способ обнаружения заторможенных колесных пар рельсового подвижного состава при движении

Формула изобретения

Способ обнаружения заторможенных колесных пар рельсового подвижного состава при движении, основанный на регистрации мощности ИК-излучения от элементов колес в пределах стробирующего импульса датчика фиксации прохода колесных пар, расположенного в одном сечении с приемником ИК-излучения, ориентированным под углом 90° к оси пути, и сравнении амплитуд тепловых сигналов от элементов колес по меньшей мере одной оси, отличающийся тем, что, с целью распознавания случаев повышенного нагрева ободьев, дисков и ступиц колес при служебном торможении поезда от случаев блокировки колесных пар при возникновении неисправности тормозного оборудования, находят минимумы тепловых сигналов в пределах строб-импульсов, измеряют в сечении этих минимумов текущие значения амплитуд тепловых сигналов, по результатам сравнения которых с наперед заданным значением и формируют сигнал тревожной сигнализации на остановку поезда для проверки состояния тормозного оборудования.

Описание изобретения к патенту

Известны способы и устройства для обнаружения заторможенных колесных пар движущегося подвижного состава, основанные на преобразовании инфракрасного (ИК) - теплового излучения от нагретых элементов колес в электрические сигналы с последующим сравнением этих так называемых тепловых сигналов с допускаемыми в эксплуатации предельными (пороговыми) значениями.

Так, например, в устройстве для бесконтактного обнаружения перегретых букс для реализации этого способа [1] используется две дополнительные камеры с приемниками ИК-излучения, ориентированными на зоны сопряжения ступиц с дисками колес под углом 90 градусов к оси пути (фиг.1). При движении колесной пары в поле зрения этих камер попадают сначала обод колеса, диск, ступица колеса, затем снова диск и обод колеса. При колодочном торможении, наиболее распространенном в подвижном составе Российских железных дорог, естественно, самую высокую температуру нагрева имеют ободья (бандажи) и примыкающие к ним зоны сопряжения дисков колес - от 300 до 600°С, что значительно выше динамического диапазона приемо-усилительных трактов устройств обнаружения перегретых букс (100-150°С).

Поэтому в известных устройствах используется стробирование тепловых сигналов от колес движущегося подвижного состава с использованием датчика счета осей (ДСО) с фиксацией прохода центра оси колесной пары, при котором инфракрасное излучение от чрезмерно нагретых ободьев (бандажей) колес исключается из процедуры анализа тепловых сигналов, при этом на пороговые устройства пропускались лишь фрагменты тепловых сигналов от дисков и ступиц колес лишь в течение времени действия стробирующего импульса (фиг.2 и 3).

В качестве справки следует отметить, что при разработке аппаратуры ДИСК-БТ (1998 г.) с двумя дополнительными напольными камерами, ориентированными на ступицы колес, авторы ставили задачу создания альтернативного (резервного) канала контроля нагрева буксовых узлов. В действительности оказалось, что нагрев ступиц колес даже при кратковременном торможении подвижного состава (фиг.1) в несколько раз превосходит потенциально возможный их нагрев при неисправных буксовых подшипниках (фиг.4). По этой причине по тепловым сигналам от дисков и ступиц колес дополнительных напольных камер с приемниками ИК-излучения стало возможным обнаруживать лишь нагрев элементов колес, связанный с торможением подвижного состава.

Так, например, в известной аппаратуре обнаружения перегретых букс типа ДИСК-БТ (ДИСК-2БТ) вспомогательные напольные камеры с приемниками ИК-излучения, ориентированными на зону сопряжения ступиц с дисками колес, предназначены фактически лишь для обнаружения заторможенных колесных пар, что и подтверждено в дополнении к руководству по эксплуатации аппаратуры [2]. Сущность реализованного в этих устройствах способа заключается в сравнении амплитуд тепловых (ИК) сигналов от обоих колес одной оси за время действия стробирующего импульса от датчика прохода колес. Колесная пара считается заторможенной, если максимальные значения амплитуд тепловых сигналов от дисков и ступиц левого и правого колес одной оси превышают заданный пороговый уровень. Поскольку у заторможенной колесной пары наиболее высокие температуры нагрева имеют ободья (бандажи) и диски колес, то максимальные, измеренные устройством значения совпадают с границами стробирующих импульсов (см. фиг.2 и 3), что не позволяет распознать в каком случае нагрев колес связан со служебным торможением, а в каком случае - с неисправностью тормозной системы и блокировкой колесной пары из-за неполного отпуска тормозов после отправления со станции или самопроизвольного срабатывания тормозов вагона в пути следования.

В первом случае срабатывание тревожной сигнализации является ложным, а во втором случае - обоснованным, требующим остановки поезда для осмотра тормозного оборудования и устранения возникшей в эксплуатации неисправности.

Недостатком известных способов и устройств обнаружения заторможенных колесных пар движущегося поезда является принятие решения о заторможенной колесной паре по максимальным амплитудам тепловых сигналов от дисков и ступиц колес одной колесной пары в зоне контроля, то есть в пределах стробирующего импульса, ограниченного зоной действия датчика фиксации прохода колесной пары в поле зрения ПК-приемника излучения. Чем больше продолжительность движения колесной пары в заторможенном состоянии, тем выше температуры ободьев, дисков и ступиц колес, соответственно больше и амплитуды тепловых сигналов на границах строба, которые и принимаются во внимание. На фиг.2 приведена осциллограмма теплового сигнала от колес в результате служебного торможения: из термограммы видно, что прогреты только ободья колес и прилегающие к ним диски, а ступицы имеют относительно низкую температуру (тепловой сигнал без явно выраженных ограничений по амплитуде с глубоким провалом по центру стробирующего импульса).

На фиг.3 приведена термограмма теплового сигнала от явно заторможенной колесной пары: видно, что кроме прогрева ободьев, также прогреты и диски, и ступицы колес (характерный двугорбый вид теплового сигнала - на краях вершинки сигнала имеют даже ограничения по динамическому диапазону приемо-усилительного канала как следствие чрезмерного нагрева ободьев колес). При неточной ориентации приемника ИК-излучения на контрольную зону ступицы колеса или при использовании датчиков фиксации прохода колес, формирующих боле длинный импульс строба, наряду со ступицей колеса в строб попадает более нагретая приободная часть диска, что в известной аппаратуре с формированием сигнала тревожной сигнализации по максимальному значению теплового сигнала в границах строб-импульса (Umax 1) приводит к ложным показаниям системы контроля, в том числе и на рабочий нагрев колес при служебном торможении - результат измерения получается завышенным по отношению к «холодной» ступице (Umin 1).

При реализации известного способа сравнения максимальных амплитуд тепловых сигналов от двух колес одной оси в стробе ДСО невозможно распознать, связан ли повышенный нагрев диска и ступицы колеса с неисправностью тормозов (неполный отпуск тормозов при отправлении со станций, затянут авторегулятор, утечки воздуха из подводящих трубок и др.) или с нагревом ступиц колес при служебном, регулировочном и, чаще всего, остановочном торможении поезда, что приводит к ложному срабатыванию средств контроля и необоснованной остановке поезда.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе обнаружения заторможенных колесных пар рельсового подвижного состава при движении, основанном на регистрации мощности ИК-излучения от элементов колес в пределах стробирующего импульса датчика фиксации прохода колесных пар, расположенного в одном сечении с приемником ИК-излучения, ориентированным под углом 90 градусов к оси пути, и сравнении амплитуд тепловых сигналов от элементов колес по меньшей мере одной оси с целью распознавания случаев повышенного нагрева ободьев, дисков и ступиц колес при служебном торможении поезда от случаев блокировки колесных пар при возникновении неисправности тормозного оборудования, находят минимумы тепловых сигналов в пределах строб-импульсов, измеряют в сечении этих минимумов текущие значения амплитуд тепловых сигналов, по результатам сравнения которых с наперед заданным значением и формируют сигнал тревожной сигнализации на остановку поезда для проверки состояния тормозного оборудования.

Согласно предлагаемому способу обнаружения заторможенных колесных пар движущегося подвижного состава с целью снижения ложных показаний на рабочий нагрев элементов колес (дисков и ступиц) одной или нескольких колесных пар вагона (локомотива) при служебном торможении поезда предлагается производить измерения текущих значений амплитуд в сечении перехода теплового сигнала через минимум (см. фиг.2 и 3). При этом, чем больше продолжительность движения колесной пары в заторможенном состоянии, тем больше амплитуда сигнала в сечении минимума функции (сравни Umin 2 и Umin 1 на фиг.2 и 3), что является более надежным критерием оценки неисправности тормозного оборудования подвижного состава в сравнении с известными способами.

Источники информации

1. SU 704846 А1, 27.12.1979.

2. Аппаратура автоматического обнаружения перегретых букс на ходу поезда (ДИСК-Б). Лозинский С.Н., Трестман Е.Е., Алексеев А.Г. Автоматика, телемеханика и связь, №2, 1986, с.18-21.