RU2578620C1 - Automated diagnostic system for monitoring technical state of suspension elements of railway facilities - Google Patents
Automated diagnostic system for monitoring technical state of suspension elements of railway facilities Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578620C1 RU2578620C1 RU2015103903/11A RU2015103903A RU2578620C1 RU 2578620 C1 RU2578620 C1 RU 2578620C1 RU 2015103903/11 A RU2015103903/11 A RU 2015103903/11A RU 2015103903 A RU2015103903 A RU 2015103903A RU 2578620 C1 RU2578620 C1 RU 2578620C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- railway
- rail
- suspension elements
- monitoring
- objects
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники в железнодорожном транспорте и может быть использовано для автоматизированного контроля технического состояния элементов подвески подвижного состава железнодорожного транспорта в движении, для выявления дефектов, неисправностей и повреждений тележек, колесных пар, буксовых узлов, пружин и других элементов подвески в процессе движения поезда с любой скоростью со своевременной передачей диагностической информации дежурному оператору.The invention relates to the field of measuring equipment in railway transport and can be used for automated control of the technical condition of suspension elements of rolling stock of railway vehicles in motion, to identify defects, malfunctions and damage to bogies, wheelsets, axle boxes, springs and other suspension elements during movement trains at any speed with timely transmission of diagnostic information to the duty operator.
В настоящее время в связи с ростом скоростей движения рельсового транспорта, с одной стороны, и старением подвижного состава, с другой, актуальной становится задача объективного и своевременного контроля технического состояния элементов и узлов железнодорожного подвижного состава.Currently, in connection with the growth of rail transport speeds, on the one hand, and the aging of rolling stock, on the other hand, the task of objective and timely monitoring of the technical condition of elements and components of railway rolling stock is becoming urgent.
Одними из наиболее нагруженных узлов железнодорожного подвижного состава, например вагона, требующих постоянного контроля, являются элементы подвески, техническое состояние которых изменяется в процессе эксплуатации.One of the most loaded nodes of railway rolling stock, for example, a car requiring constant monitoring, are suspension elements, the technical condition of which changes during operation.
Проводимые периодические осмотры узлов вагонов на станциях требуют значительных временных затрат, что существенно увеличивает время в пути. При этом при осмотрах присутствует элемент субъективизма, т.к. качество осмотра зависит от квалификации осмотрщика, количества обслуживаемого персонала и т.п.Periodic inspections of carriage nodes at stations require significant time costs, which significantly increases travel time. At the same time, during inspections there is an element of subjectivity, as the quality of the inspection depends on the qualifications of the inspector, the number of personnel served, etc.
Кроме того, такие осмотры возможны только в пределах станций и при неподвижном положении составов.In addition, such inspections are possible only within the stations and when the trains are stationary.
Для повышения безопасности эксплуатации необходим постоянный мониторинг за техническим состоянием элементов подвески объектов железнодорожного транспорта в течение всего времени их эксплуатации, в том числе и в процессе движения. При этом необходимо, чтобы в любое время и в любом месте нахождения состава была доступна информация о состоянии каждого конкретного элемента подвески любого объекта железнодорожного транспорта.To increase the safety of operation, constant monitoring of the technical condition of the suspension elements of railway objects throughout the entire period of their operation, including during the movement, is necessary. At the same time, it is necessary that at any time and at any location of the train, information is available on the state of each specific suspension element of any railway transport facility.
Известен способ контроля букс подвижного состава, описанный в книге «Измерения и контроль при ремонте и эксплуатации вагонов», М.М. Соколов и др., М., Транспорт, 1991 г., стр. 131, включающий обстукивание легкими ударами крышки буксы. Указанным способом можно обнаружить такие неисправности, как отвинчивание торцовой гайки или ослабление болтов стопорной планки. Основными недостатками этого известного способа являются, во-первых, необходимость остановки состава на продолжительное время, достаточное для осмотра каждой буксы, и в случае ее выхода из строя принятия мер по устранению дефекта. Во-вторых, указанный профилактический контроль требует привлечения значительного количества квалифицированного обслуживающего персонала, способного по стуку выявлять дефекты букс, что вносит существенный субъективизм в качество контроля. В-третьих, такой контроль фактически может выявить только те буксы, которые требуют срочного ремонта и не могут эксплуатироваться при дальнейшем движении состава, т.е. отсутствует возможность выявления дефекта буксы на ранних стадиях, когда возможно его устранение на станции отправления состава квалифицированной бригадой ремонтников.A known method of controlling axleboxes of rolling stock, described in the book "Measurements and control in the repair and maintenance of wagons", M.M. Sokolov et al., M., Transport, 1991, p. 131, including tapping with light strokes of the axle box cover. In this way, it is possible to detect malfunctions such as loosening the end nut or loosening the bolts of the retaining plate. The main disadvantages of this known method are, firstly, the need to stop the train for a long time, sufficient to inspect each axle box, and if it fails, take measures to eliminate the defect. Secondly, the specified preventive control requires the involvement of a significant number of qualified maintenance personnel, capable of knocking out to detect defects in axleboxes, which introduces significant subjectivity in the quality of control. Thirdly, such control can actually reveal only those axle boxes that require urgent repair and cannot be operated during further movement of the train, i.e. there is no possibility of detecting a defective axle box in the early stages when it is possible to eliminate it at the station of departure of the composition by a qualified team of repairmen.
Известна автоматизированная установка для комплексного ультразвукового неразрушающего контроля колесных пар вагонов, содержащая устройство подачи колесных пар с механизмом их разворота, устройство очистки зоны контроля, устройство вращения колесных пар, средство диагностики, снабженное блоком генераторов и электромагнитно-акустическими преобразователями, установленными в каретках для контроля соответствующих областей обода, диска колеса и оси колесных пар, включающее вычислительный блок, блок усилителей, пульт управления и каретку для размещения ультразвуковых преобразователей, блок предварительной обработки информации, см. RU 48910 U1, 2005.11.10. Это известное техническое решение предназначено для контроля колесных пар вагонов в стационарных условиях вагонного депо или специализированной лаборатории и не может быть использовано в условиях движения поезда, что не способствует своевременному выявлению неисправностей узлов и деталей элементов подвески.A well-known automated installation for complex ultrasonic non-destructive testing of wheel sets of wagons, comprising a wheel pair feed device with a reversal mechanism, a control zone cleaning device, wheel pair rotation device, a diagnostic tool equipped with a generator block and electromagnetic-acoustic converters installed in the carriages for monitoring the corresponding areas of the rim, wheel disk and axles of wheelsets, including a computing unit, an amplifier unit, a control panel and carriages have to accommodate the ultrasonic transducers, the unit pre-processing information, see. RU 48910 U1, 2005.11.10. This well-known technical solution is designed to control the wheelsets of cars in stationary conditions of a car depot or specialized laboratory and cannot be used in conditions of train movement, which does not contribute to the timely detection of malfunctions of components and parts of suspension elements.
Известны технические решения, в которых предлагается судить о состоянии отдельных элементов подвески вагонов по значениям сил взаимодействия их колес с рельсом железнодорожного пути, см., например, «Путь и путевое хозяйство промышленных железных дорог» под редакцией д-ра техн. наук, проф. В.Ф. Яковлева, М.: Транспорт, 1990 г. стр. 120. [1], где описаны различные способы определения мгновенных значений сил взаимодействия колеса с рельсом железнодорожного пути и приведены графики изменения таких сил в случае возникновения неисправности пути или элемента подвески, полученные как теоретически чисто расчетным путем, так и практически в лабораторных условиях [1].Known technical solutions in which it is proposed to judge the condition of individual suspension elements of wagons by the values of the forces of interaction of their wheels with the rail of a railway track, see, for example, “The Way and Track Management of Industrial Railways” edited by Dr. Tech. sciences, prof. V.F. Yakovleva, M .: Transport, 1990, p. 120. [1], which describes various methods for determining the instantaneous values of the forces of interaction of a wheel with a rail of a railway track and shows graphs of changes in such forces in the event of a malfunction in a track or suspension element, obtained as theoretically purely by calculation, and practically in laboratory conditions [1].
Недостатком таких известных способов является невозможность измерения сил взаимодействия колес с рельсом в реальных условиях, т.е. в процессе движения вагонов по железнодорожному пути с различными скоростями, что позволило бы своевременно получать информацию о наличии неисправностей и повреждений отдельных элементов подвески вагонов. Кроме того, указанные известные способы исследования взаимодействия колес с рельсом слишком громоздки и позволяют выявить лишь отдельные виды повреждений элементов подвески объектов железнодорожного транспорта. Однако при всех недостатках указанные известные способы позволяют получать реальные результаты по определению технического состояния элементов подвески объектов железнодорожного транспорта.A disadvantage of such known methods is the inability to measure the forces of interaction of the wheels with the rail in real conditions, i.e. in the process of movement of cars along the railway line at different speeds, which would allow timely information on the presence of malfunctions and damage to individual suspension elements of cars. In addition, these known methods for studying the interaction of wheels with a rail are too cumbersome and allow only certain types of damage to the suspension elements of railway vehicles to be detected. However, with all the shortcomings of these known methods allow you to get real results on determining the technical condition of the suspension elements of railway objects.
В настоящее время разрабатываются и внедряются различные автоматизированные системы контроля состояния элементов подвески объектов на железной дороге, в том числе во время их движения по железнодорожному пути.Currently, various automated systems for monitoring the state of suspension elements of objects on the railway are being developed and implemented, including during their movement along the railway.
Известен комплекс КТСМ-02, который является системой автоматического контроля технического состояния (диагностики) подвижного состава, состоящей из подсистем обнаружения неисправностей буксовых узлов, колесных пар, тормозного и автосцепного оборудования, волочащихся деталей, нарушения бокового или верхнего габарита и др. Работа комплекса КТСМ-02 основана на преобразовании мощности ИК-излучения буксы (колеса) в цифровой сигнал и позволяет обнаружить в движущихся поездах вагоны с дефектами поверхностей катания колес в виде ползунов, наваров, выщербин, отколов обода и неравномерного проката, превышающие установленные в эксплуатации размеры. Кроме того, при движении поезда по контрольному участку пути осуществляется идентификация подвижных единиц, подсчет осей и вагонов с целью привязки диагностических сигналов к конкретным осям и стороне поезда, синхронизации работы отдельных подсистем, обеспечения информационного взаимодействия с системами централизованного контроля и управления, а также введение базы данных в электронном виде. Комплекс обеспечивает, в частности, исключение негативного влияния «человеческого фактора» на безопасность движения.The KTSM-02 complex is known, which is a system for automatic monitoring of the technical condition (diagnostics) of rolling stock, consisting of subsystems for detecting malfunctions of axlebox assemblies, wheelsets, brake and coupler equipment, dragging parts, violations of the lateral or upper dimension, etc. The operation of the KTSM- complex 02 is based on the conversion of the infrared radiation power of the axlebox (wheel) to a digital signal and allows detecting wagons with moving wheel defects in the form of sliders in moving trains ditch, crevices, spalls of the rim and uneven rolling, exceeding the dimensions established in operation. In addition, when a train moves along a control section of a track, identification of moving units is carried out, axles and cars are counted in order to link diagnostic signals to specific axes and side of the train, synchronize the operation of individual subsystems, ensure information interaction with centralized control and management systems, and also introduce a base data in electronic form. The complex provides, in particular, the elimination of the negative impact of the "human factor" on traffic safety.
Недостатки комплекса КТСМ-02 связаны прежде всего с использованием в его работе инфракрасного излучения, требующего наличия специального дорогостоящего оборудования, а также с установкой дополнительных сооружений по бокам железнодорожного пути, что затрудняет текущее обслуживание, т.е. уборку снега, подбивку щебня и др., особенно проводимых в автоматическом режиме.The disadvantages of the KTSM-02 complex are primarily associated with the use of infrared radiation in its operation, which requires special expensive equipment, as well as with the installation of additional facilities on the sides of the railway track, which complicates routine maintenance, i.e. snow removal, crushing of crushed stone, etc., especially carried out in automatic mode.
Из патента RU 89053 U1 известна система ранней диагностики подшипников буксовых узлов колесной пары движущегося поезда, содержащая, по меньшей мере, двенадцать приемников акустических сигналов, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом блока усиления, блок обработки, включающий последовательно соединенные полосовой фильтр, формирователь сигнала, аналого-цифровой преобразователь и амплитудный детектор, блок анализа, содержащий блок вычисления диагностических параметров, входы которого подключены к выходам амплитудного детектора, блок принятия решения и блок сравнения, включенный между блоком вычисления диагностических параметров и блоком принятия решения, блок задаваемых диагностических параметров, подключенный к третьему входу блока сравнения, блок памяти, блок выдачи информации, блок определения скорости поезда, выходом подключенный к соответствующему входу блока вычисления диагностических параметров и блока принятия решений, выходом соединенного с входом блока памяти и блока выдачи информации, последовательно соединенные база типов подвижного состава, блок определения типа подвижной единицы и счетчик подвижных единиц, выходом подключенный к соответствующему входу блок принятия решений, три магнитных датчика, счетчик колесных пар. При этом каждый из приемников размещен в отдельном боксе, его чувствительный элемент установлен на высоте расположения буксового узла колесной пары вагона движущегося поезда, боксы установлены равномерно вдоль полотна железной дороги на заданном участке пути, по меньшей мере, по шесть с каждой стороны железнодорожной колеи напротив друг друга, одна из сторон каждого бокса, обращенная к железнодорожному полотну, снабжена шторкой, механизм открывания которой расположен в самом боксе и подключен управляющим входом к выходу блока управления шторками боксов, в каждом боксе установлена система термостатирования, вход/выход которой соединены с выходом/входом блока управления системами термостатирования, причем первый и второй магнитные датчики установлены по разные стороны колеи на рельсах напротив первого и последнего приемника соответственно и выходами подключены к соответствующим входам блока определения типа подвижной единицы и счетчика колесных пар, выходом соединенного с соответствующими входами блока вычисления диагностических параметров, блока принятия решения, блока определения типа подвижной единицы и блока определения скорости движения поезда, третий магнитный датчик размещен на заданном расстоянии от последнего приемника акустического сигнала непосредственно на рельсе и выходом подключен к входу блока управления шторками боксов. Усилитель, блок обработки, блок анализа, счетчик колесных пар, блок задаваемых диагностических параметров, блок определения скорости, блок определения скорости поезда, счетчик подвижных единиц, блок определения типа подвижной единицы, база типов подвижного состава размешены в аппаратном помещении. Может быть дополнительно введен блок определения номера вагона, выходом подключенный к дополнительному входу счетчика поездных единиц, а также блок определения номера вагона, выходом подключенный к дополнительному входу счетчика поездных единиц. Эта известная система также как и описанная выше, имеет недостатки, прежде всего связанные со сложностью используемого технического оборудования, с неудобством его эксплуатации и обслуживания. Из-за большого зашумления, неизбежного в условиях эксплуатации железнодорожного транспорта, получаемая информация не всегда достоверна, т.к. основана на использовании акустических сигналов.From patent RU 89053 U1 there is known a system for early diagnostics of bearings of axlebox bearings of a wheel pair of a moving train, comprising at least twelve receivers of acoustic signals, the output of each of which is connected to the corresponding input of the amplification unit, a processing unit including a series-pass bandpass filter, a signal conditioner , an analog-to-digital converter and an amplitude detector, an analysis unit comprising a unit for calculating diagnostic parameters, the inputs of which are connected to the outputs of the amplitude d detector, decision block and comparison block, connected between the block for calculating diagnostic parameters and the block for decision, block of preset diagnostic parameters connected to the third input of the comparison block, memory block, block for issuing information, block for determining the speed of the train, the output connected to the corresponding input of the block calculating the diagnostic parameters and the decision-making unit, the output connected to the input of the memory unit and the information output unit, the base of types of rolling composition, a unit for determining the type of a moving unit and a counter of moving units, an output connected to the corresponding input decision block, three magnetic sensors, a wheel pair counter. In addition, each of the receivers is located in a separate box, its sensing element is installed at the height of the axle box assembly of the wheelset of the moving train carriage, the boxes are installed uniformly along the railroad track on a given section of the track, at least six on each side of the railway gauge opposite each other friend, one of the sides of each box, facing the railroad track, is equipped with a shutter, the opening mechanism of which is located in the box itself and is connected by a control input to the output of the control unit by the shutters of the boxes, in each box there is a thermostatic control system, the input / output of which is connected to the output / input of the control unit of thermostatic control systems, the first and second magnetic sensors installed on opposite sides of the track on the rails opposite the first and last receiver, respectively, and the outputs are connected to the corresponding inputs a unit for determining the type of a movable unit and a wheel pair counter connected to the corresponding inputs of a unit for calculating diagnostic parameters, a decision block A unit for determining the type of a mobile unit and a unit for determining the speed of a train, a third magnetic sensor is located at a predetermined distance from the last receiver of the acoustic signal directly on the rail and is connected to the input of the box shutter control unit by the output. An amplifier, a processing unit, an analysis unit, a wheel pair counter, a set of diagnostic parameters, a speed determination unit, a train speed determination unit, a moving unit counter, a unit for determining the type of rolling unit, a base of types of rolling stock are located in the equipment room. A block for determining the number of a car, connected to an additional input of the counter of train units, as well as a block for determining the number of a car, connected to an additional input of a counter of train units, can be additionally introduced. This known system as well as described above, has disadvantages, primarily associated with the complexity of the used technical equipment, with the inconvenience of its operation and maintenance. Due to the large noise that is inevitable in the conditions of operation of the railway transport, the information received is not always reliable, because based on the use of acoustic signals.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе является система комплексного диагностического контроля ходовых частей поездов, известная из патента RU 2428341 C, которая позволяет в процессе движения поезда контролировать состояние тележек, колесных пар и буксовых узлов. Эта известная система содержит установленные на путях узловые посты комплексного диагностического контроля ходовых частей поезда, каждый из которых включает систему ранней диагностики буксовых подшипников, систему измерения дефектов геометрии, профиля, параметров износа колес, систему контроля нарушений геометрии и линейной динамики вписывания тележек в путь и блок идентификации подвижных единиц, выходами подключенные к соответствующим входам перегонного концентратора, и информационные центры комплексного диагностического контроля, в состав каждого из которых входят автоматизированное рабочее место работника информационного центра, последовательно соединенные блок обработки, блок анализа и блок хранения информации. Линейный пункт теплового контроля ходовых частей поезда подключен к перегонному концентратору, который через станционный концентратор соединен с блоком обработки. Аппаратно-программные устройства автоматизированного рабочего места информационного центра подключены к блоку анализа, а также связаны с центральным обрабатывающим комплексом многоуровневой автоматизированной системы управления безопасностью движения, пунктом технического осмотра и аппаратно-программным устройством автоматического рабочего места поездного диспетчера. Использование этой известной системы позволяет повысить эффективность контроля ходовых частей поездов за счет осуществления оперативного контроля буксовых узлов и колес и ранней диагностике подшипников буксовых узлов. По результатам измерений система формирует отчет о каждом поезде, что позволяет выявлять не только аварийные состояния подшипников буксовых узлов, но и тенденции развития их дефектов.Closest to the technical nature of the claimed system is a system of integrated diagnostic control of the running gear of trains, known from patent RU 2428341 C, which allows the train to monitor the condition of bogies, wheelsets and axle boxes. This well-known system contains nodal posts for complex diagnostic monitoring of train running gears installed on the tracks, each of which includes an early diagnostics system for axlebox bearings, a system for measuring defects in geometry, profile, wheel wear parameters, a system for monitoring violations of geometry and linear dynamics of inscribing bogies into the track and block identification of mobile units, outputs connected to the corresponding inputs of the distillation concentrator, and information centers of a comprehensive diagnostic counter la, a part of each of which comprises a workstation employee information center sequentially connected processing unit, the analysis unit and storage unit. The linear point of thermal control of the running gears of the train is connected to a distillation concentrator, which is connected to the processing unit through a station concentrator. The hardware and software devices of the information center workstation are connected to the analysis unit and are also connected to the central processing complex of the multilevel automated traffic safety control system, the technical inspection point, and the hardware and software device of the train dispatcher workstation. The use of this known system allows to increase the efficiency of monitoring the running gears of trains due to the operational monitoring of axle boxes and wheels and early diagnosis of bearings of axle boxes. Based on the measurement results, the system generates a report on each train, which allows us to identify not only emergency conditions of axle box bearings, but also the development trends of their defects.
Основным недостатком этой известной системы является ограниченный состав контролируемых параметров ограниченного вида элементов подвески. Так, не охватывается, в частности, наличие трещин, состояние пружинных блоков, например скол пружин и т.д. Кроме того, использование акустических средств контроля приводит к получению недостоверной информации из-за большого зашумления, неизбежного в условиях эксплуатации железнодорожного транспорта. Наличие дополнительных сооружений по бокам железнодорожного пути затрудняет его текущее обслуживание, т.е. уборку снега, подбивку щебня и др., особенно проводимых в автоматическом режиме. Кроме того, в этой известной системе предусмотрена установка оборудования и контроль параметров подвески объектов железнодорожного транспорта только в пределах территории железнодорожной станции. При этом используемые в системе устанавливаемые средства потребляют большие электрические мощности, требуют постоянного текущего обслуживания, необходима прокладка большого числа кабелей связи.The main disadvantage of this known system is the limited composition of the controlled parameters of a limited type of suspension elements. So, in particular, the presence of cracks, the state of the spring blocks, for example, springs, etc., are not covered. In addition, the use of acoustic controls leads to inaccurate information due to the large noise, which is inevitable in the conditions of operation of railway transport. The presence of additional structures on the sides of the railway makes it difficult to maintain it, i.e. snow removal, crushing of crushed stone, etc., especially carried out in automatic mode. In addition, this known system provides for the installation of equipment and control of suspension parameters of railway objects only within the territory of the railway station. At the same time, the installed tools used in the system consume large electrical capacities, require constant current maintenance, and a large number of communication cables are required.
Изобретение направлено на устранение указанных выше недостатков, а именно на повышение безопасности объектов железнодорожного транспорта за счет обеспечения проведения объективного автоматизированного контроля за их техническим состоянием во время движения на любом участке пути с любой скоростью, также на повышение удобства эксплуатации используемого оборудования и снижение потребления используемой электроэнергии.The invention is aimed at eliminating the above disadvantages, namely, improving the safety of railway facilities by providing objective automated monitoring of their technical condition while driving on any part of the track at any speed, as well as improving the usability of the equipment used and reducing the consumption of used electricity .
Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что автоматизированная диагностическая система контроля технического состояния элементов подвески объектов железнодорожного транспорта в процессе их движения содержит средства диагностического контроля элементов подвески проходящих объектов железнодорожного транспорта, расположенные в любом месте вдоль полотна железнодорожной магистрали, и средства передачи информации, связанные с диспетчерским пунктом диагностического контроля, в состав которого входит информационный центр, снабженный средствами анализа, хранения и передачи информации. При этом средства анализа могут находиться и непосредственно рядом со средствами диагностического контроля. При этом средства диагностического контроля технического состояния элементов подвески проходящих объектов железнодорожного транспорта снабжены автономными источниками электропитания и выполнены в виде устройств автоматического считывания мгновенных значений сил воздействия колеса на рельс железнодорожного пути, каждое из которых включает размещенный под рельсом резервуар с жидкостью и с поршнем, передающим воздействие колес на жидкость, изменение давление которой считывается с помощью датчика давления, при этом герметичность резервуара обеспечивается посредством гибкой герметизирующей прокладки, размещенной в резервуаре и контактирующей с поршнем. Каждый из автономных источников электропитания включает П-образный магнитопровод, связанный с рельсом и имеющий вставку из постоянного магнита, а также генерирующую электрическую обмотку, причем две противоположные ветви П-образного магнитопровода направлены вверх к его головке, а одна из двух противоположных ветвей П-образного магнитопровода жестко прикреплена к рельсу, другая из двух противоположных ветвей П-образного магнитопровода размещена с зазором относительно головки рельса и на ней размещена генерирующая электрическая обмотка, вставка из постоянного магнита размещена на перемычке П-образного магнитопровода, соединяющей две его противоположные ветви, под подошвой рельса. Средство анализа информации, полученной посредством устройств автоматического считывания мгновенных значений сил воздействия колеса на рельс, выполнено с возможностью ее сравнения с типовыми усредненными данными, соответствующими определенным видам повреждений элементов подвески. Предпочтительно, чтобы диспетчерский пункт был расположен на железнодорожной станции и представлять собой персональный компьютер. Система может быть также снабжена средствами анализа информации, полученной с помощью устройств автоматического считывания мгновенных значений сил воздействия колеса на рельс железнодорожного пути, размещенными непосредственно на месте их размещения. Устройства автоматического считывания мгновенных значений сил воздействия колеса на рельс железнодорожного пути снабжены винтовым домкратом и шаровым силовводом, которые последовательно установлены между нижней поверхностью рельса и верхней поверхностью поршня. В устройствах автоматического считывания мгновенных значений сил воздействия колеса на рельс железнодорожного пути может быть использован или безынерционный, или малоинерционный датчик давления. В автономном источнике электропитания элементы П-образного магнитопровода выполнены из электротехнической стали. В автономном источнике электропитания две противоположные ветви П-образного магнитопровода могут быть параллельны друг другу и продольной оси поперечного сечения рельса. Расстояния, на которых предлагается размещать относительно друг друга устройства автоматического считывания мгновенных значений сил воздействия колеса на рельс железнодорожного пути, могут быть любыми и составлять, например, или 25, или 50, или 100 км. Место прикрепления одной из двух противоположных ветвей П-образного магнитопровода к рельсу может быть его шейка или его подошва.The specified technical result is ensured due to the fact that the automated diagnostic system for monitoring the technical condition of the suspension elements of railway objects in the process of their movement contains diagnostic diagnostic tools for the suspension elements of passing railway objects located anywhere along the railway line, and information transmission tools related with a dispatch center for diagnostic control, which includes information a center equipped with analysis, storage and transmission of information. In this case, the analysis tools can be located directly next to the diagnostic control tools. Moreover, the means of diagnostic monitoring of the technical condition of the suspension elements of passing objects of railway transport are equipped with autonomous power sources and are made in the form of devices for automatically reading the instantaneous values of the forces of the wheel's influence on the rail of the railway track, each of which includes a reservoir with liquid and a piston transmitting the impact wheels on a liquid, the pressure change of which is read using a pressure sensor, while the tightness of the tank is provided by means of a flexible sealing gasket located in the tank and in contact with the piston. Each of the autonomous power sources includes a U-shaped magnetic circuit connected to the rail and having an insert of a permanent magnet, as well as a generating electric winding, the two opposite branches of the U-shaped magnetic circuit pointing up to its head, and one of the two opposite branches of the U-shaped the magnetic circuit is rigidly attached to the rail, the other of the two opposite branches of the U-shaped magnetic circuit is placed with a gap relative to the rail head and a generating electric coil is placed on it TKA, insertion of a permanent magnet is placed on the bridge of the U-shaped magnetic circuit, connecting its two opposite branches, under the rail foot. The means for analyzing information obtained by means of automatic reading of instantaneous values of the forces of the wheel’s influence on the rail is made with the possibility of comparing it with typical averaged data corresponding to certain types of damage to the suspension elements. Preferably, the control center was located at the railway station and be a personal computer. The system can also be equipped with means for analyzing information obtained using devices for automatically reading the instantaneous values of the forces of the impact of the wheel on the rail of the railway track located directly at the place of their placement. Devices for automatically reading the instantaneous values of the forces of the impact of the wheel on the rail of the railway track are equipped with a screw jack and a ball power actuator, which are sequentially installed between the lower surface of the rail and the upper surface of the piston. In devices for automatically reading the instantaneous values of the forces of the impact of the wheel on the rail of the railway track, either inertialess or low-inertia pressure sensors can be used. In an autonomous power source, the elements of the U-shaped magnetic circuit are made of electrical steel. In an autonomous power supply, two opposite branches of a U-shaped magnetic circuit can be parallel to each other and to the longitudinal axis of the rail cross section. The distances at which it is proposed to place relative to each other devices for automatically reading the instantaneous values of the forces of the wheel on the rail of the railway track can be any and, for example, be 25, or 50, or 100 km. The place of attachment of one of the two opposite branches of the U-shaped magnetic circuit to the rail may be its neck or its sole.
Изобретение поясняется с помощью чертежей.The invention is illustrated using the drawings.
На фиг. 1 схематически показана автоматизированная диагностическая система контроля технического состояния элементов подвески объектов железнодорожного транспорта в процессе их движения, где поз. 1 обозначены контролируемые элементы подвески, поз. 2 обозначено устройство автоматического считывания мгновенных значений сил воздействия колеса на рельс железнодорожного пути, поз. 3 обозначен автономный источник питания, поз. 4 обозначено средство передачи полученной информации, поз. 5 обозначен диспетчерский пункт, в состав которого входит информационный центр, снабженный средствами анализа 6, хранения 7 и передачи информации 8.In FIG. 1 schematically shows an automated diagnostic system for monitoring the technical condition of the suspension elements of railway objects in the process of their movement, where pos. 1 designated controlled suspension elements, pos. 2 indicates a device for automatically reading the instantaneous values of the forces of the impact of the wheel on the rail, pos. 3 indicates an autonomous power source, pos. 4 indicates a means of transmitting the received information, pos. 5, a control room is designated, which includes an information center equipped with analysis tools 6, storage 7 and information transfer 8.
На фиг. 2 схематически изображено устройство 2 автоматического считывания мгновенных значений сил воздействия колеса на рельс железнодорожного пути, где поз. 9 обозначено колесо железнодорожного объекта, поз. 10 обозначен рельс, показаны винтовой домкрат 11, шаровый силоввод 12, резервуар (металлический цилиндр с жидкостью) 13, поршень 14, отвод 15, датчик давления 16, гибкая герметизирующая прокладка 17.In FIG. 2 schematically shows a device 2 for automatic reading of instantaneous values of the forces of action of a wheel on a rail of a railway track, where pos. 9 the wheel of a railway facility, pos. 10, a rail is indicated, a
На фиг. 3 схематически изображен автономный источник 3 электропитания, который включает П-образный магнитопровод 18, установленный на рельсе 10, вставка 19 из постоянного магнита, генерирующая электрическая обмотка 20. На фиг. 3 показан предпочтительный случай выполнения П-образного магнитопровода, когда две его противоположные ветви 21 и 22 параллельны друг другу и продольной оси поперечного сечения рельса 10, однако они могут быть и изогнутыми, но в любом случае они должны быть направлены вверх к его головке 23. Одна 21 из двух параллельных ветвей П-образного магнитопровода 18 жестко прикреплена к шейке 24 рельса 10, другая - 22 - размещена с зазором 25 относительно головки 23 рельса 10, и на ней размещена генерирующая электрическая обмотка 20, выполненная по типу обмотки трансформатора. Вставка 19, выполненная из постоянного магнита, размещена на перемычке 26 П-образного магнитопровода 18, соединяющей две его параллельные ветви 21 и 22, под подошвой 27 рельса 10.In FIG. 3 schematically depicts an autonomous power supply 3, which includes a U-shaped
Возможен вариант конструкции источника питания, при котором одна из ветвей 21 крепится не к шейке рельса 24, а непосредственно к подошве рельса 27.A possible design of the power source, in which one of the
Используется предлагаемая система следующим образом.The proposed system is used as follows.
При движении по рельсовому пути железнодорожного объекта, например вагона, различные элементы 1 его подвески находятся в режиме постоянных колебаний (вибраций). При этом каждый элемент 1 подвески вибрирует со своей частотой в зависимости от его массы и влияния соседних элементов. Эти вибрации в результате суммарно воздействуют на колесо 9 железнодорожного объекта, а через него на рельс 10 и далее через шаровой силоввод 12 и поршень 14 на жидкость внутри резервуара 13 и далее через отвод 15 на безынерционный или малоинерционный датчик давления жидкости 16, который воспринимает эти суммарные колебания (вибрации) и превращает их в электрические сигналы. Форма электрического сигнала повторяет форму сигнала результирующих мгновенных значений сил воздействия колеса 9 на рельс 10. Полученная информация может быть обработана на месте с помощью средств анализа (не показаны), т.е. сравнена с типовыми усредненными данными (усредненными формами сигналов), которые соответствуют определенным видам повреждений элементов подвески, а затем передана с помощью любых известных средств связи по назначению, например непосредственно в определенные системы автоматического контроля за движением железнодорожного транспорта на отдельных участках железной дороги в случаях экстренной ситуации, а также на диспетчерский пункт 5, где она может быть дополнительно проанализирована для принятия решения о ее дальнейшем использовании. Или же полученная информация, не обработанная на месте средствами анализа (в случае, если они отсутствуют на месте размещения устройств 2 автоматического считывания мгновенных значений сил воздействия колеса на рельс железнодорожного пути), с помощью любых известных средств связи передается на диспетчерский пункт 5 диагностического контроля, где в информационном центре она обрабатывается, сравнивается с типовыми усредненными данными (усредненными формами сигналов), которые соответствуют определенным видам повреждений элементов подвески, после чего решается вопрос о техническом состоянии элементов подвески. Полученная информация поступает на хранение в компьютер и далее по назначению, например дежурному оператору, или соответствующему ответственному лицу, или в определенные системы автоматического контроля за движением железнодорожного транспорта на отдельных участках железной дороги. В случае выявления аварийной ситуации полученная в любом месте информация может передаваться непосредственно машинисту поезда или дежурному по ближайшей станции.When moving along the rail track of a railway object, such as a car, various elements 1 of its suspension are in constant vibration (vibration) mode. Moreover, each element 1 of the suspension vibrates with its own frequency depending on its mass and the influence of neighboring elements. As a result, these vibrations act in total on the
Предлагаемый автономный источник 3 электропитания реализует получение электрической энергии за счет использования магнитной проницаемости движущихся колес объектов железнодорожного транспорта и магнитного поля постоянного магнита. Т.е., используется изменение напряженности магнитного поля при пересечении колесом объекта железнодорожного транспорта воздушного промежутка, в котором имеется магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом.The proposed autonomous power source 3 implements the production of electrical energy through the use of magnetic permeability of moving wheels of objects of railway transport and the magnetic field of a permanent magnet. That is, a change in the magnetic field is used when the wheel crosses the object of the railway transport of the air gap in which there is a magnetic field created by a permanent magnet.
Для этого создается цепь для магнитопровода (для магнитных силовых линий) с помощью элементов П-образного магнитопровода 18: противоположных ветвей 21 и 22, перемычки 26, постоянного магнита 19 и рельса 10. В этой цепи имеется воздушный зазор 25, имеющий слабую магнитную проницаемость.For this, a circuit is created for the magnetic circuit (for magnetic lines of force) using the elements of a U-shaped magnetic circuit 18:
При проезде объекта железнодорожного транспорта через предлагаемое устройство его колеса 9 попадают частично в указанный воздушный зазор 25 и улучшают тем самым его магнитную проницаемость. В результате получается изменяющийся по величине (по интенсивности) пульсирующий магнитный поток через систему элементов П-образного магнитопровода 18, т.е. ветвей 21 и 22, и перемычки 26. При этом в генерирующей электрической обмотке 20 будет наводиться электрическое напряжение, которое можно аккумулировать с помощью электрических конденсаторов большой емкости (не показаны), и в дальнейшем использовать накопленную электроэнергию для питания не только устройств автоматического считывания мгновенных значений сил воздействия колеса на рельс железнодорожного пути, используемых в заявляемой системе, но и в других различных электрических устройствах соответствующей мощности, в том числе для питания элементов автоматики железнодорожного транспорта. При этом следует заметить, что, поскольку при движении объектов железнодорожного транспорта связь его колес 9 с рельсами 10 сохраняется постоянно, то и периодическое перекрывание упомянутого воздушного зазора 25 колесами 9 также обеспечивается постоянно, и при возможном отклонении реборды колеса 9 влево или вправо от рельса напряжение все равно будет наводиться, обеспечивая надежную и эффективную работу по получению электроэнергии.When a railway object passes through the proposed device, its
Конструкция автономного источника 3 электропитания элементов автоматики железнодорожного транспорта, которая описана в заявке, проста и надежна, не требует постоянного обслуживания.The design of an autonomous source 3 of power supply for railway automation components, which is described in the application, is simple and reliable, does not require constant maintenance.
Для увеличения мощности вдоль железнодорожного пути целесообразно устанавливать несколько автономных источников 3 электропитания, выходы которых запараллеливаются, а получаемую электроэнергию можно направлять в общий накопитель энергии. Описанная в заявке конструкция автономных источников 3 электропитания позволяет устанавливать их как на один рельс, так и на оба рельса железнодорожного пути.To increase power along the railway, it is advisable to install several autonomous power sources 3, the outputs of which are parallelized, and the resulting electricity can be sent to a common energy storage. The design of autonomous power supply sources 3 described in the application allows them to be installed both on one rail and on both rails of a railway track.
Проведенные натурные испытания подтвердили надежную и эффективную работу как каждого из всех описанных выше устройств, используемых в заявляемой системе, так и всей системы в целом.Field tests have confirmed the reliable and efficient operation of both each of all the above devices used in the inventive system, and the entire system as a whole.
Полученные при испытаниях практические результаты достаточно хорошо согласуются с результатами, полученными ранее чисто теоретически и в лабораторных условиях, т.е. наглядно показывают обеспечение возможности считывания реальных мгновенных значений сил воздействия колеса на путь в процессе движения на любых реальных скоростях в любых реальных условиях и возможность контроля с их помощью состояния элементов подвески железнодорожных объектов. Практические испытания устройств в условиях Западно-Сибирской железной дороги показали, что они успешно работают в диапазоне температур окружающего воздуха от +40°C до -48°C и на скоростях от 1 км/час до 110 км/час (максимальная скорость ограничена только тем, что на данной магистрали железнодорожные поезда не ходят с большими скоростями). Теоретически снятие информации возможно на любых реальных скоростях, т.к. это обеспечивается быстродействием устройств, у которых время одного измерения составляет всего 16 микросекунд.The practical results obtained during testing are in good agreement with the results obtained previously purely theoretically and in the laboratory, i.e. clearly show the provision of the possibility of reading real instantaneous values of the forces of the wheel’s influence on the path during movement at any real speeds in any real conditions and the possibility of monitoring with their help the state of the suspension elements of railway objects. Practical tests of the devices in the conditions of the West Siberian Railway showed that they successfully operate in the range of ambient temperatures from + 40 ° C to -48 ° C and at speeds from 1 km / h to 110 km / h (the maximum speed is limited only by that on this highway railway trains do not run at high speeds). Theoretically, information can be taken at any real speed, because this is ensured by the speed of devices in which the time of one measurement is only 16 microseconds.
Следует также отметить, что параметры устройств, описанных в данной заявке, не зависят ни от каких-либо внешних условий, а их установка на магистрали не мешает ее текущему обслуживанию.It should also be noted that the parameters of the devices described in this application do not depend on any external conditions, and their installation on the highway does not interfere with its routine maintenance.
Установка описанных в заявке устройств может быть произведена на железнодорожных магистралях через некоторый любой промежуток, например через 100 или 50 или 25 км.Installation of the devices described in the application can be performed on the railroads at any any interval, for example, after 100, 50 or 25 km.
Кроме того, оборудование, которое используется в предлагаемой системе, устанавливаемое в местах снятия информации о текущем техническом состоянии элементов подвески проходящих железнодорожных объектов, потребляет мало электроэнергии и не создает дополнительных помех автоматизированным способам текущего обслуживания железнодорожного пути, кроме того, его эксплуатация не требует текущего обслуживания оборудования, устанавливаемого в местах снятия информации о текущем состоянии элементов подвески, т.е. оно пригодно для работы в необслуживаемом режиме работы.In addition, the equipment used in the proposed system, installed in places where information about the current technical condition of the suspension elements of passing railway facilities is taken, consumes little electricity and does not create additional interference with automated ways of routine maintenance of the railway, in addition, its operation does not require routine maintenance equipment installed in places where information on the current state of suspension elements is taken, i.e. It is suitable for maintenance-free operation.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015103903/11A RU2578620C1 (en) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | Automated diagnostic system for monitoring technical state of suspension elements of railway facilities |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015103903/11A RU2578620C1 (en) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | Automated diagnostic system for monitoring technical state of suspension elements of railway facilities |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2578620C1 true RU2578620C1 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015103903/11A RU2578620C1 (en) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | Automated diagnostic system for monitoring technical state of suspension elements of railway facilities |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2578620C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160236696A1 (en) * | 2013-10-04 | 2016-08-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Abnormality detection method for vehicle body tilt control device |
| RU169684U1 (en) * | 2016-11-15 | 2017-03-28 | Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Конструкторско-Технологический Институт Подвижного Состава" (Оао "Вникти") | Device for simulating the vertical impact of a wheel on a rail |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2350502C1 (en) * | 2007-09-24 | 2009-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инфотэкс Автоматика Телемеханика"-ООО "Инфотэкс АТ" | Device to adjust heat control hardware of rolling stock running gear |
| RU2428341C1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | System of complex diagnostic control over train rolling stock components |
| EP2402227A1 (en) * | 2010-06-07 | 2012-01-04 | DMA S.r.l. | A verification and measurement apparatus for railway axles |
| RU2460658C2 (en) * | 2007-05-22 | 2012-09-10 | Кнорр-Бремзе Зюстеме Фюр Шиненфарцойге Гмбх | Device and method for fault control of rolling stock unit running gear |
-
2015
- 2015-02-05 RU RU2015103903/11A patent/RU2578620C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460658C2 (en) * | 2007-05-22 | 2012-09-10 | Кнорр-Бремзе Зюстеме Фюр Шиненфарцойге Гмбх | Device and method for fault control of rolling stock unit running gear |
| RU2350502C1 (en) * | 2007-09-24 | 2009-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инфотэкс Автоматика Телемеханика"-ООО "Инфотэкс АТ" | Device to adjust heat control hardware of rolling stock running gear |
| RU2428341C1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | System of complex diagnostic control over train rolling stock components |
| EP2402227A1 (en) * | 2010-06-07 | 2012-01-04 | DMA S.r.l. | A verification and measurement apparatus for railway axles |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160236696A1 (en) * | 2013-10-04 | 2016-08-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Abnormality detection method for vehicle body tilt control device |
| US9771087B2 (en) * | 2013-10-04 | 2017-09-26 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Abnormality detection method for vehicle body tilt control device |
| RU169684U1 (en) * | 2016-11-15 | 2017-03-28 | Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Конструкторско-Технологический Институт Подвижного Состава" (Оао "Вникти") | Device for simulating the vertical impact of a wheel on a rail |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Falamarzi et al. | A review on existing sensors and devices for inspecting railway infrastructure | |
| Weston et al. | Perspectives on railway track geometry condition monitoring from in-service railway vehicles | |
| Sun et al. | Rail corrugation inspection by a self-contained triple-repellent electromagnetic energy harvesting system | |
| Tanaka et al. | Application of axle-box acceleration to track condition monitoring for rail corrugation management | |
| CN110789566B (en) | Track defect monitoring method and monitoring equipment based on axle box acceleration signal | |
| CN110806324A (en) | Wheel polygon abrasion detection method based on rail displacement and data acquisition equipment | |
| Vinberg et al. | Railway applications of condition monitoring | |
| Zhao et al. | Continuous monitoring of train parameters using IoT sensor and edge computing | |
| Kundu et al. | A review on condition monitoring technologies for railway rolling stock | |
| Chang et al. | Dynamic performance evaluation of an inspection wagon for urban railway tracks | |
| Hoelzl et al. | On-board monitoring for smart assessment of railway infrastructure: A systematic review | |
| Lingamanaik et al. | Using instrumented revenue vehicles to inspect track integrity and rolling stock performance in a passenger network during peak times | |
| RU2578620C1 (en) | Automated diagnostic system for monitoring technical state of suspension elements of railway facilities | |
| Kostrzewski | Analysis of selected acceleration signals measurements obtained during supervised service conditions–study of hitherto approach | |
| RU2428341C1 (en) | System of complex diagnostic control over train rolling stock components | |
| RU2667808C1 (en) | Method of acoustic-emission diagnostics of critical parts of freight-car trucks at operation | |
| RU89053U1 (en) | THE SYSTEM OF EARLY DIAGNOSTICS OF BEARING BEARINGS BEARING UNITS OF WHEEL PAIRS OF MOVING TRAIN "ACOUSTIC SYSTEM PACK" | |
| Barman et al. | Condition monitoring of NFR trains with measurements from a single wayside 3D vibration sensor | |
| Shaikh et al. | State-of-the-art wayside condition monitoring systems for railway wheels: A comprehensive review | |
| RU2437090C1 (en) | Method of assessing state of railway track | |
| Chowdhry et al. | Development of a smart instrumentation for analyzing railway track health monitoring using forced vibration | |
| Larsson | Enhanced Condition Monitoring of Railway Vehicles using Rail-mounted Sensors. | |
| WO2013095174A1 (en) | System for diagnostic monitoring of pairs of wheels of rolling stock | |
| Shadfar et al. | An index for rail weld health assessment in urban metro using in-service train | |
| RU2578005C1 (en) | Post integrated control of axle box defects of units and wheels of moving cars |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170206 |