Автоматическая система диагностического контроля температуры буксовых узлов подвижных единиц железнодорожного транспорта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автоматическая система диагностического контроля температуры буксовых узлов подвижных единиц железнодорожного транспорта

1. Состав системы и ее назначение

поезд станционный перегонный колесо

Система АСДК-Б предназначена для замены устаревших комплексов ПОНАБ и ДИСК. Обеспечивает автоматическое выявление перегретых буксовых узлов в проходящих поездах. В отличие от предыдущего оборудования, аналогичного по функциональному назначению, система АСДК-Б позволяет достичь более высокой достоверности результатов контроля буксовых узлов, обеспечить улучшение условий и повышение производительности труда обслуживающего персонала.

По своим техническим характеристикам соответствует лучшим зарубежным аналогам.

В состав системы АСДК-Б входят.

Камеры напольные (инфракрасные измерители температуры).

В комплект входит четыре камеры. Две камеры для контроля температуры корпусов букс (БП, БЛ) и две камеры для контроля температуры подступичных частей колес (СП, СЛ).

Датчики прохода колес для синхронизации работы перегонного оборудования. В комплект входит три датчика прохода колес типа ДПД-01 (ДПК1, ДПК2, ДПК3).

Стойка управления перегонным оборудованием, содержащая микропроцессорный контроллер для управления работой перегонного оборудования, обработки полученных данных и подготовки их для передачи на станционный пульт контроля и сигнализации, источник бесперебойного питания перегонного оборудования, блок обогрева входных окон камер напольных.

Датчик температуры окружающей среды для автоматической адаптации работы перегонного оборудования к изменению температуры окружающей среды.

Станционный пульт контроля и сигнализации, предназначенный для отображения, хранения и документирования данных, поступающих от перегонного оборудования, формирования оптических и акустических сигналов тревоги.

Аппаратура канала передачи данных, обеспечивающая обмен данными и командами между станционным и перегонным оборудованием по выделенной двухпроводной линии связи.

Схема размещения составных частей системы АСДК-Б представлена на рисунке 1.

2. Краткая характеристика составных частей системы

2.1 Камера напольная

Камера напольная обеспечивает преобразование инфракрасного (ИК) излучения контролируемой поверхности буксы в электрический сигнал. В качестве приемника ИК излучения применен фотодетектор на основе селенида свинца, охлаждаемый двухкаскадным термоэлектрическим охладителем. Примененный в камере напольной системы АСДК-Б приемник ИК излучения отличается высокими фотоэлектрическими характеристиками и высокой эксплуатационной надежностью, так как изготавливается из материала и по технологии, которые хорошо освоены отечественными специализированными предприятиями.

Особенности камеры напольной:

Высокое быстродействие приемника ИК излучения (постоянная времени не более 30 мкс) снимает проблемы контроля скоростных поездов, движущихся со скоростью более 250 км/ч, и временного "ослепления" камер напольных после попадания в поле зрения мощных источников излучения (например, солнца).

Наличие охлаждаемой поверхности (не менее, чем на 60 єС ниже температуры окружающей среды) позволило создать в камере напольной низкотемпературный опорный уровень с температурой от 20 до 30 градусов ниже температуры окружающей среды и решить проблему автоматической калибровки аппаратуры по встроенному в камеру калибровочному излучателю. Вследствие этого, камера напольная АСДК-Б является измерителем собственной температуры буксовых узлов в отличие от камеры комплексов ПОНАБ, ДИСК, КТСМ, контролирующей нагрев буксовых узлов по превышению потока излучения поверхности буксового узла над потоком излучения опорной поверхности (рамы вагона, корпуса тележки), температура которой лишь приблизительно равна температуре окружающего воздуха.

Автоматическая калибровка (самокалибровка) камеры напольной АСДК-Б способствует высокой точности измерения температуры системой АСДК-Б, исключая влияние на результаты измерений таких факторов, как изменение температуры окружающей среды, загрязнение входного окна объектива камеры напольной, уход параметров приемника ИК излучения и электро-радиоэлементов за счет старения и других факторов.

Быстродействующий калибровочный узел на основе элемента Пельтье и высокоточный алгоритм экстраполяции обеспечивает автоматическую калибровку камеры напольной от температуры окружающей среды до температуры +100 єС за время менее 1 минуты с формированием в памяти постового контроллера калибровочной таблицы с шагом 1 єС.

Встроенные датчики вырабатывают сигналы о состоянии камеры напольной при программном самотестировании аппаратуры АСДК-Б.

Камера напольная АСДК-Б в отличие от камер комплексов ПОНАБ, ДИСК, КТСМ не требует термостатирования (обогрева) внутренней полости даже при температурах от минус 40 єС до минус 50 єС.

Электронные блоки камеры напольной АСДК-Б выполнены на современной элементной базе по технологии поверхностного монтажа.

Камера напольная АСДК-Б имеет встроенный вторичный источник питания, который обеспечивает высокоэффективную развязку по цепям питания.

Аэродинамическая форма корпуса камеры АСДК-Б обеспечивает защиту внутренней полости от попадания мелких частиц, пыли, капель дождя, снега.

Камера напольная АСДК-Б снабжена дополнительным внешним кожухом для защиты от солнечной радиации и снежных заносов. Для защиты от снежных заносов на внешнем кожухе в области входного окна камеры напольной расположены пленочные нагревательные элементы.

Малые габариты камеры напольной позволяют осуществлять различные варианты установок без выполнения трудоемких операций по изменению расстояния между шпалами или замене шпал.

Конструкцией камеры напольной АСДК-Б предусмотрена установка на корпус входного окна объектива визирной трубки с полупроводниковым лазерным излучателем. Визирная трубка, обеспечивая визуализацию положения центра поля зрения камеры напольной в пространстве предметов, значительно упрощает операцию ориентации камеры напольной в нужную точку. Визирная трубка входит в состав поставляемого оборудования.

2.2 Датчик прохода колес

Достоверность результатов контроля буксовых узлов достигается как за счет высокой точности измерения температуры поверхности контролируемого узла, так и за счет высокой точности определения границ контролируемой зоны.

Высокая точность определения границ контролируемой зоны обеспечивается специально разработанным для системы АДК-Б дифференциальным позиционным датчиком ДПД-01.

Датчик реагирует на момент прохода оси колеса над осью симметрии датчика. Его реакция не зависит от скорости поезда (в диапазоне скоростей от 0 до 300 км/ч), диаметра колеса и расстояния поверхности датчика от поверхности катания рельса.

Погрешность фиксации момента прохождения оси колесной пары над осью симметрии датчика не более 10 мм.

Точность датчика обеспечивает высокоточное измерение скорости прохождения каждой оси поезда и безошибочное распознавание типа подвижной единицы по вычисленным межосевым расстояниям.

Конструкция узла крепления датчика обеспечивает надежное крепление датчика к подошве рельса с обеспечением развязки от воздействия ударов и вибраций.

2.3 Стойка управления перегонным оборудованием

Стойка управления перегонным оборудованием системы АСДК-Б обеспечивает непрерывное функционирование перегонного оборудования в основном режиме - режиме автоматического контроля буксовых узлов и вспомогательном, сервисном режиме - режиме технического обслуживания аппаратуры комплекса.

В состав стойки управления перегонным оборудованием входят:

блок вторичных преобразователей сигналов;

микропроцессорный программируемый контроллер с модемом 1200 (ISA);

источник бесперебойного питания с аккумуляторным блоком;

блок обогрева входных окон камер напольных;

плата сигнализации - индикаторная плата для визуального контроля состояния перегонного оборудования.

В режиме автоматического контроля буксовых узлов стойка управления перегонным оборудованием обеспечивает:

Самотестирование постовой аппаратуры с диагностикой неисправностей;

Автоматическую калибровку каналов измерения с проверкой работоспособности аппаратуры при подаче питания на перегонное оборудование и периодически в процессе эксплуатации.

В процессе эксплуатации автоматическая калибровка может осуществляться непосредственно перед проходом каждого поезда, при наличии сигнала о приближении поезда (о заходе поезда на предыдущий блок-участок), или после прохода поезда, по специальному алгоритму (в этом случае сигнал о приближении поезда не требуется);

Измерение параметров проходящего поезда - скорость, число подвижных единиц с указанием типа подвижной единицы и числа осей в ней, собственные (абсолютные) значения температур корпусов букс и подступичных частей колёс в градусах Цельсия с привязкой к стороне поезда, порядковому номеру подвижной единицы с головы поезда и номеру оси в вагоне. Обработка полученных данных в темпе прохода поезда для выявления аварийных и приближающихся к аварийному состоянию буксовых узлов;

Формирование и передачу на станционный пульт контроля и регистрации результатов анализа состояния поезда в квазиреальном масштабе времени;

Программно-управляемый контроль работоспособности перегонного оборудования с помощью встроенного в контроллер имитатора прохода поезда. Контроль работоспособности напольного оборудования осуществляется на всех этапах прохода поезда. В случае обнаружения неисправностей перечень неисправностей отображается в итоговой информации о прошедшем поезде на станционном пульте контроля и сигнализации и на индикаторах платы сигнализации стойки управления перегонным оборудованием.

2.4 Станционный пульт контроля и сигнализации

Станционный пульт контроля и сигнализации содержит

системный блок на базе центрального процессора типа Pentium;

встроенный модем 1200 (PCI), обеспечивающий взаимодействие станционного пульта с перегонным оборудованием;

цветной графический монитор с высоким разрешением для отображения визуальной информации;

клавиатуру с двуязычной маркировкой клавиш (кириллица - латиница) для ввода информации;

скоростной девятиигольчатый матричный принтер для автоматической печати отчетов о работе системы АСДК-Б;

источник бесперебойного питания для обеспечения работы системного блока и монитора в течение от 5 до 10 минут с момента отключения сетевого питания и для защиты аппаратуры от резких перепадов напряжения сети.

Станционный пульт обеспечивает:

Выдачу на постовое оборудование команд и данных, а также дистанционное управление постом в сервисном режиме;

Приём от постового оборудования данных о результатах контроля поезда и контроля работоспособности перегонного оборудования;

Оповещение о результатах контроля в виде цветного отображения на экране монитора и звукового сигнала через акустические колонки;

Управление внешними сигнализирующими устройствами (речевой информатор, знак"V");

Изготовление твёрдой копии (печать) отчётного документа о работе системы;

Накопление, хранение и предоставление для просмотра данных о результатах контроля произвольно выбранного поезда за последние 30-40 суток (не менее).

Размещено на http://www.allbest.ru/

3. Основные параметры системы АСДК-Б

3.1 Условия эксплуатации

- Питание от двух силовых фидеров (основного и резервного):

переменное напряжение промышленной частоты (50±1) Гц - () В;

- Рабочая температура окружающей среды

для напольного оборудования от минус 45 єС до +55 єС,

для постового оборудования от +1 єС до +40 єС,

для станционного оборудования от +10 єС до +35 єС.

3.2 Основные технические характеристики

диапазон скоростей контролируемых поездов от 5 до 250 км/ч;

число подвижных единиц в поезде до 200;

максимальное число поездов, проходящих зону контроля в сутки до 240;

время готовности к работе после подачи питающего напряжения не более 3 мин;

измерение температуры в єС с шагом 1 єС;

диапазон измеряемых температур от t окр. среды до + 101 єС;

погрешность измерения температуры не более 2 єС;

выявляемость перегретых буксовых узлов не менее 95 %;

дальность передачи информации по двухпроводной физической линии связи или выделенному каналу тональной частоты с 4-х или 2-х проводным окончанием не менее 30 км.

3.3 Габаритные размеры

Камера напольная (без солнцезащитной крышки)

длина не более 240 мм,

диаметр (без кабельного ввода) не более 200 мм;

Стойка управления перегонным оборудованием

длина не более 590 мм,

ширина не более 402 мм,

высота не более 1370 мм

3.4 Масса и срок службы

Камера напольная не более 13 кг;

Стойка управления не более 130 кг.

Средний срок службы - 10 лет.

4. Возможности системы АСДК-Б

Система АСДК-Б обеспечивает:

Автоматическое определение уровней тревог - Тревога 0, Тревога 1 Тревога 2 в єС в зависимости от измеренной температуры окружающей среды в соответствии с установленным для данного пункта контроля допустимым уровнем температуры условного нагрева подшипников бусы (шейки оси).

Автоматическую оценку состояния буксового узла не только по измеренной температуре корпуса (в єС), но и по превышению температуры корпуса каждого буксового узла над средним значением температур корпусов буксовых узлов вагона соответствующей стороны поезда.

В темпе прохода поезда определение типа подвижной единицы и оценку состояния буксовых узлов локомотива по пороговым значениям, установленным для тяговых подвижных единиц.

Диагностический контроль работоспособности аппаратуры непосредственно перед проходом каждого поезда и вывод информации о работоспособности аппаратуры совместно с выводом информации о состоянии проконтролированных узлов на монитор станционного пульта контроля и сигнализации.

Определение мгновенной скорости каждой оси проходящего поезда и выдачу на экран монитора станционного пульта графика изменения скорости поезда при проходе пункта контроля.

Автоматическую дистанционную диагностику перегонного оборудования и дистанционное управление перегонным оборудованием (включение обогрева входных окон камер напольных, изменение пороговых уровней - Тревога 0, Тревога 1 Тревога 2 и др.).

Накопление и хранение информации о проконтролированных поездах при отказе канала связи с дальнейшей передачей информации после ее восстановления.

Подключение охранной и пожарной сигнализации.

Диалоговое тестирование и настройку системы АСДК-Б с помощью встроенного в стойку управления перегонным оборудованием технологического пульта с многострочным ЖКИ-индикатором.

Контроль фидеров питания, автоматическое переключение на работоспособный фидер питания, переход на питание от аккумуляторных батарей при переходе с фидера на фидер и в случае временной неисправности двух фидеров.

5. Модифицированный вариант системы АСДК-Б

В настоящее время успешно завершены заводские испытания камер напольных АСДК-БМ с креплением к подошве рельса и начаты их эксплуатационные испытания. Эти камеры по электрическим цепям полностью взаимозаменяемы с камерами напольными серийного варианта АСДК-Б.

В новой конструкции использованы основные конструкторские и схемотехнические решения, которые показали высокую надежность и оправдали себя в штатной аппаратуре системы АСДК-Б. Это:

- охлаждаемый фотодетектор ИК излучения на основе селенида свинца,

- электроприводы на основе бесколлекторных двигателей постоянного тока,

- приемно-усилительный тракт.

Разработаны и изготовлены два варианта камер напольных с креплением к подошве рельса:

- с вертикальным положением оптической оси по отношению к плоскости рельса (аналогично камере Vertical Look Scanner фирмы Servo Corporation of America);

- с наклонным положением оптической оси по отношению к плоскости рельса (аналогично камере Advanced Concept Scanner - той же фирмы).

Эти камеры напольные так же, как и упомянутые камеры фирмы Servo Corporation, а также вариант КТСМ-02 имеют известные преимущества в эксплуатации перед камерами напольными, устанавливаемыми на фундамент вдоль железнодорожного полотна. В то же время камеры напольные АСДК-БМ превосходят камеры фирмы Servo Corporation и КТСМ-02 за счет:

- измерения собственной (абсолютной) температуры объекта, а не превышение уровня нагрева над уровнем нагрева рамы вагона;

- отсутствия эффекта "Sky shot", т.е. ложных тревог при прохождении подвижных единиц некоторых типов, когда в поле зрения камеры напольной, измеряющей температуру относительно рамы вагона, попадает участок холодного неба;

- более высокого быстродействия, а следовательно, возможности обеспечить более точный контроль поездов, движущихся со скоростью превышающей 150 км/ч;

- наличия автокалибровки, а, следовательно, более высокой точности измерения температур.

Поставщик системы АСДК-Б - ОАО "Прожектор" г. Малин, Украина обеспечивает комплексную поставку аппаратуры, включая ЗИП, КМЧ и, по желанию Заказчика, специальный металлический контейнер для размещения постового оборудования и монтажа радиотехнической аппаратуры.

Размещено на Allbest.ru