Глава 23. Системи контролю стану рухомого складу, що рухається

Загальні відомості. Колісні пари, взаємодіючи з рейками, визначають напрямок руху рухомих одиниць і служать ланкою передачі навантажувальних впливів. Статичні і динамічні навантаження від кузова рухомого складу на колісну пару і назад передаються через буксові вузли (букси), що представляють собою підшипники ковзання або кочення. Оскільки ці елементи в значній мірі визначають умови безпеки руху, то до них пред’являються високі вимоги щодо якості металу, технологія їх виготовлення та геометричним розмірами.

Одним з основних критеріїв оцінки якості буксових вузлів є їх температура в процесі руху поїзда. Нормальним вважається перевищення температури букси над температурою навколишнього середовища на (7 – 12)º С при сталому тепловому режимі. Якщо перевищення 20º С і більше, то це є ознакою ненормальної роботи буксового вузла, і потрібно його профілактика або ремонт.

Для автоматизації контролю температури буксових вузлів по ходу поїзда розроблений прилад виявлення букс, що гріються, ПОНАБ. Проте створення автономних технічних засобів для контролю окремих елементів рухомого складу не ефективно. Оскільки контроль стану елементів рухомого складу зазвичай виконують в одному місці, наприклад на підходах до великих станцій, то доцільно використовувати комплексний принцип збору і обробки інформації, реалізуючи однотипні операції обробки даних за допомогою загального комплекту апаратури. Різними будуть лише пристрої попереднього формування сигналів, що надходять від відповідних датчиків. Цей принцип покладений в основу комплексної дистанційно-інформаційної системи виявлення перегрітих букс, нерівностей поверхонь коліс і частин, які волочаться, з централізованою обробкою інформації, що отримала назву ДИСК-БКВ-Ц і має в своєму складі підсистеми ДИСК-Б, ДИСК-К і ДИСК-В для виконання зазначених вимірювань і попередньої обробки сигналів, а також ДИСК-Ц для централізації отриманих результатів.

Підсистема ДИСК-Б, виявляє перегріті букси, є базовою і функціонально закінченою, тобто може функціонувати самостійно. Інші можуть працювати лише спільно з нею і доповнюють її можливості. Підсистеми ДИСК-К і ДИСК-В є пристроями попереднього формування сигналів про наявність дефектів коліс і частин, які волочаться. Інформація з їхніх висновків об’єднуються, передається на лінійні пункти контролю ЛПК, приймається і обробляється апаратурою ДИСК-Б. Цей взаємодіючий комплекс ДИСК-БКВ дозволяє оператору лінійного пункту контролю отримувати інформацію про стан контрольованих вузлів поїзда, що наближається, оцінювати її і приймати рішення про обмеження її швидкості або зупинки.

Для збору інформації на центральних пунктах контролю ЦПК, наприклад пунктах технічного обслуговування рухомого складу ПТО або ПКТО, використовують підсистему ДИСК-Ц. Вона являє собою комплекти приймально-передавальної апаратури і об’єднує в одному місці інформацію з декількох лінійних пунктів контролю, що дає можливість оператору центрального поста приймати більш обгрунтовані рішення про технічний стан контрольованих елементів і необхідності зупинки поїзда. Централізація інформації, як правило, проводиться в межах ділянки безупинного руху поїзда, а відстань між лінійними пунктами контролю 30 – 35 км.

Структура системи ДИСК-БКВ-Ц і принцип її дії. Апаратура лінійного пункту контролю системи (рис. 23.1) складається з перегінної і станційної частин, взаємодіючих по лінії місцевого зв’язку (ЛМЗ), довжина якої до 10 км. Постове обладнання ПО розміщується на перегоні поблизу зони датчиків в спеціальному опалювальному приміщенні, а станційне СО – в пунктах технічного огляду вагонів або приміщеннях ДСП.

Колійні датчики підсистеми ДИСК-Б вловлюють теплове випромінювання букс рухомого потягу. Датчиками підсистеми ДИСК-К служать вібраційні перетворювачі, а частини вагонів або вантажів, яки волочаться, виявляють механічні датчики підсистеми ДИСК-В.

При відсутності поїзда пристрої ДИСК-БКВ-Ц знаходиться в черговому режимі і сигнали від датчиків не сприймають. Підготовка їх до роботи здійснюється в міру наближення поїзда. При цьому на пульті оператора ПО лінійного пункту контролю ЛПК включається світлова сигналізація про наявність потягу в зоні контролю. Оскільки виявлені в рухомі поїзді дефекти повинні бути локалізовані, то до складу перегінної апаратури входять датчики Д1 – Д5, що фіксують прохід осі, а також схеми їх рахунку і відмітки вагонів. Це дає можливість отримувати конкретну інформацію про місця розташування виявлених дефектів у складі.

Попередньо оброблена інформація з перегону по лінії місцевого зв'язку пересилається на станцію, де розшифровується і реєструється друкуючим пристроєм. У складі апаратури обробки сигналів є порогові елементи, що дозволяють встановлювати рівні сигналів, починаючи з яких інформація реєструється. Якщо рівень прийнятого сигналу перевищує гранично допустиме значення, то поза його реєстрації виробляється сигнал “Тривога”, інформує оператора про несправності. Одночасно світловий покажчик СП, встановлений у дорозі на підході до станції, який інформує машиніста про наявну в поїзді несправність.

На рис. 23.1 прийняті наступні позначення: КУНН, КУНП – комплекти пристроїв непарного і парного напрямів; Пер.К, ПК – передавальний і прийомний комплекти відповідно; ЦПК – центральний пункт контролю.

Колійне обладнання. Основними елементами в підсистемі ДИСК-Б є колійні камери, які встановлюють в точці контролю по дві з кожної сторони (рис. 29.3.2). Оптичні осі лівої НКЛО і правої НКПО основних камер орієнтовані на задні по ходу руху поїзда стінки корпусів букс під кутом 13º до осі колії, а допоміжні (НКЛВ і НКМЗ) – на подступічних частини коліс з зовнішнього боку перпендикулярно осі колії.

Рис. 23.1 ДИСК-БКВ-Ц. Апаратура лінійного пункту контролю

(Альбом)

Рис. 23.2 Колійне обладнання підсистеми ДИСК-Б (Альбом)

У колійних камерах розміщені чутливі приймачі теплової енергії, які вловлюють теплові інфрачервоні сигнали від буксових вузлів вагонів і локомотивів. Сприйняті теплові сигнали перетворюються в електричні сигнали, посилюються підсилювачами теплових сигналів ПТС, на виходах яких формуються імпульси, амплітуди яких пропорціійні температурі букс.

Датчики ВД1 – ВД6 входять у підсистему ДИСК-К і служать для виявлення дефектів коліс по колу катання. Їх встановлюють з внутрішньої сторони рейок. Ці датчики є віброперетворювачі інерціоної дії. Сигнали датчика обробляються вібраційним підсилювачем ВУ, на виході якого формуються постійного струму з амплітудою, пропорційної максимальній амплітуді вібрації.

Колійні датчики підсистеми ДИСК-В (ДГ) являють собою пристрої механічної оцінки нижньої частини габариту рухомого складу. Елементи, що виходять за габарит, взаємодіють з поворотними щітками датчика, пов'язаними з контактними або магнітоелектричними перетворювачами. В зоні проходу коліс зазвичай використовують електромагнітні перетворювачі, а для оцінки решти частин габариту – електроконтактні. Габарит контролюється в зонах 1700 мм по обидві сторони від осі колії на висоті 50 – 60 мм від рівня головки рейки (ФСПГ – формувач сигналу порушення габариту).

В якості датчика наближення поїзда і перебування його в зоні контролю використовується електронна педаль (ЕП), яка представляє собою коротке рейкове коло тональної частоти частотою 5000 Гц. Вона подає команду підготовки перегінного обладнання до роботи і контролює знаходження поїзда на ділянці довжиною 50 м. Відсутність ізолюючих стиків і відносно висока частота робить її незалежною від наявних основних рейкових кіл на ділянки, і застосованих видах тязі. Елементи електронної педалі (генератор і приймач) розміщують в колійній коробці, а колійне імпульсне реле – на стійції в приміщенні перегінного пункту (КНП – схема контролю наявності поїзда).

Проходження осей рухомого складу контролюється за допомогою датчиків П1 – П5 (педалей) з відповідними схемами формування імпульсів рахунку осей ФІРО. Датчики, встановлені на певній відстані один від одного, фіксують знаходження коліс в конкретних точках контрольної зони, що дає можливість визначати напрямок руху поїзда, а також зчитувати осі і число вагонів у поїзді.

Постове обладнання. Попередню обробку сигналів, отриманих від підлогових датчиків, забезпечує комплект апаратури, розміщений в приміщенні перегінного поста контролю. Для обміну інформацією між цим комплектом і пристроями станції по лінії місцевого зв’язку з використанням апаратури передачі даних (АПД) організовано сім прямих каналів і один зворотний, які займають частотний діапазон 1890 – 3150 Гц. Прямі канали спеціалізовані за видами інформації: ВД – наявність рухомих частин; ДК – рівень динаміки колеса; ТЛ – теплові сигнали рівнів нагріву лівих букс; ТП – те ж правих букс; КП – наявність поїзда на ділянці контролю; О – відмітка полічених осей; ОВ – сигнали позначки вагонів. Зворотний канал використовується для управління роботою перегінного поста при його тестуванні з пульта оператора станції.

Електронна педаль фіксує наближення поїзда за 10 – 15 м до зони установки датчиків. Сигнал з входу формувача контролю наближення переводить перегінні обладнання в режим контролю і по каналу КП на станцію посилається сигнал про наявність поїзда на ділянці контролю.

При русі поїзда по зоні контролю колійні камери оцінюють температуру букс і передають в блок підсилювачів сигнали відповідної амплітуди. У цьому блоці вони оцінюються за рівнями і посилюються для передачі на станцію по каналах ТЛ і ТП. При цьому виділяється більше з двох значень, що відносяться до однієї осі.

Сигнали про проходять над педалями осях після їх перетворення в імпульсну форму передаються на станцію по каналу О. Підрахунок осей ведеться реверсивними лічильниками блоку-відмітчика вагонів ОВ. При проходженні першої осі вагона лічильники починають працювати в режимі підсумовування. В паузі до вступу на педалі другого візка реверсивні лічильники перемикаються в режим віднімання, тобто після проходу вагона лічильники повертаються в нульовий стан, і формується сигнал проходу вагона (відмітка вагона) ОВ, який передається на станцію по каналу ОВ.

Стан поверхонь кочення коліс контролюється послідовно парами датчиків ВД1, ВД2, ВД3, ВД4 і ВД5, ВД6. Вихідні сигнали цих датчиків через вібраційні підсилювачі записуються у відповідні комірки пам’яті. Після проходу колеса над усіма датчиками записані рівні сигналів порівнюються, і в комірку пам'яті записується більший з них, який далі передається на станцію по каналу ДК.

При виявленні рухомих частин датчик підсистеми ДИСК-В формує відповідний сигнал, який передається на станцію по каналу ВД.

Таким чином, при русі поїзда в контрольній зоні інформація про виміряні параметри і сигнали її прив’язки до конкретних осях і вагонам передаються на станції по всіх каналах паралельно.

Після проходження поїзда і звільнення рейкового кола ЕП пристрої виробляють сигнал КП (кінець поїзда). Пристрої повертаються в початковий стан після тестування перегінної апаратури, в процесі якої перевіряється її працездатність.

Станційне обладнання. До складу станційного обладнання лінійного пункту контролю системи ДИСК-БКВ входить приймальний блок апаратури передачі даних, схеми перетворення, рахунки та обробки сигналів, друкувальний пристрій, пульт оператора, а також блок формування тестових команд і передачі їх на перегін по зворотному каналу. При вступі поїзда на ділянку контролю по каналу КП приймається сигнал фіксується лічильником поїздів для подальшого формування двійково-десяткового номера перевіреного поїзда.Імпульси рахунку осей і вагонів приймаються по каналах О і ОВ і також записуються відповідними лічильниками.

Сигнали про динаміку коліс і про температуру правих і лівих букс приймаються в аналоговій формі, тобто у вигляді імпульсів постійного струму з амплітудою, пропорційної вимірюваним параметрам. Для перетворення цих сигналів у двійковий код використовують аналого-цифрові перетворювачі АЦП. З урахуванням особливостей схем перетворення, а також можливостей друкуючого пристрою виміряні параметри записуються цифрами від 01 до 39.

Прийняті сигнали ДК, ТЛ, ТП і ВД попередньо оцінюються пороговим пристроєм, який “дозволяє” роботу АЦП і формує команду запису прийнятих сигналів в записуючий пристрій тоді, коли хоча б один з них перевищує значення встановленого порога. Одночасно з кодами, відповідними значеннями виміряних параметрів, в нього записується номер осі з виявленою несправністю. Сигнали з амплітудою нижче порогів не сприймаються і не фіксуються.

За сигналами ОВ ведеться запис числа перевірених вагонів в лічильник вагонів, розрахований на запис 399 номерів. При отриманні сигналу проходу вагона на вхід пристрою, що запам’ятовує подається команда, роздільна зчитування з нього інформації з наступним записом її на стрічку друкувального пристрою. У системі використовується малогабаритне друкувальний пристрій МДП, забезпечує друк рядка з 16 десяткових цифр за 40 мс. Дані видаються на друк у міру готовності МДП. На стрічці друкуються рівні виміряних параметрів, відповідні їм номера осей і вагонів та інформація про типи букс. Друкування відбувається циклічно в міру проходу вагонів.

Після звільнення поїздом контрольного ділянки по сигналу КП в лічильнику поїздів формується двійково-десятковий код порядкового номера проконтрольованого поїзда, який також виводиться на друк. На друк виводяться і результати тестової перевірки пристроїв.

Централізований збір інформації з ЛПК. Для збору інформації на центральному пункті контролю технічного стану рухомого складу використовується підсистема ДИСК-Ц. До її складу входять апаратура центрального пункту контролю та розподілені по станціях передають комплекти. Обмін даними здійснюється по виділених каналах зв’язку.

Організовуються два зустрічних тракту для обміну сигналами між ЛПК центральним пунктом. По одному передаються дані контролю, а з іншого - команди управління.

При відсутності поїздів на ділянках контролю канали переводяться в режим службових телефонних переговорів, а при вступі поїзда на ділянку контролю – в режим передачі інформації. Після проходу першого вагону контрольованого поїзда по сигналу ОВ схема перетворювача лінійного пункту ЛПК формує і передає по прямому каналу зчитану інформацію. Пристрої центрального пункту ЦПК приймають цю інформацію і виводять її на друк. Інформація про подальші вагони передається аналогічно. Після проходу поїзда передавальний комплект формує його номер і поточний час закінчення контролю. Після їх виведення на друк канал знову переводиться в режим телефонних переговорів.

Один комплект передавальних пристроїв лінійного пункту розрахований на передачу інформаційних сигналів з двох зон контролю лінійного пункту парного і непарного напрямків в результаті їх об’єднання в один пакет. Розшифровка сигналів здійснюється прийомним комплектом ЦПК.

Якщо в будь-якому поїзді виявлено аварійне значення параметра, то одночасно з печаткою на пульті управління оператора включається світлова та звукова сигналізація “Тривога” та зазначається номер вагона відповідного поїзда. Підсистема ДИСК-Ц дозволяє виконати тестову перевірку периферійних пристроїв по командам з пульта, а також контролювати стан апаратури в режимі перевірки “на себе”.

Апаратура підсистеми ДИСК-Ц дозволяє передавати інформацію по прямому каналу на відстань до 400 км.

Комплекс технічних засобів КТСМ-01 призначений для модернізації, яка знаходиться в експлуатації апаратури виявлення перегрітих букс ПОНАБ-3 шляхом заміни стійки апаратури та стійки передавальної перегінного обладнання ПОНАБ-3 на технічні засоби КТСМ-01.

В якості станційного устаткування КТСМ-01 використовуються засоби автоматизованої системи контролю рухомого складу АСК ПС, до складу яких входять концентратор інформації КІ-6М і автоматизоване робоче місце оператора лінійного поста контролю АРМ ЛПК (персональна ЕОМ типу IBM PC), при цьому один КІ-6М забезпечує прийом інформації від чотирьох КТСМ-01. АРМ ЛПК підтримує функції мовного оповіщення і включення сигналізації. При централізованому варіанті (збір інформації з декількох пунктів контролю) інформаційну взаємодію КТСМ-01 з АРМом центрального поста контролю здійснюється через мережу передачі даних на базі концентраторів інформації КИ-6М.

Склад КТСМ-01

До складу комплексу входять:

1. Блок сполучення БСУ-П, призначений для забезпечення електричного узгодження ланцюгів напільного і силового обладнання апаратури ПОНАБ-3 і периферійного контролера ПК-02;

2. Контролер периферійний ПК-02, що представляє собою пристрій з мікропроцесорним керуванням і що є основним пристроєм комплексу, що виконує всі «інтелектуальні» функції з обробки сигналів підлогового обладнання і передачі даних;

3. Технологічний пульт ПТ-2, призначений для діалогового тестування і налаштування комплексу та підлогового обладнання обслуговуючим персоналом в процесі технічного обслуговування, використання технологічного пульта дозволяє практично відмовитися від застосування контрольно-вимірювальних приладів і значно спростити проведення регламентних робіт з обслуговування перегінного обладнання;

4. Датчик температури зовнішнього повітря;

5. Комплект монтажних приладдя (сполучних кабелів);

6.Комплект експлуатаційних документів.

Основные технические характеристики КТСМ-01

КТСМ-01 забезпечує:

• виявлення перегрітих букс з температурою шийок осей вище 70 С, не менше - 96%;

• виявлення перегрітих букс з температурою шийок осей вище 140 С, не менше - 99%;

Діапазон швидкостей руху поїздів по ділянці контролю від 5 км / год до 200 км / год.

Загальна кількість вагонів у контрольованому поїзді - до 200.

Кількість осей у вагоні - до 32.

Кількість рівнів квантування теплового сигналу - 70.

Передача (приймання) інформації здійснюється методом частотної маніпуляції зі швидкістю 1200 біт / с по двухпроводной фізичної лінії зв'язку довжиною до 30 км або виділеному каналу тональної частоти з 4-х або 2-х дротяним закінченням. Виявлення несправної букси проводиться як за величиною теплового рівня щодо температури боковини візка, так і по відношенню теплового рівня корпусу букси до середнього значення інших теплових рівнів від букс цього боку вагона.

Додатково КТСМ-01 здійснює:

• визначення нагріву шківів в пасажирських вагонах;

• визначення середнього теплового рівня на кожну сторону поїзда з метою контролю роботи теплових трактів;

• відновлення лічильника вагонів у разі збою по одному з датчиків рахунку осей;

• визначення типу рухомої одиниці (локомотив, пасажирський вагон, вантажний вагон);

• визначення мінімальної швидкості проходу контрольованого поїзда;

• підрахунок загальної кількості осей у поїзді;

• автоматичну і дистанційну діагностику роботи всіх складових частин комплексу та підлогового обладнання;

• контроль температури зовнішнього повітря;

• накопичення і зберігання інформації про проконтрольованих поїздах при відмові каналу зв'язку з подальшою передачею накопиченої інформації після відновлення.