close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2337031

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 337 031
(13)
C1
(51) МПК
B61K 9/12
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007103790/11, 31.01.2007
(72) Автор(ы):
Кучинский Константин Иванович (RU),
Патерикин Владимир Иванович (RU),
Плотников Сергей Васильевич (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
31.01.2007
(45) Опубликовано: 27.10.2008 Бюл. № 30
(54) СПОСОБ МОНИТОРИНГА ИЗНОСА ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ КОЛЕСА
2 3 3 7 0 3 1
R U
коррелируют полученные результаты измерений с
линейной скоростью перемещени колесной пары и
производ т окончательное вы вление дефектов
колеса.
В
результате
создан
полностью
автоматизированный метод мониторинга износа
поверхности колеса, с помощью которого можно
проводить точные измерени в широком диапазоне
скоростей
движени железнодорожного
транспорта. 7 ил.
Страница: 1
RU
C 1
C 1
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ
(57) Реферат:
Изобретение
относитс к
области
измерительной техники и может быть использовано
дл автоматизированного контрол технического
состо ни колесной пары рельсового подвижного
состава в процессе его эксплуатации. Способ
мониторинга износа поверхности катани колеса
железнодорожной колесной пары основан на
измерении вертикальных виброускорений рельса с
помощью акселерометра и преобразовании их в
электрические сигналы, которые сравнивают с
опорными
сигналами,
соответствующими
предельно допустимым размерам
дефектов.
Дополнительно измер ют величину вертикального
перемещени обода колеса на длине развертки
поверхности катани колеса, которое измер ют с
помощью
линейки
последовательно
расположенных магнитоэлектрических датчиков,
после чего стро т зависимость величины
наведенного сигнала от положени обода колеса
относительно
линейки
датчиков,
а
затем
сравнивают полученную зависимость с эталонным
графиком
бездефектного
колеса.
Затем
2 3 3 7 0 3 1
Адрес дл переписки:
630097, г.Новосибирск-97, а/ 21, В.В. Скорому
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: SU 1066866 А, 15.01.1984. ЕР 1614602
А1, 11.01.2006. RU 2180300 С1, 10.03.2002. RU
2055764 С1, 10.03.1996.
(73) Патентообладатель(и):
Закрытое акционерное общество "Транс Тех"
(RU)
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 337 031
(13)
C1
(51) Int. Cl.
B61K 9/12
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007103790/11, 31.01.2007
(72) Inventor(s):
Kuchinskij Konstantin Ivanovich (RU),
Paterikin Vladimir Ivanovich (RU),
Plotnikov Sergej Vasil'evich (RU)
(24) Effective date for property rights: 31.01.2007
(45) Date of publication: 27.10.2008 Bull. 30
(73) Proprietor(s):
Zakrytoe aktsionernoe obshchestvo "Trans
Tekh" (RU)
R U
Mail address:
630097, g.Novosibirsk-97, a/ja 21, V.V. Skoromu
2 3 3 7 0 3 1
R U
disclose, finally, the wheel defect size.
EFFECT: accurate measurement in wide range of
train speeds.
7 dwg
Страница: 2
EN
C 1
(57) Abstract:
FIELD: transport.
SUBSTANCE: method of railroad wheel pair
contact surface wear monitoring proceeds from the
measurement
of
the
rail
vertical
vibration
acceleration effected using an accelerometer and
comprises
converting
the
said
data
into
electrical signals to be compared to reference
signals
corresponding
to
permissible
defect
tolerances. The method includes, additionally,
measuring the wheel rim vertical travel along the
contact surface development length by means of
consecutively arranged magneto electric pickups,
establishing the dependence of the induced signal
magnitude upon the wheel rim position and
comparing the resulted ratio with the defectless
wheel reference data. The results obtained are
correlated to the wheel pair linear speed to
2 3 3 7 0 3 1
C 1
(54) METHOD OF RAILROAD WHEEL PAIR CONTACT SURFACE WEAR MONITORING
RU 2 337 031 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано
дл автоматизированного контрол технического состо ни колесной пары рельсового
подвижного состава в процессе ее эксплуатации.
В насто щее врем в св зи с ростом скоростей движени рельсового транспорта и
ускоренным старением подвижного состава особенно актуальной становитс задача
объективного контрол за техническим состо нием железнодорожного подвижного состава.
Одними из наиболее нагруженных узлов железнодорожного вагона, требующими
посто нного контрол , вл ютс колесные пары, измен ющие свои параметры в процессе
эксплуатации. Проводимые периодические осмотры вагонов на станци х требуют
значительных временных затрат, что существенно увеличивает врем в пути. При этом при
осмотрах присутствует элемент субъективизма, т.к. качество осмотра зависит от
квалификации осмотрщика вагонов, количества обслуживаемого персонала и т.п. Дл исключени элементов субъективизма необходим посто нный мониторинг движущегос подвижного состава за состо нием износа поверхности катани колеса колесной пары в
течение всего времени ее эксплуатации, что позволит исключить аварийный выход из
стро колес из-за наличи недопустимых дефектов поверхности катани тормозного
происхождени , таких как ползуны, наплывы, кольцевые выработки, глубокие риски и
выщербины.
Известен контактный способ определени дефектов поверхности катани колеса,
реализованный на установке дл измерени дефектов колес железнодорожных
транспортных средств (см. патент РФ №2146630, кл. В61К 9/12, 2000 г.). Установка
содержит измерительный и защитный рельсы и платформу с установленными на ней
подпружиненными датчиками, взаимодействующими с поверхностью катани колеса, и
базовой линейкой, контактирующей с гребнем колеса. Реализованный в установке способ
вы влени дефектов поверхности катани колеса заключаетс в измерении разности по
высоте между вершиной гребн и несколькими последовательными точками на
поверхности катани колеса вдоль длины его полной развертки.
Основным недостатком известного способа вл етс то, что он позвол ет производить
оценку состо ни поверхности катани колеса только на скорост х маневрировани вагонов, а не в реальных услови х эксплуатации, что в основном св зано с низким
быстродействием контактных датчиков.
Кроме того, эксплуатаци контактных датчиков в реальных услови х существенно
затруднена из-за большого количества пыли и гр зи, оседающей на железнодорожное
полотно при осуществлении перевозок угл , песка, щебн и т.п., а значит, требует
проведени посто нных регламентных работ, св занных с очисткой и смазкой контактных
датчиков.
Известен бесконтактный способ определени дефектов поверхности катани колеса,
реализованный на установке дл измерени дефектов колес железнодорожного транспорта
(см. патент США №5133521, кл. B61L 1/00, 1992 г.), включающий установку под ободом
колеса вдоль длины его полной развертки набора оптических датчиков вертикального
перемещени обода, каждый из которых включает веерный оптический излучатель,
рефлектор и оптический линейный фотоприемник, которые установлены в общем кожухе,
закрепленном на рельсе. По величине отклонени обода восстанавливают рельеф
поверхности колеса. При количестве около 100 датчиков на длине развертки колеса,
удаетс регистрировать ползуны длиной более 50 мм и глубиной более 1 мм.
Основным недостатком известного способа вл етс то, что он позвол ет надежно
производить оценку состо ни поверхности катани колеса на скорост х до 30 км/час.
При более высоких скорост х, за счет демпфирующих свойств железнодорожной тележки,
происходит «проскакивание» дефекта без его фиксации датчиками.
Дополнительным недостатком известного способа можно считать зависимость точности
измерени оптических датчиков от количества пыли и гр зи, оседающей на
железнодорожное полотно, поскольку общий кожух служит защите от паразитной
солнечной засветки фотоприемников и практически не защищает ее от пыли. При этом
Страница: 3
DE
RU 2 337 031 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
кожух наоборот преп тствует периодической очистке оптики, что дополнительно лишь
усложн ет обслуживание установки.
Наиболее близким к за вл емому способу по технической сути и выбранному в качестве
прототипа вл етс способ определени дефектов поверхности катани колеса,
основанный на измерении вертикальных виброускорений рельса с помощью
акселерометра и преобразовании их в электрические сигналы, которые сравнивают с
опорными сигналами, соответствующими предельно допустимым размерам дефектов (см.
А.С. СССР №1066866, Кл. В61К 9/12, 1984 г.). Способ позвол ет определ ть основные
дефекты поверхности катани колеса (ползуны, наплывы, глубокие риски и выщербины).
Основным недостатком известного способа вл етс сложность вы влени дефектов
поверхности катани колеса на низких скорост х. В основном это св зано с тем, что
чувствительность метода пропорциональна квадрату скорости, а значит, при скорост х до
30 км/час, резко снижаетс веро тность обнаружени дефекта.
Кроме того, при определении дефектов поверхности катани колеса за счет измерени вертикальных виброускорений рельса с помощью акселерометра отсутствует строга прив зка к конкретному колесу, поэтому чаще всего указываетс только дефектна сторона (права или лева ) и номер вагона. По указанным данным осмотрщиком вагона
проводитс дополнительна проверка и делаетс окончательное заключение о его
годности или ремонте.
Целью насто щего изобретени вл етс устранение указанных недостатков, а именно
разработка полностью автоматизированного метода мониторинга износа поверхности
катани колеса, способного проводить измерени в широком диапазоне скоростей
движени железнодорожного транспорта.
Указанна цель в способе мониторинга износа поверхности катани колеса
железнодорожной колесной пары, основанном на измерении вертикальных виброускорений
рельса с помощью акселерометра и преобразовании их в электрические сигналы, которые
сравнивают с опорными сигналами, соответствующими предельно допустимым размерам
дефектов, достигаетс тем, что дополнительно измер ют величину вертикального
перемещени обода колеса на длине развертки поверхности катани колеса, которое
измер ют с помощью линейки последовательно расположенных магнитоэлектрических
датчиков, после чего стро т зависимость величины наведенного сигнала от положени обода колеса относительно линейки датчиков, а затем сравнивают полученную
зависимость с эталонным графиком бездефектного колеса, после чего коррелируют
полученные результаты измерений с линейной скоростью перемещени колесной пары и
производ т окончательное вы вление дефектов колеса.
Благодар измерению вертикального перемещени обода колеса на длине развертки
поверхности катани колеса, которое производ т с помощью линейки
магнитоэлектрических датчиков, удаетс четко классифицировать на скорост х до 30
км/час дефекты поверхности катани колеса, такие как ползуны, наплывы, глубокие риски
и выщербины, тем самым автоматически расшир диапазон проводимых измерений от 10
до 65 км/час, что не имеет аналогов среди известных комплексов, а значит,
соответствует критерию «изобретательский уровень».
На фиг.1 представлено устройство дл реализации за вл емого способа, включающее:
рельс 1; колесо 2 с ободом 3; датчик акселерометра 4, закрепленный на рельсе;
магнитоэлектрический датчик 5, установленный с помощью крепежной скобы 6 под ободом
колеса; кабели датчиков 7 и 8; блок 9 сбора сигналов и кодировки информации дл передачи ее по оптоволоконному кабелю 10 в удаленный компьютер 11.
На фиг.2 представлены графики, по сн ющие веро тность вы влени дефектов катани различными методами: 12 - веро тность обнаружени дефектов методом измерени высоты гребн колеса; 13 - веро тность обнаружени дефектов методом измерени виброускорений рельса с помощью акселерометра.
На фиг.3а приведен оцифрованный сигнал 14 с выхода магнитоэлектрического датчика
бездефектного колеса, а на фиг.3б - оцифрованный сигнал 15 с выхода
Страница: 4
RU 2 337 031 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
магнитоэлектрического датчика дефектного колеса (дефекты в виде ползунов и наваров
высотой 0,1-0,2 мм).
На фиг.4 приведены фрагменты развертки сигналов с линейки магнитоэлектрических
датчиков, показывающие наличие дефектов некруглости колес вагона при его движении: 16
- лини начального отсчета; 17 - лини максимально допустимого значени амплитуды
сигналов магнитоэлектрических датчиков; 18 и 19 - сигналы с р дом сто щих
магнитоэлектрических датчиков линейки, используемые дл определени скорости вагона.
На фиг.5 приведены фрагменты развертки сигналов с датчиков акселерометра: 20 и 21 допустимые по амплитуде сигналы; 22 - недопустимый по амплитуде сигнал; 23 и 24 пороговые значени сигналов.
На фиг.6 приведено фото участка железнодорожного пути, оборудованного
магнитоэлектрическими и акселерометрическими датчиками дл проверки и
экспериментальной отработки за вл емого способа.
Устройство работает следующим образом. Движущеес по рельсу 1 колесо 2 наводит
своим ободом 3 в линейке магнитоэлектрических датчиков 5 сигналы, представленные на
фиг.3а и 3б. На фиг.3а представлен сигнал колеса без дефектов поверхности, а на 3б с дефектами в виде ползунов и наваров высотой 0,1-0,2 мм. По виду искажени графика
3б можно вы вл ть конкретные дефекты поверхности катани колеса и их прив зку к длине
развертки поверхности. Представленные на фиг.4 графики разброса сигналов с линейки
датчиков 5, позвол ют визуально наблюдать за возможными предельными границами
вы вленных дефектов на экране монитора компьютера.
В то же врем , при движении дефектного колеса 2 по рельсу 1 возникают биени ,
воспринимаемые датчиками 4 акселерометра. Из приведенных на фиг.5 фрагментов
развертки сигналов можно судить о наличии на каждом колесе дефектов. Сигналы 20 и 21
не превышают допустимые по амплитуде сигналы; сигнал 22 превышает допустимый по
амплитуде сигнал.
За вл емый метод использует суммарный метод измерени дефектности колеса. Дл этого обобщающий результат измерений, проводимый компьютером 11 на основании
сигналов с датчиков 4 и 5, передаетс по кабел м 7 и 8 в блок 9 сбора сигналов и
кодировки информации, который дл исключени наводок соединен с компьютером 11 с
помощью оптоволоконного кабел 10.
Конкретный результат измерений, проводимый компьютером 11, зависит от целого р да
факторов: места установки датчиков, жесткости рельсового пути (дерев нные шпалы,
железобетонные шпалы), изношенности рельсового пути и т.п. Дл исключени вли ни указанных факторов на конечный результат, требуетс об зательное сн ти предварительных градуировочных зависимостей. Эти зависимости могут быть
использованы в качестве эталонных сигналов дл определени степени изношенности
поверхности катани и наличи на ней недопустимых дл дальнейшей эксплуатации колеса
дефектов. В общем виде результат измерений может быть представлен как вычисление
суммы двух слагаемых:
Вд=(РмЧKv1)+(РвЧKv2), где:
Вд - обща веро тность обнаружени дефекта;
Рм - веро тность обнаружени дефекта методом, основанным на измерении высоты
гребн колеса;
Рв - веро тность обнаружени дефекта методом измерени виброускорений рельса;
Kv1 и Kv2 - масштабирующие коэффициенты, завис щие от скорости вагона.
Дл определени скорости состава используетс сигналы 18 и 19 с двух р дом сто щих
в линейке магнитоэлектрических датчиков 5. Из приведенных на фиг.2 графиков видно,
что при движении состава со скоростью более 30 км/час веро тность обнаружени дефекта
методом, основанным на измерении высоты гребн колеса (график 12), начинает резко
падать, в то врем как веро тность обнаружени дефектов методом измерени виброускорений рельса (график 13) резко возрастает. При этом суммарна веро тность
обнаружени дефектов поверхности катани за вл емым способом остаетс практически
Страница: 5
RU 2 337 031 C1
5
10
15
20
25
посто нной величиной и составл ет около 0,9 во всем приведенном диапазоне скоростей
вагона.
Экспериментальна проверка за вл емого способа была проведена на специально
оборудованном участке железнодорожного пути (см. фиг.6), оборудованного
магнитоэлектрическими и акселерометрическими датчиками, информаци с которых
поступала дл обработки в компьютер по защищенным от помех оптоволоконным лини м
св зи. Возможности способа были экспериментально подтверждены в диапазоне скоростей
от 5 до 65 км/час на различных дефектах поверхности катани , таких как ползуны,
наплывы, кольцевые выработки, глубокие риски и выщербины. В качестве
магнитоэлектрических датчиков были использованы индуктивные датчики по патенту РФ на
полезную модель №48172. В качестве датчика ударных нагрузок колеса о рельс
использовались пьезоэлектрические датчики марки АП-6 (Росси ).
Формула изобретени Способ мониторинга износа поверхности катани колеса железнодорожной колесной
пары, основанный на измерении вертикальных виброускорений рельса с помощью
акселерометра и преобразовании их в электрические сигналы, которые сравнивают с
опорными сигналами, соответствующими предельно допустимым размерам дефектов,
отличающийс тем, что дополнительно измер ют величину вертикального перемещени обода колеса на длине развертки поверхности катани колеса, которое измер ют с
помощью линейки последовательно расположенных магнитоэлектрических датчиков, после
чего стро т зависимость величины наведенного сигнала от положени обода колеса
относительно линейки датчиков, а затем сравнивают полученную зависимость с эталонным
графиком бездефектного колеса, после чего коррелируют полученные результаты
измерений с линейной скоростью перемещени колесной пары и производ т
окончательное вы вление дефектов колеса.
30
35
40
45
50
Страница: 6
CL
RU 2 337 031 C1
Страница: 7
DR
RU 2 337 031 C1
Страница: 8
RU 2 337 031 C1
Страница: 9
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
504 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа