ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте»
Н.Н. Титова, П.В. Иванов
КОМПЛЕКС ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ КТСМ-02
Москва – 2013г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ…………………………………………………………..3
2. ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ НАГРЕВА БУКС ПОДВИЖНОГО СОСТАВА………………………........................................................5
3. СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПУНКТОВ КОНТРОЛЯ…………….6
15. РАБОЧИЙ ЭКРАН АРМ ЛПК………………………………………………………..31
16. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА (АСК ПС) …………………………………………………………………48
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
АПД – аппаратура передачи данных.
АРМ – автоматизированное рабочее место.
АСК ПС – автоматизированная система контроля подвижного состава.
БУНК – блок управления напольными камерами.
ДИСК – дистанционная информационная система контроля.
ДТНВ – датчик температуры наружного воздуха.
ИБП – источник бесперебойного питания.
КИ – концентратор информации.
КТСМ – комплекс технических средств модернизированный.
ЛПК – линейный пункт контроля.
ММК – модуль микроконтроллера.
НК – напольная камера.
РЦ – рельсовая цепь.ПК – периферийный контроллер.
ПТ – пульт технологический.
ПТО - пункт технического осмотра.
ПО – программное обеспечение.
СПД – сеть передачи данных.
УКП – устройство контроля питания.
УПСТ – устройство преобразования сигналов токовое.
УПСЧ – устройство преобразования сигналов частотное.
МФДО – модуль формирования сигналов от датчиков счета осей.
МФРЦ – модуль формирования сигналов рельсовой цепи наложения РЦН.
ЭП – электронная педаль.
ПК – 05 - блок периферийного контроллера.
CУ – согласующее устройство.
МК – узел микроконтроллера.
МГР – М – модуль гальванической развязки.
МЦМК - модуль центрального микропроцессора.
МДС – модуль дискретных сигналов.
МУС -модуль управления сигналами МУС.
МИП - модуль источника питания.
МКК - модуль контроля коммутации.
ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ НАГРЕВА БУКС ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Таблица 1
Тип средств
контроля
Год разработки
Год освоения производства
Год окончания производства
Элементная база
ПОНАБ-2
1967
1969
1973
Лампово-полупро-
водниковая
ПОНАБ-3
1969
1973
1985
Диодно-транзисторная
ДИСК-БТ
1978
1986
2002
ИМС малой и средней интеграции
ДИСК-2БТ
1989
1996
Микропроце-
сорная СССР (РФ)
КТСМ-01
1994
1998
2001
Микропроце-
сорная (импортная)
КТСМ-01Д
1999
2001
То же
КТСМ-02БТ
2001
2003
То же
Западные образцы
Серед. 50г. 7788 SERVO
70г. 8808 SERVO
90г. 8000 SERVO
Необходимость внедрения
1)Увеличение скоростного режима движения поездов.
2)Увеличение безопасности движения поездов.
3)Увеличение нагрузки на ось вагонов.
СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПУНКТОВ КОНТРОЛЯ
Схема размещения оборудования представлена на рис. 1.
Рис.3.
ПТО – пункт ТО ( массовая погрузка, выгрузка, полный ремонт вагонов);
ПКТО – пункт контрольно – технического осмотра ( участков станции, где имеется безостановочный пропуск и частичная замена узлов вагонов)
КП – контрольный пункт промеж. Станции, визуальный осмотр.
АППАРАТУРА ПОНАБ-3
Аппаратура ПОНАБ-3 построена по принципу систем телесигнализации и реализует наиболее распространенный в мировой практике способ контроля исправности буксовых узлов железнодорожного подвижного состава по уровню инфракрасной энергии, излучаемой корпусом буксового узла в окружающее пространство. На рисунке 4 приведена структурная схема аппаратуры ПОНАБ-3. В аппаратуре ПОНАБ-3 сообщение о наличии и расположении перегретой буксы в поезде передается только в момент ее обнаружения. Применение такого способа передачи сообщений позволило в значительной степени повысить помехозащищённость аппаратуры за счет резкого снижения объемов передаваемой информации на один поезд.
Устройство автоконтроля ПОНАБ-3 обеспечивают выдачу на регистрирующее устройство информации о результатах проверки аппаратуры после прохода каждого поезда через участок контроля.
Рис.4.
В состав напольного оборудования входят: напольная камера левая НКЛ, напольная камера правая НКП, датчики прохода колес Д1—Д3, рельсовая цепь наложения РЦН и 2 соединительные муфты СМ.
Каждая напольная камера размещается с внешней стороны рельса под углом 13° к оси пути и содержит узконаправленную оптическую систему, приемник инфракрасного излучения (болометр), предварительный усилитель сигналов, запирающую заслонку и другие элементы конструкции.
Оптическая система напольной камеры ориентируется в зону встречи ее с корпусом буксового, узла (зона стробирования), выбираемую в промежутке между датчиками Д1 и Д2.
Датчики Д1—Д3 устанавливаются с внутренней стороны одного из рельсов и вырабатывают электрические сигналы при проходе колесных пар подвижных единиц в зоне их размещения. Расстояния от напольной камеры до датчика Д1 и между датчиками Д1—Д2 выбираются из условия обеспечения требуемой зоны стробирования, а между датчиками Д1 и ДЗ — из условия обеспечения работы устройства распознавания физических подвижных единиц.
Сигналы от датчиков подаются через соединительные муфты СМ к устройствам постового оборудования
Рельсовая цепь наложения предназначена для выработки команд управления в момент появления и удаления поезда из зоны контроля ПОНАБ-3 и размещается вблизи напольных камер.
Постовое оборудование ПОНАБ-3 включает в себя блок управления БУ, 2 усилителя сигналов от букс. У (правой и левой сторон), 2 устройства логической обработки сигналов от букс УЛОС, 2 формирователя сигналов от датчиков прохода колес ФС1 и ФС2, блок отметчика вагонов БОВ, блок управления передачей БУП, блок запоминающего устройства БЗУ, блок счета вагонов БСВ, электронный передатчик кода ЭПК. и передатчик частотно-модулированных сигналов ПЧМС.
Блок БУ вырабатывает сигналы управления работой напольных камер, блока БУП и других устройств аппаратуры при проходе поезда по участку контроля и формирует программу сигналов для автоматической проверки исправности устройств после удаления поезда с участка контроля.
Усилители У обеспечивают необходимое усиление сигналов от букс, поступающих на их входы с предварительных усилителей. Сигналы с выходов усилителя поступают на входы УЛОС, где их логически обрабатывают для выделения сигналов от перегретых букс.
Формирователь ФС1 предназначен для выработки строб-сигнала на время прохода каждой колесной пары между датчиками Д1 и Д2, а также для формирования сигнала на блок БОВ в момент прохода колесной пары над датчиком Д1.
Формирователь ФС2 вырабатывает и подает на вход блока БОВ сигналы в момент прохода колесных пар над датчиком ДЗ.
Блок БОВ распознает при движении поезда по сигналам с датчиков Д1 и ДЗ физические подвижные единицы независимо от их осности и вырабатывает сигнал отметки прохода физической единицы в момент, когда последняя колесная пара подвижной единицы находится над датчиком ДЗ.
Блоки БУП. БЗУ, БСВ, ЭПК и ПЧМС входят в состав аппаратуры передачи данных. Блок БСВ предназначен для подсчета числа вагонов, прошедших по участку контроля Функции управления работой передающей части АПД выполняет блок БУП. Блок ЭПК формирует кодовые комбинации при передаче информации и посылает их на вход ПЧМС. Блок БЗУ согласует скорости поступления сигналов на АПД и передачи кодовых комбинаций в канал связи.
В состав станционного (регистрирующего) оборудования входит приемник частотно-модулированных сигналов Пр ЧМС, электронный приемник кода ЭПрК, блок контроля БК, печатающее устройство ПУ, пульт оператора ПО и устройства сигнализации УС, устанавливаемые у дежурного по станции.
Электронный приемник кода предназначен для приема кодовых комбинаций и выдачи их на печатающее устройство.
Блок БК. контролирует уровень сигнала в канале связи и наличие поезда на участке размещения напольного оборудования, а также управляет работой схемы пульта оператора.
АППАРАТУРА КТСМ - 01
Массовое распространение комплексов (КТСМ-01) технических средств для модернизации аппаратуры ПОНАБ началось предприятием «НПЦ Инфотэкс» (Екатеринбург) совместно с железными дорогами с 1999 года. Применение КТСМ–01 для модернизации ПОНАБ-3 было эффективно, так как в условиях ограниченных средств железных дорог на замену основных фондов позволило при минимальных затратах за счет модернизации электронной части перегонного и постового оборудования получить новое качество, присущее техническим средствам 4-го поколения, продлить срок полезного использования ПОНАБ-3.
При модернизации сохраняется напольное и силовое оборудование штатных средств контроля, при этом на перегонном посту взамен функциональных стоек устанавливаются периферийные контроллеры (ПК-02), а на примыкающих станциях линейных постов контроля организуются автоматизированные рабочие места с уникальным программным обеспечением (АРМ ЛПК). Разработанный в 1991г «НПЦ Инфотэкс» для систем передачи данных линейных предприятий (СПД ЛП) шестиканальный концентратор информации типа КИ-6М используется как для подключения АРМ ЛПК, так и для объединения КТСМ (включая ПОНАБ-3 и ДИСК-БТ) в систему централизованного контроля АСК ПС. К одному АРМ ЛПК подключается до 4 перегонных комплексов КТСМ.
АППАРАТУРА КТСМ – 01 Д
Наряду с массовой модернизацией ПОНАБ-3 все острее становилась проблема «старения» аппаратуры ДИСК-Б и поэтому в 2001 году был освоен выпуск более совершенной аппаратуры КТСМ-01Д. Это более универсальный комплекс, который обеспечивает возможность модернизации аппаратуры как ДИСК-Б, так и ПОНАБ-3. Использование современных вычислительных и коммуникационных средств повлекло за собой разработку новых алгоритмов диагностики буксовых узлов и заторможенных колесных пар, анализа диагностической информации и оценки работоспособности низовых систем контроля. Рассмотрим основные особенности семейства технических средств КТСМ.
Как известно, в аппаратуре контроля нагрева букс ПОНАБ-КТСМ-01, ДИСК-КТСМ-01Д и ДИСК2 приемники инфракрасного (ИК) излучения ориентированы, как утверждают разработчики из УО ВНИИЖТ, на поверхность крышки буксового узла и частично на верхнюю цилиндрическую (попутную относительно движения поезда) часть корпуса буксы. Трехмерная геометрическая модель для определения зоны корпуса буксы, сканируемой болометром при проходе колесной пары представлена на рис. 6.
Рис.6.
Результаты натурного эксперимента, в котором лазер имитировал «взгляд» приемника инфракрасного излучения напольной камеры, показывают, что при проходе колесной пары ориентированный стандартным образом приемник инфракрасного излучения фактически сканирует, в основном, смотровую крышку и частично крепительную крышку буксы, при этом наиболее нагретая часть – корпус буксы не попадает в зону обзора.
Проведенные ведущими инженерами НПЦ «Инфотэкс» исследования показали, что ориентация на крышку недостаточно информативна ввиду сложности юстировки оптики, удаленности приемника ИК и меньшего нагрева крышки, чем у корпуса буксы. Полученные выводы говорят о том, что в качестве зоны тепловой диагностики подшипников целесообразно использовать корпус буксы, так как приемник инфракрасного сигнала получал бы более мощный сигнал, который пропорционален температуре нагрева наружных колец подшипников. Поскольку верхняя часть корпуса буксы может быть не доступна для прямого сканирования (эта зона частично закрыта рамой тележки или открытыми бортами платформ), то целесообразно использовать наиболее нагретую - нижнюю доступную часть корпуса буксы.
АППАРАТУРА КТСМ - 02
Результаты исследований и анализ зарубежных решений по ИК диагностике буксовых узлов позволили НПЦ «Инфотэкс» предложить для аппаратуры 5-го поколения более совершенный вариант ориентации болометра с установкой напольной камеры прямо на подошву рельса, реализованный в новой модели КТСМ-02. Модель, демонстрирующая зону обзора буксы приемника ИК-излучения при ориентации напольной камеры в КТСМ-02 представлена на рис. 7.
Рис.7.
При ориентации приемника ИК-излучения на нижнюю цилиндрическую часть корпуса буксы в сечении между передним и задним подшипниками с креплением напольной камеры непосредственно к подошве рельса как в аппаратуре КТСМ-02Б, обеспечивается: формирование более мощного (в 1,5…1,8 раза) теплового сигнала; стабильность положения напольной камеры c приемником ИК-излучения относительно корпуса буксы; наименьшее расстояние до поверхности корпуса буксы; исключение ложных показаний аппаратуры на рабочий нагрев шкивов и редукторов привода подвагонных генераторов, на прямое и отраженное от букс излучение солнца.
БУКСОВЫЙ УЗЕЛ
Буксовым узлом называется устройство с подшипниками, обеспечивающее трансформацию вращательного движения колесной пары в поступательное перемещение вагона, с минимальным сопротивлением.
Общий вид колесной пары с буксовым узлом приведен на рис.8.1.
Рис.8.1.
Буксовый узел и его основные детали представлены на рис. 8.2.
Рис. 8.2.
Корпус буксы (3) предназначен для размещения элементов буксового узла и смазки. Конструкция корпуса буксы определяется схемой опирания рамы тележки на буксовый узел.
Лабиринтное кольцо(4) и лабиринтная часть (5) корпуса, образуя четырехкамерное бесконтактное уплотнение, препятствуют вытеканию смазки из буксы и попаданию в нее механических примесей.
Крепительная крышка (7) фиксирует наружные кольца подшипников и герметизирует корпус буксы с наружной стороны.
Смотровая крышка (10) предназначена для осмотра на пунктах технического обслуживания переднего подшипника и контроля состояния смазки, а также обеспечения обточки колесной пары без демонтажа букс.
Роликовые подшипники (1 и 2) являются главной составной частью буксового узла, а все остальные элементы предназначены для обеспечения их надежной работы.
Общий вид роликовых подшипников приведен на рис.8.3.
Рис. 8.3.
Опыт эксплуатации буксовых узлов показал, что главными причинами выхода их из строя (отказов) являются допускаемые нарушения технологии при подборе и монтаже роликовых подшипников на шейку оси, а также несовершенства элементов корпуса буксы.
Рис.8.4.
На рис.8.4. приведен алгоритм (последовательность) монтажа буксового узла с роликовыми подшипниками при прессовой посадке. С целью повышения работоспособности буксовых узлов у современных вагонов они выполняются с кассетными подшипниками полной заводской сборки. Сущность кассетного буксового узла состоит в том, что он выполняется из нескольких частей: адаптера; полимерной износостойкой вставки на адаптер и кассетного подшипникового узла.
Кассетный подшипниковый узел представляет собой готовую к установке конструкцию, отрегулированную на заводе-изготовителе, заправленную смазкой и снабженную внутренними уплотнениями. Он имеет меньшие размеры и массу (55 кг), чем типовой буксовый узел (105 кг), а также требует меньшее количество смазки на заправку узла.
2019-11-22
3158
Обсуждений (0)
