaja.što nije slučaj sa uređajem za nadzor geometrije i detekcije oštećenja venca železničkih točkova u pokretu koji sa jednim uređajem može detektovati više vrsta oštećenja..

Islaganje suštine pronalaska

Primenom uređaja za nadzor geometrije i detekcije oštećenja železničkih točkova u pokretu, montiranog na pruzi,hardverski i softverski spregnut sa telekomandnim centrom prilikom prolaska voza automatski se vrši pregled geometrije svakog točka po obimu i registrovanje ako su izašli iz zadatih kriterijuma ili su nastala eventualna oštećenja venca točka voza koji je u pokretu . Ugradnjom više ovakvih uređaja na jednoj pruzi ili mrežama pruga sa primenom informacionih tehnologija i prenos podataka u jedan ili više centara, daleko brže će doći do otkrivanja oštećenih venaca železničkih točkova sa efikasnim delovanjem i sprečavanjem iskliznuća vozova i teških bezbedonosnih i materijalnih posledica..

Kratak opis slika nacrta

Pronalazak će biti bliže objašnjen na nacrtu na kome:

Slika1 pokazuje pružno mesto sa montiranim uredjajem za nadzor i detekciju oštećenja venca točka u pokretu.

Slika2 pokazuje karakteristične slučajeve detekcije venca točka sa pozicijama na uredjaju i pripadajućim numeričkim i grafičkim prikazom na monitoru u centru.

Slika3 pokazuje električnu blok šemu sa sa hardversko softerskim delom.

Slika4 prikazuje elktričnu šemu uredjaja.

Slika5 prikazuje električnu šemu za napajanje i stabilizaciju napona.

Detaljan opis pronalaska

Linearni hali senzor je u ovoj konstrukciji zastupljen kao okosnica zbog svojih inzvarednih karakteristika, osetljivost na najmanju promenu magnetnog polja i linearne karakteristike, otpornost na vibracije kao i postojanost u svim vremenskim uslovima,dao je novu dimenziju konstrukciji kao i načinu detekcije -postupku, primenjenih u železničkom mašinstvu a za detekciju oštećenja železničkih točkova u pokretu.

Unošenjem gvoždjevitih masa u magnetno polje stalnog magneta izaziva njegovo slabljenje, a tu promenu registruju hali senzori koji se nalaze u istom polju dajući električni signal srazmeran toj promeni. Upravo ova verzija upotrebe hal! senzora se primenjuje u konstrukciji pronalaska uredjaja za nadzor geometrije i detekcije oštećenja venca železničkog točka u pokretu.

U primeru izvodjenja pronalaska na slici 1 predstavljena je forma uređaja i njena montaža na obe pružne šine 2 sa unutrašnje strane.Sa slike br.l vidimo daje forma uređaja sastavljena od niza stalnih magneta 1 postavljeni i međusobom fizički razdvojeni u kućištu koje se pričvršćuje paralelno na obe šine 2 sa ostalim elementima sa unutrašnje strane šine u dužini od 4000 mm.Pod uglom od devedeset stepeni u odnosu na magnete na istoj formi postavljenje držač na koji se pričvršćuju linearni hali senzori 3 koji se pridodaju po jedan svakom polu stalnog magneta 1 obrazujući zajedno linearne segmentne senzore magnetnog polja 4.Venac železničkog točka 5 krećući se šinom svoje kružno kretanje po šini 2 pretvara u pravolinisko;kada naiđe na postavljenu formu uređaja na šinama ,venac točka jedne i druge strane osovine u dodirnoj tačci sa šinom,ujedno deluje na segmentne senzore magnetnog polja 4 pobuđujući segment po segment od početka pa do kraja dužine uređaja, obrazuje električni signal u njima srazmeran masi venca 5 u toj dodirnoj tačci,koji se u elektronskom bloku 6 pojačava,sumira digitalizuje i u takvom obliku putem informacionih tehnologija 7 prosleđuje do telekomandnog centra kao podatak.

Radi lakšeg sagledavanja rada uređaja na sl.2 dati su karakteristični slučajevi detekcije venca točka u dodirnoj tačci sa šinom.

Pozicija 01 prikazuje normalan venac točka sa grafičkim prikazom na monitoru za taj slučaj. Pozicija 02 prikazuje otkinuće đela venca i pripadajući grafički zapis na monitoru u centru.

Pozicija 03 prikazuje dubok venac i pripadajući grafički prikaz

Pozicija 04 prikazuje plitak venac železničkog točka sa pripadajućim grafičkim prikazom Pozicija 05 prikazuje detekciju ravnine na kotrljajućoj površini točka sa pripadajućim grafikonom na monitoru računara u telekomandnom centru.

Radi daljeg razumevanja na sl.3 data je električna blok šema uređaja ,gde uočavamo jedinstvenu levu i desnu stranu sastavljenu od niza 58 člankovitih magneta 1 hali senzora 3 i pojačivača signala koji zajedno čine ,linearne segmentne senzore magnetnog polja 4 .1 leva i desna strana u električnom smislu je izdeljna na tri iste celine,tako da prva celina obuhvata zbir člankovitih magneta 1 hali senzora 3 i pripadajućih im pojačivača segmentnih senzora magnetnog polja 4 u nizu od 1 do 20 a njihov signal se vodi u zbirni pojačivač Icl/11 a sa njegovog izlaza u analogno digitalni konvertor elektronskog dela 6 .Druga celina člankovitih magneta 1 hali senzora 3 i pripadajućih pojačivača čine linearne segmentne senzore magnetnog polja 4 od broja 21 do 37 čiji signal se vodi u zbirni pojačivač Ic2/22L odakle se sa izlaza signal vodi takođe u analogno digitalni konvertor 6.Treća celina člankovitih magneta 1 hali senzora 3 i pripadajućih pojačivača su takođe linearni segmentni senzori magnetnog polja 4 od broja 38 do 58čiji se signal vodi u zbirni pojačivač IC 3/33L a sa njegovog izlaza takođe do AD konvertora 6 koji je zajednički za levu i desnu šinu..Identična konstrukcija segmentnih senzora magnetnog polja i pripadajućih pojačivača je i na desnoj strani pa je objašnjene isto. U analogno digitalnom konvertoru 6 signal se pretvara u digitalni oblik i uz upotrebu mikrokontrolera i prenosnog puta doprema do računara u centru gde se uz upotrebu prilagođenog softvera vrši poređenje nadzor i alarm.Uredjaj je izdeljen na tri celine u električnom smislu iz razloga međuosovinskog rastojanja točkova železničkih voznih sredstava tako da se dva točka nikada nemogu naći u istoj zoni detekcije.

Električna raščlanjena šema uređaja je data na slici 4 gde uočavamo niz od 58 stalnih magneta 1 podeljenih u tri zone detekcije, od 1 og do 20 magneta prva zona, druga zona detekcije od21 do37 magneta i treća zona detekcijeod 37 do 58magneta..U svako polje magnetnog pola N i S magneta pridot je po jedan linearan hali senzor 3 SYSJ1069 sa diferencijalnim izlazom,gde se signal preko otpornika Rl R2 R6 R7 vodi na na ulaze 2 i 3 operacionih pojačivača Icl i Ic2 koji rade kao diferencijalni pojačivači čiji stepen pojačanja određujeotpornici R5 i RIO i koji na svojim izlazima pin 6 imaju maksimalno pojačan signal u slučaju kada nema venca točka a smanjen signal kada je venac prisutan. Stalni magnet 1 hali senzor 3 i operacioni pojačivači Icl i Ic2 zajedno čine linearne segmentne senzore magnetnog polja 4.Signal sa izlaza 6 operacionih pojačivača Icl i Ic2 koji je u nepobuđenom stanju maksimalan,a upobuđenom smanjen preko otpornika Rl li R12 se vodi na ulaze 2 i 3 operacionog pojačivača Icl/1 koji takođe radi u diferencijalnom spoju i na svom izlazu pin 6 daje sumiran signal predhodnih pojačivača Icl i Ic2 koji se preko otpornika R16 vodi na invertovani ulaz 2 Ic 1/11 operacionog pojačivača koji je u toj tačci sabirač i ostalih signala koje daju ostali linearni segmentni senzori magnetnog polja 4 od drugog do 20 og magneta,koji su konstrukciski identični sa već opisanim segmentnim senzorom prvog magneta. I segmentni senzori magnetnog polja 4 koji pripadaju magnetima druge zone od broja 21 do 37 su knstrukciski isti kao predhodno opisani samo što se njihovi izlazi sublimiraju na invertujućem ulazu pin 2 integralnog kola Ic 2/22.Takođe i segmentni senzori magnetnog polja 4 treće zone koji pripadaju magnetima od broja 38 do 58 su iste konstrukcije kao i predhodni a njihovi izlazi se sublimiraju na pinu 2 invertovanog ulaza Ic 3/33s.Sumarni operacioni pojačivači koga čine Ic 1/11,1c 2/22 Ic 3/33 imaju ulogu da sumiraju analogne signale predhodnih pojačivača svaki iz svoje zone sa promenom ili bez promene , te da ih pojačaju i sa svojih izlaza pin 6 signal analognog oblika prosledi na ulaze Ic 44 LTC2418 koje je projektovano kao analogno digitalni konvertor.Znači analogni signali prve zone leve šine Ic 1/11 pin 6 se vodi na CHl,analogni signali druge zone Ic 2/22 pin 6 na CH3 , analogni signali treće zone Ic 3/33 pin 6 na CH5 Ic 44 LTC2418.Na Ic 44 takođe dolaze analogni signali iz tri zone sa istovetne forme sa desne šine i to:prva zona Dl na ulaz CH6 druga zona D2 na ulazCH4 treća zona D3 na ulazCH2 Ic44 LTC2418 je analogno digitalni konvertor sa 16 analognih ulaza ,gde se svaki ulaz uzorkuje po amplitudi sa 24 bita i pretvara ih u seriski izlaz podataka na pinu 17 Uz pomoć mikrokontrolera PIC16F84 koji programiran i spregnut sa AD konvertorom LTC2418 koji skenira signal podataka o svakom vencu točka nailazećeg voza koji se pomoću interfejsa modema doprema do PC u telekomandnom centru koji je softverski opremljen za opisanu namenu ,tj .da beleži svaki venac prolazećeg voza u grafičkom i numeručkom obliku da ga poredi sa referentnim vrednostima i alarmira u slučaju greške na vencu točka.

Na slici 5 prikazana je električna šema napajanja uređaja,gde u očavamo dve identične šeme ,koje nezavisno napajaju levu i desnu stranu uređaja indentičnim naponima 5 i 12 volti.Ulazni pružni DC napon reda 36 ili 60 volti se preko diferencijalnog filtera L3 odnosno L4 dovodi na DC/DC konvertore napona koji ulazni napon 36 - 60 V u prekidačkom režimu transformišu u veoma stabolne napone 5 i 12 volti .U DC konvertorima se eliminišu i sve prenaponske smetnje kao najprisutnije koje potiču od elektro vuče teko daje nihov uticaj na rad uređaja sveden na minimum

Način industrijske ili druge primene pronalaska

Uređaj je usko specijalizovan za potrebe železnice što proizilazi iz opisa

Claims (1)

1. Uredjaj za nadzor geometrije i detekcije oštećenja venca železničkih točkova u pokretu u odnosu na manuelno vizuelni pregled točka 5 od strane osoblja kao i kontrola istog primenom laserskih i ultrazvučnih uređaja montiranih uz šinu 2 karakteriše se time što se sastoji iz niza stalnih člankovitih magneta (1 ) u čijim magnetnim poljima su fiksirani linearni hali senzori (3) zajedno obrazujući linearne segmentne senzore (4) magnetnog polja koji se u vidu forme pričvršćuje za šinu (2) a električno su povezani sa analogno digitalnim blokom (6).