RU185447U1

RU185447U1 - DEVICE FOR DETECTING THE START OF A TOWING OF A LOCOMOTIVE WHEEL Pairs

Info

Publication number: RU185447U1
Application number: RU2017120585U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Воробьев; Дмитрий Яковлевич Антипин; Степан Олегович Копылов; Олег Васильевич Измеров; Максим Александрович Маслов; Вадим Олегович Корчагин; Сергей Геннадьевич Шорохов
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2018-12-05

Abstract

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для повышения тягового усилия локомотива за счет предотвращения буксования ведущих колес.Устройство для обнаружения начала буксования колесных пар локомотива, содержащее колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, выполненную из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на оси колесной пары на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, и имеющее ферромагнитные сердечники, размещенные над рельсами с постоянными зазорами между кругами катания колес и рельсами, связанные с буксами.Отличительной особенностью предлагаемого устройства для обнаружения начала буксования колесных пар локомотива и его ликвидации является то, что ферромагнитные сердечники имеют каналы, в которых размещены цифровые видеокамеры, направленные на место контакта колеса и рельса, а устройство содержит цифровой накопитель информации, центральный процессор, блок системы глобального позиционирования, блок данных, цифроаналоговый преобразователь и ключ.Предложенное устройство для обнаружения начала буксования колесных пар локомотива позволяет снизить потери, вызванные вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в колесах и рельсе, снизить расход энергии на создание магнитного поля, благодаря тому что магнитное поле создается только при появлении возможности буксования колес, а значения тока поддерживаются на минимально необходимом уровне, а также уменьшить вероятность буксования за счет прогнозирования возможности его возникновения.The invention relates to rail vehicles, in particular, to devices for increasing the locomotive's tractive effort by preventing slipping of the drive wheels. A device for detecting the start of slipping of locomotive wheel pairs, comprising a wheel pair magnetizing a coil winding made of an insulated wire connected to the power source using wires and mounted on the axis of the wheelset on the frame, which is fixedly mounted on the cart of the electric locomotive and is located coaxially with the axis of the wheels a pair with a gap in which rolling bearings are installed, located at the ends of the coil frame with the possibility of rotation of the axis of the wheelset inside it, and having ferromagnetic cores placed above the rails with constant clearances between the wheels and the rails associated with axle boxes. A device for detecting the beginning of slipping of locomotive wheel pairs and its elimination is that the ferromagnetic cores have channels in which digital video cameras are placed, directed to the place of contact of the wheel and the rail, and the device contains a digital information storage device, a central processor, a global positioning system unit, a data unit, a digital-to-analog converter and a key. The proposed device for detecting the start of slipping of locomotive wheel pairs allows to reduce losses caused by eddy currents induced by a magnetic field in wheels and rail, to reduce the energy consumption for creating a magnetic field, due to the fact that the magnetic field is created only when it becomes possible to slip the wheels, and current values are maintained at the minimum necessary level, as well as reduce the likelihood of slipping by predicting the possibility of its occurrence.

Description

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для повышения тягового усилия локомотива за счет предотвращения буксования ведущих колес.The utility model relates to rail vehicles, in particular to devices for increasing the tractive effort of a locomotive by preventing slipping of driving wheels.

Известно устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее электромагнит, подключенный к источнику тока (Karel Kucera. Electromagnetic adhesion means for railroad locomotives. Патент США US 3307058 A от 20 января 1964 года).A device is known to prevent slipping of a locomotive containing an electromagnet connected to a current source (Karel Kucera. Electromagnetic adhesion means for railroad locomotives. US Patent US 3307058 A of January 20, 1964).

Недостатком известного устройства является слабая величина создаваемого магнитного потока, не позволяющая значительно увеличить сцепление колеса с рельсом, в связи с тем, что по требованиям вписывания устройства в габарит подвижного состава между электромагнитом и рельсом должен быть создан значительный воздушный зазор.A disadvantage of the known device is the low magnitude of the generated magnetic flux, which does not significantly increase the adhesion of the wheel to the rail, due to the fact that, according to the requirements of fitting the device into the rolling stock, a significant air gap must be created between the electromagnet and the rail.

Известно устройство для предотвращения буксования локомотива в виде магнитного догружателя рельсового транспортного средства, содержащего смонтированные на боковой балке тележки вертикально расположенные гидроцилиндры, связанные с магнитом, траверсу, жестко связанную со штоками гидроцилиндров и шарнирно посредством тяг с магнитом, датчики усилий, связанные с приводом (В.В. Мишин, В.А. Зябрев, А.И. Лебедев, В.А. Салов и Э.М. Шляхов. Магнитный догружатель рельсового транспортного средства. Авторское свидетельство СССР №1286453, Бюл. №4 30.01.87).A device is known for preventing slipping of a locomotive in the form of a magnetic loader of a rail vehicle containing vertically mounted hydraulic cylinders mounted on a side beam of a trolley connected to a magnet, a beam, rigidly connected to hydraulic cylinder rods and articulated by means of rods with a magnet, force sensors connected to the drive (B .V. Mishin, V.A. Zyabrev, A.I. Lebedev, V.A.Salov and E.M. Shlyakhov. Magnetic supercharger of a rail vehicle. Copyright USSR Certificate No. 1286453, Bull. No. 4 01/30/08).

Недостатком указанного устройства является дополнительное сопротивление движению, создаваемое вследствие контакта электромагнита с рельсом, что делает невозможным применение этого устройства на локомотиве в режиме тяги.The disadvantage of this device is the additional resistance to movement created due to the contact of the electromagnet with the rail, which makes it impossible to use this device on a locomotive in traction mode.

Известно устройство для предотвращения буксования локомотива путем увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее разрезное колесо с размещенными внутри электромагнитами (John Otto Heinze Jr. Magnetic wheel. Патент США US 709484 A, 24 февраля 1902 г.).A device is known for preventing slipping of a locomotive by increasing the adhesion of the driving wheels of a locomotive to rails, comprising a split wheel with electromagnets located inside (John Otto Heinze Jr. Magnetic wheel. US Patent US 709484 A, February 24, 1902).

Недостатком устройства является его низкая надежность вследствие большой концентрации нагрузок в контакте разрезного колеса с рельсом.The disadvantage of this device is its low reliability due to the high concentration of loads in the contact of the split wheel with the rail.

Известно устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее катушку электромагнита, охватывающую диск колеса локомотива по хорде и подключенную к источнику тока (Wehner David Е. Electromagnetic traction increaser. Патент США US 2198928 A, 2 декабря 1936 г.).A device is known for preventing slipping of a locomotive, comprising an electromagnet coil covering a disk of a locomotive wheel along a chord and connected to a current source (Wehner David E. Electromagnetic traction increaser. US Patent US 2198928 A, December 2, 1936).

Недостатком устройства является его недостаточная эффективность, не позволяющая существенно увеличить сцепление колеса с рельсом. При намагничивании колеса катушкой электромагнита К (Фиг. 1), вследствие кривизны поверхности колеса по кругу катания, при радиусе колеса R величина расстояния H между точкой на поверхности обода колеса и рельсом в вертикальном направлении увеличивается в зависимости от расстояния L от точки контакта по формуле

Так, при радиусе колеса R=625 мм и L=100 мм расстояние H равно 8 мм, а при увеличении расстояния вдвое (L₁=200 мм) расстояние H₁ становится равным 33 мм, т.е. увеличится вчетверо по сравнению с расстоянием H. Увеличение расстояния от поверхности рельса до точки на поверхности колеса снижает магнитный поток, проходящий через рельс и колесо в данной точке колеса.The disadvantage of this device is its lack of effectiveness, which does not allow to significantly increase the adhesion of the wheel to the rail. When the wheel is magnetized by the coil of the electromagnet K (Fig. 1), due to the curvature of the surface of the wheel in the driving circle, with the radius of the wheel R, the distance H between the point on the surface of the wheel rim and the rail in the vertical direction increases depending on the distance L from the contact point according to the formula

So, with a wheel radius of R = 625 mm and L = 100 mm, the distance H is 8 mm, and when the distance is doubled (L ₁ = 200 mm), the distance H ₁ becomes 33 mm, i.e. quadruples in comparison with the distance H. Increasing the distance from the rail surface to a point on the wheel surface reduces the magnetic flux passing through the rail and the wheel at a given point on the wheel.

Известно устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, обеспечивающую электромагнитное сцепление колес с рельсами, выполненную из изолированного провода, установленную на оси колесной пары и подключенную к источнику питания с помощью проводов, причем намагничивающая катушка установлена на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, при этом токопроводящие провода размещены внутри тележки электровоза (Б.П. Цалоев, Г.К. Пиранишвили. Устройство для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами. Патент РФ №2055748, опубл. 10.03.1996).A device for preventing slipping of a locomotive containing a pair of wheels, magnetizing the coil winding, providing electromagnetic coupling of wheels with rails, made of insulated wire, mounted on the axis of the wheelset and connected to the power source using wires, the magnetizing coil mounted on the frame, which is fixedly mounted on the cart of the electric locomotive and is located coaxially with the axis of the wheelset with a gap in which the rolling bearings are installed, placed at the end Am of the frame of the coil with the possibility of rotation of the axis of the wheelset inside it, while the conductive wires are placed inside the bogie of an electric locomotive (B. P. Tsaloev, GK Piranishvili. Device for increasing the adhesion of a wheel pair of an electric locomotive with rails. RF Patent No. 2055748, publ. 03/10/1996).

Недостаток данного устройства тот же, что и у описанного выше, вследствие того, что размещение катушки на оси колесной пары не устраняет увеличения расстояния между наружной поверхностью колеса в зоне действия магнитного поля и рельсом по мере удаления от точки контакта колеса с рельсом.The disadvantage of this device is the same as that described above, due to the fact that the placement of the coil on the axis of the wheelset does not eliminate the increase in the distance between the outer surface of the wheel in the magnetic field and the rail as it moves away from the point of contact of the wheel with the rail.

Известно (см. Лужнов Ю.М., Прунцев А.П. Влияние постоянного магнитного поля на трение твердых тел. - Труды МИИТ, 1974, вып. 467), что коэффициент трения (сцепления) в контакте «металл-металл», помимо физических свойств пары трения, зависит от напряженности магнитного поля в пятне контакта и может быть повышен. Для более детального исследования влияния магнитного поля на коэффициент трения системы «металл-металл» были проведены испытания на специальных установках (см. В.П. Тихомиров, В.И. Воробьев, Д.В. Воробьев, Г.В. Багров, М.И. Борзенков, И.А. Бутрин. Моделирование сцепления колеса с рельсом. Орел, ОрелГТУ, 2007, С. 95-101). Результаты испытаний показали, что для исследуемых моделей контакта «сталь по стали» при создании сильных магнитных полей в зоне их контакта возможно повышение коэффициента трения (сцепления) более чем на 20%. В настоящее время данное явление объясняется, прежде всего, эффектом магнитопластичности, одной из главных причин которого считают увеличение подвижности дислокаций при воздействии внешнего электромагнитного поля под влиянием электронных спинов, локализованных на дефектах кристаллической решетки (см. Полетаев В.А., Потемкин Д.А. Энергетический анализ влияния магнитного поля на механические свойства стали. Вестник Ивановского государственного энергетического университета (ИГЭУ). – 2007, №3. - С. 8-11).It is known (see Luzhnov Yu.M., Pruntsev A.P. Influence of a constant magnetic field on the friction of solids - Transactions of MIIT, 1974, issue 467) that the coefficient of friction (adhesion) in the metal-metal contact, in addition to physical properties of a friction pair depends on the magnetic field strength in the contact spot and can be increased. For a more detailed study of the influence of the magnetic field on the coefficient of friction of the metal-metal system, tests were performed on special installations (see V.P. Tikhomirov, V.I. Vorobyev, D.V. Vorobyov, G.V. Bagrov, M . I. Borzenkov, IA Butrin. Modeling of wheel-rail grip. Orel, Orel State Technical University, 2007, pp. 95-101). The test results showed that for the investigated steel-to-steel contact models, when creating strong magnetic fields in the zone of their contact, it is possible to increase the friction coefficient (adhesion) by more than 20%. At present, this phenomenon is explained, first of all, by the magnetoplasticity effect, one of the main reasons for which is an increase in the mobility of dislocations when exposed to an external electromagnetic field under the influence of electron spins localized on defects in the crystal lattice (see Poletaev V.A., Potemkin D.A. Energy Analysis of the Effect of a Magnetic Field on the Mechanical Properties of Steel.Vestnik of Ivanovo State Energy University (IGEU). - 2007, No. 3. - P. 8-11).

Известно, что равнодействующая F сил трения в зоне контакта будет равна сумме сил, действующих на единичных неровностяхIt is known that the resultant F of the friction forces in the contact zone will be equal to the sum of the forces acting on individual irregularities

F=∑Fi=∑Fiмол+∑Fiмех,F = ∑Fi = ∑Fi mol + ∑Fi mech,

где ∑Fiмол - сумма сил молекулярной составляющей трения на единичных поверхностях, a ∑Fiмех - сумма сил механической составляющей трения на единичных поверхностях. Таким образом, суммарная сила трения зависит от фактической площади касания контактирующих поверхностей (см. Чичинадзе А.В., Берлинер Э.М., Браун Э.Д. и др., под общ. ред. А.В. Чичинадзе. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника). М., Машиностроение, 2003. С. 19).where ∑Fimol is the sum of the forces of the molecular component of friction on unit surfaces, and ∑Fimole is the sum of the forces of the mechanical component of friction on unit surfaces. Thus, the total friction force depends on the actual contact area of the contacting surfaces (see Chichinadze A.V., Berliner E.M., Brown E.D. et al., Ed. By A.V. Chichinadze. Friction, wear and lubrication (tribology and tribotechnology). M., Engineering, 2003. S. 19).

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрано устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, выполненную из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на оси колесной пары на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, и имеющее ферромагнитные сердечники, размещенные над рельсами с постоянными зазорами между кругами катания колес и рельсами, связанные с буксами (см. Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами. Заявка 2015125762/11(040105) от 29.06.2015. Решение о выдаче патента на полезную модель).A device for preventing locomotive slipping containing a pair of wheels magnetizing a coil in the form of a coil made of an insulated wire, connected to a power source by wires and mounted on the axis of a pair of wheels on a frame that is fixedly mounted on an electric locomotive trolley is selected as a prototype of the proposed utility model and is located coaxially with the axis of the wheelset with a gap in which rolling bearings are installed, located at the ends of the coil frame with the possibility of rotation of the wheel axis pairs inside it, and having ferromagnetic cores placed above the rails with constant gaps between the wheels and the rails associated with axle boxes (see Device for increasing the adhesion of the driving wheels of a locomotive with rails. Application 2015125762/11 (040105) from 06/29/2015. Decision to grant a patent for a utility model).

Недостаток прототипа заключается в том, что в нем не предусмотрено регулирование тока намагничивающей обмотки. При движении локомотива закрепленные на буксе ферромагнитные сердечники, через которые проходит магнитный поток, остаются неподвижными относительно колес, совершающих вращательное движение. Одновременно ферромагнитные сердечники движутся поступательно относительно неподвижных рельсов. Это приводит к изменению магнитного потока как в колесах, так и в рельсах, и к появлению в металле колес и рельсов вихревых токов, что создает дополнительные потери энергии на тягу локомотива. Отсутствие регулирования тока намагничивающей обмотки приводит к повышенному расходу энергии на создание магнитного потока и при этом не исключает возникновения буксования в случаях, когда при ухудшении условий сцепления (например, прохождение кривых участков пути) магнитный поток оказывается недостаточен для создания достаточной силы трения между колесом и рельсом.The disadvantage of the prototype is that it does not provide for the regulation of the current of the magnetizing winding. When the locomotive moves, the ferromagnetic cores fixed to the axle box, through which the magnetic flux passes, remain stationary relative to the wheels making a rotational movement. At the same time, the ferromagnetic cores move progressively relative to the fixed rails. This leads to a change in the magnetic flux both in the wheels and in the rails, and to the appearance of eddy currents in the metal of the wheels and rails, which creates additional energy losses on the locomotive traction. The lack of regulation of the magnetizing current leads to increased energy consumption for the creation of magnetic flux and does not exclude the occurrence of slipping in cases where when the adhesion conditions deteriorate (for example, the passage of curved path sections) the magnetic flux is insufficient to create sufficient friction between the wheel and the rail .

Известен способ определения бокового усилия прижатого колеса на рельс при движении подвижного состава. В способе фиксируют момент прижатия колеса к рельсу одновременно двумя видеокамерами, сфокусированными на зонах контакта гребней колесной пары с головками обеих рельсовых нитей так, что одна из видеокамер фиксирует момент прижатия гребня колеса к головке рельса, а другая видеокамера - момент отжатия гребня колеса от головки рельса в реальном времени. Результаты видеонаблюдения обеих камер записываются сразу на цифровой носитель информации. Затем с помощью компьютерной программы полученный с каждой видеокамеры видеоматериал разбивают на кадры и подсчитывают количество пикселей на каждом кадре, зафиксировавшим зону контакта гребня колеса с головкой рельса. Изображение на каждом кадре переводят из полноцветного в черно-белое, при этом черным цветом кодируют зазор между гребнем колеса и головкой рельса, а белым цветом - колесо и рельс. Переводят пиксели в миллиметры и составляют по каждой видеокамере таблицы: номер кадра - величина зазора в миллиметрах, по которым определяют момент начала действия бокового усилия, его максимальное значение и момент прекращения действия. Рассчитывают, исходя из веса железнодорожного состава и частоты изменения зазора, величину бокового усилия прижатого колеса на рельс (см. Ватонин А.А., Аккерман С.Г., Аккерман Г.Л. Способ определения бокового усилия прижатого колеса на рельс при движении подвижного состава. Патент РФ №2426664, опубликовано: 20.08.2011, бюл. №23).A known method for determining the lateral force of the pressed wheel on the rail when moving the rolling stock. In the method, the moment of pressing the wheel against the rail is simultaneously recorded by two cameras focused on the contact areas of the wheel flanges with the heads of both rail threads so that one of the cameras fixes the moment the wheel flange is pressed against the rail head, and the other video camera records the moment the wheel flange is pressed from the rail head in real time. The video surveillance results of both cameras are recorded immediately on a digital storage medium. Then, using a computer program, the video material obtained from each video camera is divided into frames and the number of pixels in each frame is calculated, which fixes the contact area of the wheel flange with the rail head. The image on each frame is converted from full color to black and white, while the gap between the wheel flange and the rail head is encoded in black, and the wheel and rail are encoded in white. Pixels are converted into millimeters and compiled on each video camera tables: frame number - the size of the gap in millimeters, which determine the moment the lateral force begins, its maximum value and the moment of termination. Calculate, based on the weight of the train and the frequency of the gap, the lateral force of the pressed wheel on the rail (see Vatonin A.A., Akkerman S.G., Akkerman G.L. Method for determining the lateral force of the pressed wheel on the rail when moving Patent of the Russian Federation No. 2426664, published: 08/20/2011, bull. No. 23).

Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение потерь энергии на тягу локомотива и уменьшения скольжения колес по рельсам за счет того, что ток в намагничивающую обмотку подается только при появлении возможности буксования локомотива и регулируется в зависимости от ухудшения условий сцепления.The technical result of the claimed utility model is to reduce the energy loss on the locomotive traction and reduce the sliding of the wheels along the rails due to the fact that the current is supplied to the magnetizing winding only when the locomotive can slip and is regulated depending on the deterioration of adhesion conditions.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для предотвращения буксования локомотива, содержащем колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, выполненную из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на оси колесной пары на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, и имеющем ферромагнитные сердечники, размещенные над рельсами с постоянными зазорами между кругами катания колес и рельсами, связанные с буксами, ферромагнитные сердечники имеют каналы, в которых размещены цифровые видеокамеры, направленные на место контакта колеса и рельса, а устройство содержит цифровой накопитель информации, центральный процессор, блок системы глобального позиционирования, блок данных, цифроаналоговый преобразователь и ключ.The technical result is achieved by the fact that in the device for preventing slipping of a locomotive containing a wheel pair, a magnetizing coil winding made of an insulated wire, connected to a power source by wires and mounted on the axis of the wheel pair on a frame that is fixedly mounted on an electric locomotive carriage and is located coaxially with the axis of the wheelset with a gap in which rolling bearings are installed, located at the ends of the coil frame with the possibility of rotation of the axis of the wheelset inside first, and having ferromagnetic cores located above the rails with constant gaps between the wheels and the rails associated with axle boxes, the ferromagnetic cores have channels in which digital video cameras are placed, directed to the place of contact of the wheel and the rail, and the device contains a digital storage device, central processor, global positioning system unit, data unit, digital-to-analog converter and key.

Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 2 изображен общий вид устройства для обнаружения начала буксования колесных пар локомотива и его ликвидации, а на фиг. 3 - разрез по сердечнику устройства для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами.The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 2 shows a general view of a device for detecting the beginning of slipping of locomotive wheel pairs and its elimination, and FIG. 3 is a section through the core of the device to increase the adhesion of the driving wheels of the locomotive to the rails.

Предлагаемое устройство для обнаружения начала буксования колесных пар локомотива (Фиг. 2, Фиг. 3) содержит колесную пару с колесами 1 и осью 2, на которой расположена намагничивающая обмотка в виде катушки 3, выполненной из изолированного провода и подключенной к источнику питания 4 (ИП) с помощью проводов. Катушка 3 установлена на каркасе 5, который расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения 6, размещенные по торцам каркаса 5 с возможностью вращения оси колесной пары внутри него. Ферромагнитные сердечники 7, связанные с буксами 8, размещены над рельсами 9 по хордам колес 1 колесной пары с постоянными зазорами между кругами катания колес 1 и сердечниками 7 и между сердечниками 7 и рельсами 9.The proposed device for detecting the beginning of slipping of locomotive wheel pairs (Fig. 2, Fig. 3) contains a pair of wheels with wheels 1 and an axis 2, on which there is a magnetizing winding in the form of a coil 3 made of an insulated wire and connected to a power source 4 (IP ) using wires. The coil 3 is mounted on the frame 5, which is located coaxially with the axis of the wheelset with a gap in which the rolling bearings 6 are installed, placed at the ends of the frame 5 with the possibility of rotation of the axis of the wheelset inside it. Ferromagnetic cores 7 associated with axle boxes 8 are placed above the rails 9 along the chords of the wheels 1 of the pair of wheels with constant gaps between the wheels 1 and the cores 7 and between the cores 7 and the rails 9.

Ферромагнитные сердечники 7 имеют каналы, в которых размещены цифровые видеокамеры 10 и 11, соединенные с цифровым накопителем информации 12 (ЦН), который, в свою очередь, соединен с центральным процессором 13 (ЦП), с которым также соединены блок системы глобального позиционирования 14 (СГП), блок данных 15 (БД), где хранятся данные о географическом расположении прямых и кривых на пути и маршрута движения транспортного средства, датчик скорости 16 (ДС) и цифроаналоговый преобразователь 17 (ЦАП), выход которого соединен с ключом 18 (К) в цепи источника питания 4 (ИП).The ferromagnetic cores 7 have channels in which digital video cameras 10 and 11 are placed, connected to a digital information storage device 12 (DV), which, in turn, is connected to a central processing unit 13 (CPU), to which a block of the global positioning system 14 ( SHP), data block 15 (DB), which stores data on the geographical location of straight lines and curves on the path and route of the vehicle, speed sensor 16 (DS) and digital-to-analog converter 17 (DAC), the output of which is connected to key 18 (K) in the source circuit 4 (IP).

Устройство для обнаружения начала буксования колесных пар локомотива работает следующим образом.A device for detecting the beginning of slipping of wheelsets of a locomotive works as follows.

Цифровые видеокамеры 10 и 11 передают информацию об изображении зоны контакта колес с головками рельсовых нитей в цифровой накопитель информации 12 (ЦН), который осуществляет оперативное хранение информации для последовательной обработки и сравнения отдельных кадров изображения. Из накопителя информации 12 (ЦН) информация поступает в центральный процессор 13 (ЦП), который, на основании этой информации, определяет положение колес относительно рельсов. Блок системы глобального позиционирования 14 (СГП) определяет местоположение транспортного средства, передавая сведения в центральный процессор 13 (ЦП), куда также передаются сведения из блока данных 15 (БД), и от датчика скорости движения 16 (ДС). Центральный процессор 14 (ЦП) на основе данных о расположении транспортного средства, характера участка движения (прямая, кривая, радиус кривой, стрелки), маршрута и скорости движения определяет положение колесной пары в колее. На основании полученных результатов центральный процессор 13 (ЦП) исполняет программу моделирования площади контакта колеса 1 и рельса, которая определяет геометрическое положение и площадь контакта. Поскольку суммарная сила трения зависит от фактической площади касания контактирующих поверхностей, определяя площадь контакта, центральный процессор 13 (ЦП) определяет расчетную силу трения между колесом 1 и рельсом и отношение ее к силе тяги, заданной системой управления локомотивом. Когда отношение расчетной силы трения между колесом 1 и рельсом к силе тяги, заданной системой управления локомотивом становится ниже установленного для данного участка пути, центральный процессор 13 (ЦП) подает команду на цифроаналоговый преобразователь 17 (ЦАП), на выходе которого возникает аналоговый сигнал, подаваемый на ключ 18 (К). Ключ 18 (К) открывается и подает ток от источника питания 4 (ИП) на намагничивающую обмотку 3, которая создает с помощью ферромагнитных сердечников 7 магнитный поток в контакте колеса и рельса, приводящий к повышению коэффициента сцепления. При дальнейшем уменьшении площади контакта, определенном по результатам моделирования, команды, подаваемые на ключ 18 (К) приводят к увеличению тока через намагничивающую обмотку 3 и увеличению магнитного потока в контакте колеса и рельса, что ведет к дальнейшему повышению коэффициента сцепления и предотвращению проскальзывания колеса по рельсу.Digital video cameras 10 and 11 transmit information about the image of the contact zone of the wheels with the heads of the rail threads in a digital information storage device 12 (DT), which provides online storage of information for sequential processing and comparison of individual image frames. From the information storage device 12 (CN), the information enters the central processing unit 13 (CPU), which, based on this information, determines the position of the wheels relative to the rails. The block of the global positioning system 14 (CGP) determines the location of the vehicle by transmitting information to the central processing unit 13 (CPU), where information from the data block 15 (DB) is also transmitted, and from the speed sensor 16 (DS). The Central processor 14 (CPU) based on the location of the vehicle, the nature of the section of motion (straight line, curve, radius of the curve, arrows), route and speed determines the position of the wheelset in the rut. Based on the results, the central processor 13 (CPU) executes a program for modeling the contact area of the wheel 1 and the rail, which determines the geometric position and contact area. Since the total friction force depends on the actual contact area of the contacting surfaces, determining the contact area, the central processor 13 (CPU) determines the calculated friction force between the wheel 1 and the rail and its relation to the traction force specified by the locomotive control system. When the ratio of the calculated friction force between the wheel 1 and the rail to the traction force specified by the locomotive control system becomes lower than that set for this section of the track, the central processor 13 (CPU) sends a command to the digital-to-analog converter 17 (DAC), the output of which is an analog signal supplied on the key 18 (K). The key 18 (K) opens and supplies current from the power supply 4 (IP) to the magnetizing winding 3, which creates, using ferromagnetic cores 7, a magnetic flux in the contact of the wheel and the rail, leading to an increase in the coefficient of adhesion. With a further decrease in the contact area, determined by the simulation results, the commands supplied to the key 18 (K) lead to an increase in the current through the magnetizing winding 3 and to an increase in the magnetic flux in the contact of the wheel and the rail, which leads to a further increase in the coefficient of adhesion and to prevent the wheel from slipping along to the rail.

Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что использование предлагаемого устройства для обнаружения начала буксования колесных пар локомотива и его ликвидации позволяет снизить потери, вызванные вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в колесах и рельсе, снизить расход энергии на создание магнитного поля, благодаря тому что магнитное поле создается только при появлении возможности буксования колес, а значения тока поддерживаются на минимально необходимом уровне, а также уменьшить вероятность буксования за счет прогнозирования возможности его возникновения.The technical and economic effect of the claimed utility model consists in the fact that the use of the proposed device for detecting the start of slipping of locomotive wheel pairs and its elimination allows to reduce losses caused by eddy currents induced by the magnetic field in the wheels and rail, to reduce the energy consumption for creating a magnetic field, thanks to the fact that the magnetic field is created only when it becomes possible to slip the wheels, and the current values are maintained at the minimum necessary level, and also reduce the probability of waxing by predicting the possibility of its occurrence.

Claims

A device for detecting the beginning of slipping of locomotive wheel pairs, containing a wheel pair, a magnetizing coil in the form of a coil, made of an insulated wire, connected to a power source using wires and mounted on the axis of the wheel pair on a frame that is fixedly mounted on the cart of the electric locomotive and is aligned with the axis of the wheelset with a gap in which rolling bearings are installed, located at the ends of the frame of the coil with the possibility of rotation of the axis of the wheelset inside it, and having ferromagnetic cores placed above the rails with constant gaps between the wheels and the rails associated with axle boxes, characterized in that the ferromagnetic cores have channels in which digital video cameras are located, directed to the place of contact of the wheel and the rail, and the device contains a digital information storage device, central processor, global positioning system unit, data unit, digital-to-analog converter and key.