RU2381935C1 - Device to monitor railway car wheel pair axle box - Google Patents
Device to monitor railway car wheel pair axle box Download PDFInfo
- Publication number
- RU2381935C1 RU2381935C1 RU2008126861/11A RU2008126861A RU2381935C1 RU 2381935 C1 RU2381935 C1 RU 2381935C1 RU 2008126861/11 A RU2008126861/11 A RU 2008126861/11A RU 2008126861 A RU2008126861 A RU 2008126861A RU 2381935 C1 RU2381935 C1 RU 2381935C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- switching base
- multilayer switching
- magnets
- microprocessor
- multilayer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области автоматизации контроля состояния узлов подвижного состава железнодорожного транспорта и является вспомогательным оборудованием для обнаружения повреждения, включая перегрев осевых подшипников, во время движения поезда и индикации предупреждающего сигнала на мониторах дежурного диспетчера, машиниста локомотива и/или проводника вагона для принятия оперативного согласованного решения о необходимости экстренного торможения.The present invention relates to the field of automation of monitoring the state of nodes of rolling stock of railway transport and is an auxiliary equipment for detecting damage, including overheating of axial bearings, while the train is moving and displaying a warning signal on the monitors of the duty dispatcher, locomotive driver and / or car conductor for making an operative agreed decisions on the need for emergency braking.
Буксовые узлы колесных пар тележек товарных и пассажирских вагонов являются объектами особого контроля исправности их состояния в связи с увеличением объема перевозок железнодорожным транспортом и тенденцией удлинения гарантийных участков безостановочного следования поездных составов между пунктами технического контроля и обслуживания вагонов, их частей и узлов [1].Box nodes of wheel pairs of freight and passenger carriage bogies are subject to special monitoring of the condition of their condition due to an increase in the volume of rail transport and the tendency to extend warranty sections for non-stop following trains between points of technical control and maintenance of wagons, their parts and assemblies [1].
Отличительной особенностью конструкции большинства товарных вагонов, предназначенных для дальних грузоперевозок, является отсутствие автономных источников долговременного электропитания бортовых микроэлектронных устройств и датчиков, используемых, например, для текущего контроля тепловых параметров и характеристик букс колесных пар вагонов во время движения.A distinctive design feature of most freight cars intended for long-distance transportation is the lack of autonomous sources of long-term power supply for on-board microelectronic devices and sensors, used, for example, for monitoring the thermal parameters and characteristics of axleboxes of carriage wheelsets.
Кроме того, в связи с увеличением объема международных перевозок железнодорожным транспортом и необходимостью смены вагонных тележек на пограничных пунктах перехода с европейских стандартов ширины колеи пути на российские стандарты возрастает актуальность внедрения устройств передачи данных о состоянии подшипников колесных пар и других элементов букс по радиоканалам взамен проводных систем связи датчиков и измерительных устройств, размещенных на вагонной тележке, с индикаторными и исполнительными устройствами экстренного торможения, расположенными в кабине машиниста локомотива или в купе проводника пассажирского вагона.In addition, due to the increase in the volume of international rail transport and the need to change wagon trolleys at border crossing points from European standards of track gauge to Russian standards, the relevance of introducing devices for transmitting data on the state of wheel pair bearings and other axle boxes via radio channels instead of wire systems is increasing communication of sensors and measuring devices placed on a wagon trolley with indicator and actuators of emergency braking Niya, located in the cab of the locomotive or in a compartment of the conductor of the passenger train.
В настоящее время на российских железных дорогах используются системы определения температуры букс «ПОНАБ», «Диск», «КТСМ» [1]. Последняя включает микропроцессорные устройства и отличается оригинальной конструкцией малогабаритных напольных камер (болометров), инфракрасная оптика которых сориентирована на буксы. В помещении дежурного по станции устанавливаются устройства компьютеризированной информационно-измерительной системы (ИИС). В тот момент, когда напольные контролирующие устройства заканчивают осмотр проходящего поезда, компьютер предоставляет дежурному информацию об идентификационных характеристиках проследовавшего состава и на мониторе отображается информация о результатах обследования буксовых узлов. Дежурный по станции передает данные о наличии перегретых букс в составе через радиоканал речевой связи машинисту, который принимает решение о продолжении движения поезда или о необходимости экстренной остановки.At present, PONAB, Disk, and KTSM systems for determining the temperature of axle boxes are used on Russian railways [1]. The latter includes microprocessor devices and is distinguished by the original design of small-sized outdoor cameras (bolometers), the infrared optics of which are oriented to the axle boxes. In the station duty room, devices of a computerized information-measuring system (IMS) are installed. At that moment, when the floor monitoring devices finish the inspection of the passing train, the computer provides the duty officer with information on the identification characteristics of the next train and information on the results of the inspection of axle boxes is displayed on the monitor. The station attendant transmits data on the presence of overheated axle boxes in the composition through a voice communication channel to the driver, who decides whether to continue the train or on the need for an emergency stop.
Подобная система дистанционного измерения температуры букс обладает низкой надежностью функционирования, так как имеет ряд недостатков: неблагоприятные погодные условия (дождь, снег, туман) препятствуют дистанционному измерению температуры, что предопределяет значительную погрешность измерений; существует вероятность «паразитической засветки солнцем» буксы, в результате которой букса нагревается под воздействием солнечной энергии во время длительных дневных остановок состава; расположение устройств ИИС на территории железнодорожных станций отрицательно влияет на результаты измерений, так как поезда при подходе к станции существенно снижают скорость движения, что влечет за собой уменьшение температуры нагрева букс, особенно в условиях зимнего периода. Кроме того, в системе КТСМ существуют затруднения по определению температуры кассетных конических подшипников букс дистанционными измерителями из-за необходимости контроля нескольких пороговых значений температуры букс.Such a system of remote temperature measurement of axle boxes has low reliability, as it has a number of disadvantages: adverse weather conditions (rain, snow, fog) impede remote temperature measurement, which determines a significant measurement error; there is a possibility of "parasitic sun exposure" of the axle box, as a result of which the axle box is heated under the influence of solar energy during long daytime shutdowns of the train; the location of the IMS devices on the territory of railway stations negatively affects the measurement results, since trains approaching the station significantly reduce the speed of movement, which entails a decrease in the temperature of heating of the axleboxes, especially in winter conditions. In addition, in the KTSM system, there are difficulties in determining the temperature of cassette tapered roller bearings of the axleboxes with remote meters because of the need to control several threshold values of the axlebox temperature.
Известно устройство для контроля перегрева букс транспортного средства [2], содержащее закрепленный на буксе цилиндр с поршнем, в одной из торцевых стенок которого выполнено отверстие для штока поршня. В стенке цилиндра имеется отверстие для соединения с тормозной магистралью и термочувствительный элемент. В полости цилиндра поршень подпружинен с обратной стороны штока, на который нанесена светящаяся метка. Поршень закреплен в нижнем положении термочувствительным элементом из легкоплавкого материала, а в теле поршня выполнен клапан прямого действия, отрегулированный на определенное давление и соединенный через тормозную магистраль с атмосферой.A device for controlling overheating of the axleboxes of a vehicle [2], comprising a cylinder with a piston fixed to the axle box, in one of the end walls of which a hole is made for the piston rod. In the cylinder wall there is an opening for connecting to the brake line and a heat-sensitive element. In the cylinder cavity, the piston is spring-loaded on the back of the rod, on which a luminous mark is applied. The piston is fixed in the lower position by a heat-sensitive element of fusible material, and a direct-acting valve is made in the piston body, adjusted to a certain pressure and connected to the atmosphere through the brake line.
Недостатком данного устройства является низкая надежность его функционирования в сложных погодных условиях, так как светящаяся метка попадает в поле зрения обходчиков вагонов, лишь когда они находятся вблизи состава, а машинист может обнаружить метку только во время остановки поезда.The disadvantage of this device is the low reliability of its operation in difficult weather conditions, since the luminous mark falls into the field of view of the carriage detectors only when they are close to the train, and the driver can detect the mark only when the train stops.
Известно устройство дистанционного контроля температуры букс средства рельсового транспорта [3], содержащее, по меньшей мере, один датчик температуры буксы, приемное и передающее устройство, подключенное к микропроцессору, и удаленный регистратор измерительной информации (переданной по радиоканалу), установленный в кабине машиниста рельсового транспортного средства.A device for remote temperature control of the axle box temperature of a rail transport vehicle [3], comprising at least one axle box temperature sensor, a receiving and transmitting device connected to a microprocessor, and a remote measurement information recorder (transmitted over the air) installed in the driver’s cab of the rail transport facilities.
При использовании данного устройства для контроля состояния букс товарных вагонов и грузовых железнодорожных транспортных платформ, не оснащенных бортовыми электрогенераторами, электропитание датчиков, элементов приемопередатчика и микропроцессора, установленных на буксе колесной пары, осуществляют автономными электрохимическими источниками электрического тока (батареями) или электрическими аккумуляторами.When using this device for monitoring the condition of axleboxes of freight cars and freight railway transport platforms that are not equipped with on-board electric generators, the sensors, transceiver and microprocessor elements mounted on the axle box pair are powered by autonomous electrochemical sources of electric current (batteries) or electric batteries.
В условиях низких и высоких температур внешней окружающей среды резко снижается электрическая емкость батарей и аккумуляторов, что в особенности ограничивает возможность применения данных устройств для контроля состояния букс вагонов, предназначенных для дальних грузоперевозок, тем самым снижается надежность функционирования устройства в неблагоприятных погодных условиях и на участках длительных перегонов. Кроме того, при размещении устройства на внешней поверхности буксы возрастает вероятность механического повреждения элементов схемы, что также снижает надежность его функционирования в процессе эксплуатации.In conditions of low and high ambient temperatures, the electric capacity of batteries and accumulators sharply decreases, which in particular limits the possibility of using these devices to monitor the condition of axlebox wagons intended for long-distance transportation, thereby reducing the reliability of the device in adverse weather conditions and in long-term sections hauls. In addition, when placing the device on the outer surface of the axle box, the likelihood of mechanical damage to circuit elements increases, which also reduces the reliability of its operation during operation.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, реализующее способ мониторинга состояния букс движущегося поезда [4].The closest in technical essence to the proposed is a device that implements a method for monitoring the condition of the axle boxes of a moving train [4].
Устройство содержит установленные на каждой буксе датчики измерения параметров состояния элементов конструкции буксы. Сигналы с датчиков поступают на элементы схемы (микропроцессор или микроконтроллер) обработки измерительной информации и далее на входы активного приемопередатчика информации по радиоканалу на индикаторное устройство (монитор), установленное в кабине машиниста локомотива. При этом активный приемопередатчик расположен на внешней стороне крышки буксы. Кроме того, устройство содержит генератор электрического напряжения питания, состоящий из подвижных магнитных элементов, размещенных на диске, установленном на торцевой поверхности оси колесной пары, и витков электрических проводников, выполненных в виде лепестков (обмоток проводов) и размещенных неподвижно под крышкой буксы. Генерируемый переменный электрический ток поступает на диодные выпрямители, преобразуется в постоянный электрический ток и накапливается в виде электрического заряда в аккумуляторах электрической энергии. Электрическое напряжение с выхода аккумуляторов поступает на клеммы питания датчиков, элементов обработки измерительной информации (микропроцессор или микроконтроллер) и приемопередатчика.The device contains sensors installed on each axle box to measure the state parameters of axle box structural elements. The signals from the sensors go to the circuit elements (microprocessor or microcontroller) for processing the measurement information and then to the inputs of the active information transceiver via radio channel to an indicator device (monitor) installed in the locomotive driver’s cab. In this case, the active transceiver is located on the outside of the axle box cover. In addition, the device comprises a generator of electric supply voltage, consisting of movable magnetic elements located on a disk mounted on the end surface of the axle of the wheelset, and turns of electrical conductors made in the form of petals (windings of wires) and placed motionless under the cover of the axle box. The generated alternating electric current is supplied to diode rectifiers, converted into direct electric current and accumulated in the form of an electric charge in electric energy accumulators. Electrical voltage from the output of the batteries is supplied to the power terminals of the sensors, processing elements of the measurement information (microprocessor or microcontroller) and the transceiver.
Недостатком известного устройства также является низкая надежность его функционирования, так как элементы устройства, размещенные на внешней поверхности буксы, непосредственно подвергаются воздействию неблагоприятных погодных условий и внешним механическим повреждениям. Кроме того, надежность функционирования известных устройств в процессе эксплуатации снижается из-за присутствия субъективного (человеческого) фактора, обусловливающего возможность повреждения проводных электрических соединителей разъемного типа или возникновения ошибок при коммутации проводных линий связи во время смены вагонных транспортных тележек.A disadvantage of the known device is also the low reliability of its operation, since the elements of the device located on the outer surface of the axle box are directly exposed to adverse weather conditions and external mechanical damage. In addition, the reliability of the functioning of known devices during operation is reduced due to the presence of a subjective (human) factor, causing the possibility of damage to the wired electrical connectors of the detachable type or errors when switching wired communication lines during a change of wagon transport trolleys.
При размещении одной части элементов известного устройства внутри буксы (датчиков и элементов электрического генератора), а другой части элементов (микропроцессор, микроконтроллер и активный приемопередатчик) на ее внешней поверхности возникает необходимость прокладки изолированных электрических проводников электропитания и информационных линий связи в зазоре между поверхностями стыка крышки и корпуса буксы, что также снижает надежность функционирования устройства в процессе эксплуатации из-за возможности механического повреждения (передавливания) проводников при затягивании болтов крепления крышки на корпусе буксы, а также из-за искажения формы (параметров и характеристик) информационных сигналов, поступающих с датчиков подшипника на входы активного приемопередатчика. Подобные искажения возникают из-за появления взаимных паразитных электрических связей (емкостного типа) между металлическими жилами электрических проводов и металлом плотно прилегающего корпуса и крышки буксы. В свою очередь сбои и искажения передаваемых информационных сигналов, обусловленные наличием паразитных связей, предопределяют искажение передаваемой информации, что снижает надежность функционирования систем мониторинга в процессе эксплуатации.When placing one part of the elements of the known device inside the axle box (sensors and elements of an electric generator), and the other part of the elements (microprocessor, microcontroller and active transceiver) on its outer surface, it becomes necessary to lay insulated electrical power conductors and information communication lines in the gap between the surfaces of the lid joint and axle boxes, which also reduces the reliability of the device during operation due to the possibility of mechanical damage Ia (kinked) conductors while tightening the bolts fastening the cover to the axlebox housing and also due to distortion (parameters and characteristics) of information signals from the sensors to the inputs of the bearing active transceiver. Such distortions arise due to the appearance of mutual spurious electrical connections (capacitive type) between the metal cores of the electrical wires and the metal of the tight-fitting housing and the axle box cover. In turn, failures and distortions of the transmitted information signals due to the presence of spurious connections determine the distortion of the transmitted information, which reduces the reliability of the monitoring systems during operation.
Предлагаемое устройство предназначено для решения задачи повышения надежности передачи информации о параметрах и характеристиках элементов буксы в условиях возмущающих механических, электрических и погодных воздействий, а также повышения надежности функционирования устройства в процессе эксплуатации.The proposed device is designed to solve the problem of increasing the reliability of the transmission of information about the parameters and characteristics of the elements of the axlebox under disturbing mechanical, electrical and weather conditions, as well as improving the reliability of the operation of the device during operation.
Для решения указанной задачи в устройство для мониторинга состояния букс колесных пар вагонов движущегося поезда, содержащее датчики, микропроцессор, активный приемопередатчик информации по радиоканалу и генератор электрического напряжения питания в составе подвижных магнитных элементов и неподвижных витков электрических проводников, размещенных под крышкой буксы, дополнительно введены термостойкая кольцевая прокладка, электрически изолирующая крышку от буксы, многослойное коммутационное основание, неподвижно размещенное с внутренней стороны крышки, на котором установлены микропроцессор и электрорадиоэлементы приемопередатчика, и дисковый магнитопровод диаметром, равным диаметру торцевой поверхности оси колесной пары, установленный на многослойном коммутационном основании со стороны крышки буксы соосно с осью вращения колес. При этом четное число магнитов в виде плоских параллелепипедов с намагниченными основаниями установлены на диске радиально и равномерно по линии окружности вокруг оси вращения колесной пары и ориентированы перпендикулярно к поверхности многослойного коммутационного основания поочередно разноименными полюсами. Наименьшее расстояние между боковыми поверхностями магнитов превышает по меньшей мере в два раза величину зазора между торцами магнитов и поверхностью многослойного коммутационного основания (или поверхностью выдавок в случае превышения их глубины над толщиной многослойного коммутационного основания). В многослойном коммутационном основании выполнены отверстия в количестве, равном числу магнитов, по форме и размерам соответствующие их поперечному сечению и расположенные на многослойном коммутационном основании радиально и равномерно по линии окружности вокруг оси вращения колесной пары. Взаимное расположение отверстий и магнитов установлено соосным. При этом вокруг каждого из отверстий в каждом из слоев многослойного коммутационного основания выполнены витки печатных электрических проводников, концентрически уложенных в слоях по спирали и последовательно соединенных между собой по слоям. Причем направления укладки печатных проводников в спиралях нечетных слоев и четных слоев многослойного коммутационного основания установлены взаимно противоположными. В дополнительном дисковом магнитопроводе выполнены выдавки, соответствующие по количеству, форме боковых поверхностей и взаимному месторасположению числу, форме и месторасположению отверстий в многослойном коммутационном основании, а глубина выдавок по меньшей мере равна толщине многослойного коммутационного основания (то есть, другими словами, превышает или равна толщине многослойного коммутационного основания). Многослойное коммутационное основание, включая витки электрических проводников спиралей, выполнено по технологии многослойных печатных плат с металлизацией межслойных переходных отверстий. Диск для размещения магнитов и дополнительный дисковый магнитопровод выполнены из листовой электротехнической стали.To solve this problem, a heat-resistant device is additionally introduced into the device for monitoring the condition of axle boxes of wagons of cars of a moving train, which contains sensors, a microprocessor, an active transceiver of information via a radio channel, and a generator of electrical supply voltage as part of movable magnetic elements and fixed turns of electrical conductors located under the axle box cover ring gasket, electrically insulating cover from the axle box, multilayer switching base, fixedly placed with internal the front side of the cover, on which the microprocessor and radio transceiver electrical components are installed, and a disk magnetic circuit with a diameter equal to the diameter of the end surface of the wheel pair axis, mounted on a multilayer switching base from the axle cover side, coaxially with the axis of rotation of the wheels. In this case, an even number of magnets in the form of plane parallelepipeds with magnetized bases are mounted on the disk radially and uniformly in a circle line around the axis of rotation of the wheel pair and are oriented perpendicular to the surface of the multilayer switching base alternately with opposite poles. The smallest distance between the side surfaces of the magnets is at least twice the size of the gap between the ends of the magnets and the surface of the multilayer switching base (or the surface of the extrusions if their depth exceeds the thickness of the multilayer switching base). In the multilayer switching base, holes are made in an amount equal to the number of magnets, in shape and size corresponding to their cross section and located on the multilayer switching base radially and uniformly in a circle line around the axis of rotation of the wheelset. The mutual arrangement of holes and magnets is set coaxial. Moreover, around each of the holes in each of the layers of the multilayer switching base there are made turns of printed electrical conductors concentrically arranged in layers in a spiral and sequentially interconnected in layers. Moreover, the laying directions of the printed conductors in the spirals of the odd layers and the even layers of the multilayer switching base are set to mutually opposite. In the additional disk magnetic core, extrusions are made corresponding to the number, shape of the lateral surfaces and relative position of the number, shape and location of the holes in the multilayer switching base, and the depth of the extrusions is at least equal to the thickness of the multilayer switching base (i.e., in other words, it is greater than or equal to the thickness multilayer switching base). The multilayer switching base, including the turns of the electrical conductors of the spirals, is made according to the technology of multilayer printed circuit boards with metallization of interlayer vias. The disk for placing magnets and an additional disk magnetic circuit are made of sheet electrical steel.
Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
фиг.1 - структура устройства для мониторинга состояния букс колесных пар вагонов (в разрезе по оси колесной пары);figure 1 - structure of a device for monitoring the condition of the axle boxes of the wheelsets of cars (in the context of the axis of the wheelset);
фиг.2 - вид на крышку буксы с внутренней стороны;figure 2 is a view of the cover of the axle box from the inside;
фиг.3 - расположение печатных электрических проводников в нечетных (а) и четных (б) слоях при укладке проводников по спирали вокруг отверстий многослойного коммутационного основания в прямом (а) и в противоположном, обратном, (б) направлениях (фрагменты слоев);figure 3 - the location of the printed electrical conductors in the odd (a) and even (b) layers when laying the conductors in a spiral around the holes of the multilayer switching base in the forward (a) and in the opposite, opposite, (b) directions (fragments of layers);
фиг.4 - схема пересечения печатных электрических проводников (спиральных витков) силовыми линиями магнитного поля при вращательном перемещении магнитов вдоль поверхности многослойного (например, трехслойного) коммутационного основания.4 is a diagram of the intersection of printed electrical conductors (spiral coils) by magnetic field lines during the rotational movement of magnets along the surface of a multilayer (for example, three-layer) switching base.
На чертежах обозначено: 1 - корпус буксы; 2 - термостойкая кольцевая изолирующая прокладка; 3 - болт крепления крышки буксы (изолирующая шайба под головкой болта не показана); 4 - крышка буксы; 5 - ось колесной пары; 6 - диск для размещения магнитов; 7 - магнит; 8 - многослойное коммутационное основание; 9 - дисковый магнитопровод; 10 - выдавки в дисковом магнитопроводе; 11 - микропроцессор (микроконтроллер); 12 - контакт электрического соединения выходной шины приемопередатчика с крышкой буксы; 13 - магнит; 14 - электрорадиоэлементы приемопередатчика; 15 - магнит; 16 - датчик для измерения температуры (или других параметров) подшипника; 17 - линия связи датчика температуры с электрорадиоэлементами на коммутационном основании; 18 - отверстия для крепления крышки буксы болтами; 19 -аккумулятор (например, дисковый) электрической энергии; 20 - элементы выпрямителя переменного электрического тока; 21 - отверстия в многослойном коммутационном основании, соответствующие размерам поперечного сечения магнитов; 22 - витки электрических печатных проводников, концентрически уложенных в нечетных слоях по спирали в прямом направлении; 23 - межслойное переходное металлизированное отверстие начала спиральных витков электрических печатных проводников; 24 - межслойное переходное металлизированное отверстие конца спиральных витков электрических печатных проводников; 25 - витки электрических печатных проводников, концентрически уложенных в четных слоях по спирали в обратном (противоположном) направлении; 26 - межслойное переходное металлизированное отверстие начала спиральных витков электрических печатных проводников; 27 - межслойное переходное металлизированное отверстие конца спиральных витков электрических печатных проводников; 28 - силовые линии магнитного поля в диске; 29 - силовые линии магнитного поля в дополнительном дисковом магнитопроводе; 30 - направление смещения магнитов вдоль поверхности многослойного коммутационного основания; 31 - первый (нечетный) слой многослойного коммутационного основания; 32 - второй (четный) слой многослойного коммутационного основания; 33 - третий (нечетный) слой многослойного коммутационного основания; 34 - печатные электрические проводники спиральных витков первого слоя многослойного коммутационного основания; 35 - печатные электрические проводники спиральных витков второго слоя многослойного коммутационного основания; 36 - печатные электрические проводники спиральных витков третьего слоя многослойного коммутационного основания; 37 - направление вращения оси колесной пары; b - наименьшее расстояние между боковыми поверхностями магнитов; h - зазор между торцами магнитов и поверхностью многослойного коммутационного основания (или поверхностью выдавок в случае превышения их глубины над толщиной многослойного коммутационного основания).The drawings indicate: 1 - box body; 2 - heat-resistant ring insulating gasket; 3 - a bolt of fastening of a cover of a box axle (an insulating washer under a bolt head is not shown); 4 - axle box cover; 5 - the axis of the wheelset; 6 - a disk for placing magnets; 7 - magnet; 8 - multilayer switching base; 9 - disk magnetic circuit; 10 - extrusion in the disk magnetic circuit; 11 - microprocessor (microcontroller); 12 - contact electrical connection of the output bus of the transceiver with the cover of the axle box; 13 - magnet; 14 - radio-electronic elements of the transceiver; 15 - magnet; 16 - a sensor for measuring the temperature (or other parameters) of the bearing; 17 - communication line of the temperature sensor with electrical elements on a switching basis; 18 - holes for mounting the axle box bolts; 19 - accumulator (for example, disk) of electric energy; 20 - elements of a rectifier for alternating electric current; 21 - holes in the multilayer switching base, corresponding to the size of the cross section of the magnets; 22 - turns of electric printed conductors concentrically stacked in odd layers in a spiral in the forward direction; 23 - interlayer transition metallized hole of the beginning of the spiral turns of electrical printed conductors; 24 - interlayer transition metallized hole at the end of spiral turns of electrical printed conductors; 25 - turns of electric printed conductors concentrically arranged in even layers in a spiral in the opposite (opposite) direction; 26 - interlayer transition metallized hole of the beginning of the spiral turns of electrical printed conductors; 27 - interlayer transition metallized hole of the end of the spiral turns of electrical printed conductors; 28 - magnetic field lines in the disk; 29 - magnetic field lines in an additional disk magnetic circuit; 30 - the direction of displacement of the magnets along the surface of the multilayer switching base; 31 - the first (odd) layer of the multilayer switching base; 32 - the second (even) layer of the multilayer switching base; 33 - the third (odd) layer of the multilayer switching base; 34 - printed electrical conductors of spiral turns of the first layer of a multilayer switching base; 35 - printed electrical conductors of the spiral turns of the second layer of the multilayer switching base; 36 - printed electrical conductors of the spiral turns of the third layer of the multilayer switching base; 37 - direction of rotation of the axis of the wheelset; b is the smallest distance between the side surfaces of the magnets; h is the gap between the ends of the magnets and the surface of the multilayer switching base (or the surface of the extrusions in case of excess of their depth over the thickness of the multilayer switching base).
Размеры поперечного сечения магнитов 7, 13, 15 и др. (см. фиг.1) соответствуют размерам отверстий 21 в многослойном коммутационном основании 8 (см. фиг.3).The cross-sectional dimensions of
Каждый из магнитов 7, 13, 15 и др. (см. фиг.1) плотно соединен с диском 6, например, с помощью клеящего компаунда. Допускаются механические способы крепления магнитов 7, 13, 15 и др. на диске 6 посредством дополнительных элементов крепления.Each of the
Собранный ротор с магнитными элементами 7, 13, 15 и др. закреплен на торцевой поверхности оси колесной пары 5 (см. фиг.1), например, с помощью клеящего компаунда или механическим способом.The assembled rotor with
Статор, состоящий из плотно соединенных между собой многослойного коммутационного основания 8 и магнитопровода 9, закреплен на внутренней поверхности крышки 4 с помощью клеящего компаунда или механическим способом (см. фиг.1).The stator, consisting of a
Расстояние b между смежными боковыми поверхностями магнитов 7, 13, 15 (см. фиг.2 и фиг.4) превышает величину зазора h (см. фиг.1 и фиг.4) между торцами магнитов 7, 13, 15 и поверхностью многослойного коммутационного основания 8 (или поверхностью выдавок 10 в случае превышения их глубины над толщиной многослойного коммутационного основания 8) по меньшей мере в 2 раза. Этим обеспечивается сосредоточение силовых линий 29 (см. фиг.4) магнитного поля именно в зазорах h между торцами магнитов 7, 13, 15 и выдавками 10 магнитопровода 9. То есть силовые линии 29 магнитного поля проходят от полюса N магнита 13 через материал выдавки 10 по магнитопроводу 9 и замыкаются на противоположных полюсах S магнитов 7 и 15 через материал смежных выдавок 10.The distance b between adjacent side surfaces of the
В противном случае, то есть при существенном превышении зазора h над расстоянием b, силовые линии 29 (см. фиг.4) магнитного поля будут распространяться непосредственно в воздушном пространстве между полюсами N и S смежных магнитов 7, 13, 15 без существенного отклонения силовых линий 29 в сторону выдавок 10 магнитопровода 9.Otherwise, that is, with a significant excess of the gap h over the distance b, the magnetic field lines 29 (see Fig. 4) of the magnetic field will propagate directly in the air space between the poles N and S of
Спирально уложенные в слоях 31, 32, 33 (см. фиг.4) многослойного коммутационного основания 8 витки 34, 36 (см. фиг.4) электрических проводников 22 нечетных слоев (см. фиг.3, а) последовательно соединены со спирально уложенными витками 35 (см. фиг.4) электрических проводников 25 четных слоев (см. фиг.3, б) через смежные по слоям пары металлизированных отверстий 23 и 26, а также 24 и 27 для последующей пары слоев. То есть металлизированное отверстие 23 (см. фиг.3) первого слоя 31 (см. фиг.4) соединено с металлизированным отверстием 26 (см. фиг.3) второго слоя 32 (см. фиг.4). В свою очередь металлизированное отверстие 27 (см. фиг.3) второго слоя 32 соединено с металлизированным отверстием 24 третьего слоя 33. Далее металлизированное отверстие 23 третьего слоя 33 соединено с металлизированным отверстием 26 четвертого слоя, а металлизированное отверстие 27 четвертого слоя соединено с металлизированным отверстием 24 пятого слоя и так далее по всем четным и нечетным слоям многослойного коммутационного основания 8 вокруг отверстий 21, боковые стенки каждого из которых охватывают соответствующие выдавки 10 (см. фиг.4).Spiral laid in
При изготовлении многослойного коммутационного основания 8 применяют технологические процессы многослойных печатных плат [5] по методам попарного прессования, послойного наращивания, металлизации сквозных отверстий, выступающих выводов или др., обеспечивающих получение до 16 токопроводящих взаимосвязанных слоев с печатными проводниками. Плотность размещения печатных проводников 22, 25 (см. фиг.3), 34, 35, 36 (см. фиг.4) в слоях должна обеспечивать наибольшее число спиральных витков вокруг отверстий 21. Печатные проводники 34 первого слоя 31 (см. фиг.4) подлежат защите от внешних воздействий, например, лаковым покрытием.In the manufacture of a
При необходимости защиты и экранирования микропроцессора 11, электрорадиоэлементов 14 приемопередатчика, аккумулятора 19 и выпрямителя 20, расположенных на поверхности многослойного коммутационного основания 8, применяют их локальную герметизацию защитной крышкой, которая на чертежах не показана.If it is necessary to protect and shield the
Вместе с тем, допускается общая герметизация всей поверхности многослойного коммутационного основания 8 защитной крышкой из немагнитного материала (например, из алюминия), которая на чертежах также не показана.However, general sealing of the entire surface of the
Предлагаемое устройство для мониторинга состояния букс колесных пар вагонов движущегося поезда работает следующим образом.The proposed device for monitoring the condition of the axlebox wheel pairs of cars of a moving train works as follows.
При вращении оси 5 колесной пары (см. фиг.1) магниты 7, 13, 15 перемещаются вдоль поверхности многослойного коммутационного основания 8 по линии окружности мимо выдавок 10 по направлению 30 вращательного движения 37 (см. фиг.4). В результате пучность силовых линий 29, сосредоточенных у полюсов N и S магнитов 7, 13, 15, последовательно переходит от одной смежной выдавки 10 к другой, что приводит к ортогональному пересечению витков спиральных электрических печатных проводников 34, 35, 36 силовыми линиями 29 в момент перехода пучности. Как следствие, в витках проводников многослойных спиральных печатных катушек 34, 35, 36 наводится напряжение ЭДС [6, с.228]. Последовательное соединение по слоям 31, 32, 33 (см. фиг.4) прямых витков 22 (см. фиг.3, а) и обратных витков 25 (см. фиг.3, б) плоских печатных катушек обеспечивает суммирование наведенных напряжений ЭДС в пределах всей многослойной катушки, расположенной вокруг одного отверстия 21. При круговом вращательном движении 37 магнитов 7, 13, 15 вдоль поверхности многослойного коммутационного основания 8 на выводах каждой из катушек генерируется переменный электрический ток, который поступает на клеммы диодных выпрямителей 20 и далее в аккумулятор 19 электрической энергии. Электрическое напряжение с выходов аккумулятора 19 поступает на шины питания датчиков 16, микропроцессора (микроконтроллера) 11 и приемопередатчика 14.When the axle 5 of the wheelset rotates (see FIG. 1),
Электрический сигнал (содержащий информацию о температуре или других параметрах подшипников буксы) с выхода датчика 16 по линии связи 17 поступает на информационные входы микропроцессора (микроконтроллера) 11 для цифровой обработки и формирования последовательности идентификационных (содержащих данные о номере буксы и при необходимости о номере вагона и поезда) и информационных (содержащих данные о контролируемых параметрах буксы) периодически повторяющихся цифровых сигналов.An electrical signal (containing information about the temperature or other parameters of the axlebox bearings) from the output of the sensor 16 via the communication line 17 is fed to the information inputs of the microprocessor (microcontroller) 11 for digital processing and the formation of an identification sequence (containing data about the axle box number and, if necessary, the car number and trains) and information (containing data on the controlled parameters of the axle box) of periodically repeating digital signals.
Сформированная последовательность идентификационных и информационных сигналов поступает на входы активного приемопередатчика 14, который осуществляет их преобразование в радиосигнал с заданной несущей частотой. С выхода приемопередатчика 14 радиосигнал через контакт электрического соединения 12 поступает на крышку 4, которая является излучающим элементом (передающей антенной) для передачи радиосигнала в эфир.The generated sequence of identification and information signals is fed to the inputs of the
Приемные элементы (приемные антенны) устанавливают вдоль железнодорожного полотна на станциях для дальнейшей передачи идентификационных и информационных сигналов о состоянии букс движущегося поезда на монитор дежурного диспетчера.Receiving elements (receiving antennas) are installed along the railway track at stations for further transmission of identification and information signals about the condition of the axle boxes of a moving train to the monitor of the duty dispatcher.
Кроме того, приемные антенны размещают на нижней части корпуса пассажирского вагона над колесными тележками для приема излучаемых крышкой буксы идентификационных и информационных радиосигналов о состоянии подшипников и их последующего отображения на мониторе, установленном в купе проводника вагона.In addition, receiving antennas are placed on the lower part of the passenger car body above the wheeled trolleys for receiving the axle boxes of the identification and information radio signals about the condition of the bearings emitted by the lid and their subsequent display on the monitor installed in the compartment of the car conductor.
Приемную антенну также устанавливают на локомотиве для приема идентификационных и информационных радиосигналов о состоянии букс в кабине машиниста. Этим достигается высокая оперативность и достоверность доведения истинной информации о состоянии букс вагонов до машиниста локомотива, что обеспечивает повышение надежности функционирования и эксплуатации систем мониторинга и способствует принятию оперативных согласованных решений о необходимости экстренного торможения движущегося поезда.A receiving antenna is also mounted on a locomotive for receiving identification and information radio signals about the state of the axle boxes in the driver's cab. This ensures high efficiency and reliability of bringing true information about the condition of axleboxes of cars to a locomotive driver, which provides increased reliability of the operation and operation of monitoring systems and facilitates the adoption of operative agreed decisions on the need for emergency braking of a moving train.
Таким образом, предлагаемое техническое решение выгодно отличается от известных, так как повышает надежность систем мониторинга состояния букс колесных пар вагонов движущегося поезда в условиях возмущающих механических, электрических и погодных воздействий, исключает субъективную составляющую мониторинга и обеспечивает возможность автоматизации процесса контроля состояния букс.Thus, the proposed technical solution compares favorably with the known ones, since it increases the reliability of monitoring systems for the condition of axlebox wheelsets of cars of a moving train under disturbing mechanical, electrical and weather conditions, eliminates the subjective component of monitoring and makes it possible to automate the process of monitoring the condition of axle boxes.
Источники информацииInformation sources
1. В поисках горячей буксы. // Общероссийская транспортная газета "Гудок". - 25.04.2006 г.1. In search of a hot box. // All-Russian transport newspaper Gudok. - 04/25/2006
2. Патент РФ №2096220, МПК В61К 9/04. Устройство для контроля перегрева букс транспортного средства. / Калмыков А.С., Носырев Д.Я. - Заявлено 05.05.1996. - Опубл. 20.11.1997 (аналог).2. RF patent No. 2096220,
3. Патент РФ по заявке №2006116377, МПК B61L 25/00. Устройство дистанционного контроля температуры букс средства рельсового транспорта. / Финк Ю.М., Морозов Л.А., Коваленко В.Н. и др. - Заявлено 15.05.2006. - Опубл. 10.12.2007. - Положительное решение (аналог).3. RF patent for application No. 2006116377,
4. Патент РФ по заявке №2006146775/11 (051085), МПК В61К 9/04. Способ мониторинга состояния букс движущегося поезда. / Руфицкий М.В., Реутов Д.В. - Заявлено 26.12.2006. - Положительное решение 01.04.2008 г. (прототип).4. RF patent for application No. 2006146775/11 (051085),
5. Горобец А.И. и др. Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (печатные узлы). / А.И.Горобец, А.И.Степаненко, В.М.Коронкевич. - Киев: Техника, 1985. - 312 с.: ил.5. Gorobets A.I. and other Handbook on the design of electronic equipment (printed units). / A.I. Gorobets, A.I. Stepanenko, V.M. Koronkevich. - Kiev: Technique, 1985 .-- 312 p.: Ill.
6. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учеб. пособие для втузов. - М.: Высш. шк., 1989. - 608 с.: ил.6. Detlaf A.A., Yavorsky B.M. Physics Course: Textbook. allowance for technical colleges. - M .: Higher. school., 1989 .-- 608 pp., ill.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008126861/11A RU2381935C1 (en) | 2008-07-01 | 2008-07-01 | Device to monitor railway car wheel pair axle box |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008126861/11A RU2381935C1 (en) | 2008-07-01 | 2008-07-01 | Device to monitor railway car wheel pair axle box |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2381935C1 true RU2381935C1 (en) | 2010-02-20 |
Family
ID=42126978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008126861/11A RU2381935C1 (en) | 2008-07-01 | 2008-07-01 | Device to monitor railway car wheel pair axle box |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2381935C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477237C1 (en) * | 2011-08-26 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Device to control wheelset axle bearing temperature |
RU2627959C1 (en) * | 2016-07-13 | 2017-08-14 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Информатизации, Автоматизации И Связи На Железнодорожном Транспорте" | Device for monitoring rail vehicle and magnetoelectric generator |
RU2688629C1 (en) * | 2018-05-10 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "МЕРА" (ООО "НПП "МЕРА") | Digital non-contact multichannel telemetric system |
RU2789303C1 (en) * | 2022-09-01 | 2023-02-01 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Measuring complex for aircraft engine flight tests |
-
2008
- 2008-07-01 RU RU2008126861/11A patent/RU2381935C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477237C1 (en) * | 2011-08-26 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Device to control wheelset axle bearing temperature |
RU2627959C1 (en) * | 2016-07-13 | 2017-08-14 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Информатизации, Автоматизации И Связи На Железнодорожном Транспорте" | Device for monitoring rail vehicle and magnetoelectric generator |
RU2688629C1 (en) * | 2018-05-10 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "МЕРА" (ООО "НПП "МЕРА") | Digital non-contact multichannel telemetric system |
RU2789303C1 (en) * | 2022-09-01 | 2023-02-01 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Measuring complex for aircraft engine flight tests |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8950711B2 (en) | Method of detecting and signalling a hot box condition | |
Hwang et al. | Ferrite position identification system operating with wireless power transfer for intelligent train position detection | |
Miller et al. | ORNL experience and challenges facing dynamic wireless power charging of EV's | |
Ono et al. | Japan's superconducting Maglev train | |
US8561770B2 (en) | Systems and methods for distributing energy in a roadway | |
US8220568B2 (en) | Systems and methods for powering a vehicle | |
US8528487B2 (en) | System and method for operating a vehicle in multiple transportation networks | |
CN206255021U (en) | A kind of lorry intelligent online monitoring device | |
EP1918153B1 (en) | Rail vehicle or other path-constrained vehicle equipped for providing solar electric power for off-vehicle use | |
SA518390841B1 (en) | Device and method for loading a rail vehicle in a stop and then operating it without an overhead line | |
RU2627959C1 (en) | Device for monitoring rail vehicle and magnetoelectric generator | |
RU2381935C1 (en) | Device to monitor railway car wheel pair axle box | |
CN105172803A (en) | Loop test track for vacuum pipeline high-temperature superconducting magnetic levitation train | |
CN102941865A (en) | System and method for rail train collision prevention based on wireless sensor network | |
IT201600111758A1 (en) | POWERED AUTO DEVICE AND LOGISTIC / DIAGNOSTIC MONITORING PROCEDURE FOR RAILWAY VEHICLES. | |
EP3309941A2 (en) | Covering device of an axle box comprising an electric generator | |
RU2384444C1 (en) | Monitoring device of condition of axle boxes of wheel pairs of carriages of moving train | |
CN106712442A (en) | Magnetic suspension vibration self-generating device of rail wagon and safety monitoring system of magnetic suspension vibration self-generating device | |
US20130270397A1 (en) | Device for detecting a hot wheel condition | |
CN101857044B (en) | Non-contact district train occupation sensing system | |
RU107748U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING TEMPERATURE OF HEATING OF BEARINGS IN BOXES OF RAILWAY CARS | |
JP2005156298A (en) | Wheel load/lateral pressure measuring apparatus | |
EP3309940B1 (en) | Covering device of an axle box comprising an electric generator | |
US20080086244A1 (en) | Linear synchronous motor with phase control | |
CN109466348B (en) | Movable charging control system and method for rail power flat car |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130702 |