Система мониторинга состояния колес рельсового транспортного средства и управления противоюзным устройством

Номер патента: 16570

Опубликовано: 30.05.2012

Авторы: Горюнов Павел Валерьевич, Алехин Анатолий Анатольевич

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Система мониторинга состояния колес рельсового транспортного средства и управления противоюзным устройством, размещенная на тележке транспортного средства, включающая в себя

опоры с датчиками и механизмами, расположенными в непосредственном контакте с каждым из колес;

тела вращения, подпружиненные и прижатые к ободу каждого из колес транспортного средства и приводимые во вращение от движения колес;

датчики линейных перемещений, соединенные с телами вращения через каждый шток, передающий перемещения тел вращения на подпружиненный эластичным материалом поршень, расположенный в цилиндре, размещенном на опоре, закрепляемой на тележке транспортного средства возле каждого колеса таким образом, чтобы тело вращения катилось по ободу колеса одновременно с колесом, при этом каждый из датчиков линейных перемещений выполнен с возможностью измерения перемещений каждого из поршней, а линия, соединяющая центр колеса и центр тела вращения, соосна штоку;

осевой вал тела вращения, неподвижно соединенный с телом вращения через гибкую связь, передающую вращение генератору тока, выполняющему функцию зарядки аккумуляторов, при этом на валу генератора установлен датчик угловой скорости, передающий контроллеру сигнал, пропорциональный мгновенной скорости вращения колеса;

температурный датчик, установленный на буксе каждого колеса транспортного средства, выполненный с возможностью фиксации чрезмерного нагрева буксы;

датчик линейного ускорения, установленный на тележке транспортного средства;

аккумуляторы, установленные на тележке транспортного средства;

генераторы тока, соединенные с осевыми валами тел вращения через гибкую связь, выполненную с возможностью передачи вращения от осевого вала тела вращения к генератору тока, выполняющему функцию зарядки аккумуляторов;

датчики угловой скорости, установленные на валах генераторов тока и соединенные с осевыми валами тел вращения через гибкую связь, выполненную с возможностью передачи вращения от осевого вала тела вращения к датчику угловой скорости;

контроллер сбора информации, входы которого соединены с датчиками линейных перемещений, датчиками угловой скорости, температурными датчиками и датчиком линейного ускорения, при этом выход контроллера соединен с исполнительным механизмом противоюзного устройства, устройствами звуковой и световой сигнализации и с устройством связи с диспетчерским пунктом.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пожарные датчики и/или охранные датчики, соединенные с контроллером сбора информации.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эластичного материала использована пружина.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что тело вращения выполнено в виде колеса или ролика.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что гибкая связь представляет собой гибкий вал или карданный вал.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство связи с диспетчерским пунктом выполнено в виде радиомодема.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что датчик линейного ускорения представляет собой акселерометр.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что датчик угловой скорости представляет собой инкрементный энкодер.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ КОЛЕС РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И УПРАВЛЕНИЯ ПРОТИВОЮЗНЫМ УСТРОЙСТВОМ Изобретение применимо для автоматизированного состояния колесной пары. Технический результат: обеспечение передачи информации в реальном времени. Сущность изобретения: система включает тела вращения, подпружиненные и прижатые к ободкам колес, приводимые во вращение от движения колес; датчики линейных перемещений, соединнные с телами вращения через штоки, передающие перемещения тел вращения на подпружиненный поршень,расположенный в цилиндре, размещнный на опоре, осевой вал тела вращения, передающий вращение генератору тока, на валах которого установлен датчик угловой скорости, передающий контроллеру сигнал, пропорциональный мгновенной скорости вращения колеса, температурные датчики, установленные на буксах колес, датчик линейного ускорения и аккумуляторы, генераторы тока, соединнные с осевыми валами тел вращения через гибкую связь, датчики угловой скорости,установленные на валах генераторов тока и соединнные с осевыми валами тел вращения через гибкую связь, выполненную с возможностью передачи вращения от осевого вала тела вращения к датчику угловой скорости; контроллер сбора информации, температурные датчики и датчики линейного ускорения.(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: ГОРЮНОВ ПАВЕЛ ВАЛЕРЬЕВИЧ; АЛЕХИН АНАТОЛИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ (RU) 016570 Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств, а именно к системам мониторинга состояния колес рельсового транспорта и управления противоюзным устройством и может быть использовано для автоматизированного контроля технического состояния колесной пары рельсового подвижного состава в пути следования. Предшествующий уровень техники Все более и более высокие скорости рельсового транспорта постепенно привели к дополнительным проблемам, связанным с анализом и управлением состояния колесных пар тележек во время движения рельсового подвижного состава. Одним из наиболее нагруженных узлов рельсового подвижного состава, требующих постоянного контроля, являются колесные пары, изменяющие свои характеристики во время эксплуатации и, особенно, во время движения. Одной из актуальных проблем, связанных с безопасностью движения рельсового транспортного средства, является контроль температуры букс железнодорожного состава и выявления перегрева букс. Из уровня техники известны устройства, предназначенные для постоянного контроля технических характеристик. Известны патенты США (US 3169735, US 4928910), а также европейские патенты (ЕР 0276201, ЕР 02665538, ЕР 0265538), в которых описаны различные одноэлементные детекторы, измеряющие температуру букс, но имеющие при этом функциональные ограничения. Проводимый периодически осмотрщиками контроль температуры букс подвижного состава зависит от их квалификации, что вносит элемент субъективизма, поэтому для исключения элемента субъективизма необходим постоянный автоматизированный мониторинг рельсового транспортного средства. Известна автоматическая диагностическая система - комплекс технических средств КТСМ(http://railway.kanaries.ru/index.phpact=Attachtype=postid=2503), устанавливаемый перед узловыми станциями. Основу комплекса КТСМ составляют тепловые детекторы перегретых букс. К недостаткам этого комплекса можно отнести то, что в качестве датчиков используются одноэлементные инфракрасные приемники, не обладающие электронной разверткой и не обеспечивающие детального анализа. Из уровня техники известны сложные комплексы электронных устройств на электропоездах, включающие измерительные комплексы компьютерной регистрации процессов и проведение с их использованием диагностики колесных пар. Известна система диагностики электропоезда, включающая в себя датчик, воспринимающий рабочий параметр буксового узла и/или тягового редуктора, устройство индикации, и измерительное устройство. Измерительное устройство электрически связано с выходом датчика и с входом устройства индикации, и выполнено с возможностью сравнения значения получаемого от датчика рабочего параметра буксового узла и/или тягового редуктора с пороговым значением этого рабочего параметра для выдачи сигнала на устройство индикации при превышении рабочим параметром порогового значения. Каждому буксовому узлу и/или тяговому редуктору соответствует свой отдельный датчик, причем каждый датчик расположен на электропоезде (патент РФ 53253). Следует отметить, что важным параметром колесной пары является также ее положение относительно рельсового пути, который на практике осмотрщик вагонов не в состоянии обнаружить. Поэтому по-прежнему остро стоит проблема упреждающего выявления различного рода дефектов,проявляющихся в возникновении изломов на колесных дисках, различных дефектах колес, при этом сложность задачи состоит еще и в том, что обследование транспорта наиболее эффективно проводить во время штатного движения поездов, без дополнительных остановок. После экстренного торможения состав проверяется в депо на дефекты колес, а обточка колесных пар занимает много времени и отвлекает большие материальные и трудовые ресурсы. Противоюзные инерционные, механические устройства,устанавливаемые в настоящее время преимущественно на скоростных пассажирских поездах, обладают низкой надежностью и сложны в эксплуатации. Контроль геометрии колес производится только в депо,вместе с тем, факт возникновения дефекта колеса во время движения может привести к крушению состава. Известно противоюзное устройство железнодорожного транспортного средства, содержащее датчики скорости колесных пар, подключенные к входам блоков выделения минимального и максимального сигналов, исполнительный блок для регулирования тормозной силы и дифференцирующий блок, подключенный к выходу блока, выделения максимального сигнала, и снабженное двумя компараторами,элементом И, а также функциональным преобразователем (а.с.1248869). Известна противоюзная система поезда, предназначенная для применения на поездах с повагонным растормаживанием. Для чего на каждом вагоне имеется устройство выявления юза с общим выходом,подключенным к входу элемента И, и индивидуальными выходами по числу колесных пар, подключенными к входам сумматора. Кроме того, на каждом вагоне имеются элемент запрета, триггер, аналоговый ключ и исполнительный блок. Логический пороговый элемент, элемент задержки и указатель места появления максимума являются общими для всего поезда и служат для растормаживания в каждом цикле только тех вагонов, которые имеют большее число скользящих колесных пар. Остальные вагоны даже при наличии юза не растормаживаются (патент РФ 1350067). Известна противоюзная система железнодорожного вагона, которая может быть применена на ва-1 016570 гонах, оборудованных электропневматическим тормозом с одновременным растормаживанием всех осей. Система содержит устройство выявления юза, сумматор, блок контроля замедления, элемент запрета, элемент ИЛИ, элемент И, инвертор, одновибраторы, триггер и исполнительный орган. При выдаче блоком контроля замедления сигнала, свидетельствующего о том, что замедление поезда при торможении вследствие растормаживания большого числа вагонов стало ниже допустимого, система производит затормаживание того вагона, число скользящих колесных пар у которого наименьшее. Таким образом осуществляется автоматическое поддержание величины замедления поезда в области допустимых значений и одновременно достигается максимально возможное количество защищаемых от юза колесных пар вагона и поезда в целом (патент РФ 1306771). Известна электронная тормозная система для транспортных средств, содержащая центральные электронные модули управления модуляторами тормозного давления, подключенными к колесным тормозным цилиндрам, снабженная колесными модулями с собственным интеллектом, приданными колесам и снабженными по меньшей мере одним микрокомпьютером, расположенным в пространстве вблизи колес, и подключенными по меньшей мере к одному вышестоящему центральному модулю с собственным интеллектом, снабженным по меньшей мере одним микрокомпьютером, который предпочтительно расположен в центре транспортного средства, при этом его вход соединен с выходами введенного рабочего датчика тормозных значений и тормозного механизма стояночной тормозной системы, а колесные модули соединены с центральным модулем для принятия заданного значения тормозного давления и передачи по меньшей мере одного из принятых и замеренных им значений и с сенсорами, расположенными на соответствующем колесе, тормозном цилиндре и/или модуляторе тормозного давления для принятия по меньшей мере одного измеренного значения скорости колеса и тормозного давления, при этом колесные модули конструктивно объединены с соответствующим модулятором тормозного давления для формирования электрических выходных сигналов управления, причем предусмотрена по меньшей мере одна шина данных с установленными интерфейсами для обмена информацией между центральным и колесными модулями (патент РФ 2059487). Известна заявка США 2008051967 (А 1), в которой раскрыта система для определения истинного ускорения и скорости тепловоза, а также для контроля скольжения колес. Система, используя акселерометр, может контролировать скорость колеса локомотива на основе сопоставления между истинной скоростью сигнала локомотива и скоростью сигнала колеса. Известен европейский патент (ЕР 2050639), в котором описано устройство, имеющее мониторинг датчика обнаружения скорости вращения колес, и шасси мониторинга с устройством для контроля и/или диагностики критических условий и повреждения шасси. Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является устройство управления рельсовым транспортным средством с устройством управления торможением (публикация международной заявки WO 0105638, заявка РФ 2007136348), содержащим электронный блок управления торможением для подачи управляющих команд тормозным актуаторам, и/или с противоюзным устройством,выполненным с возможностью регулирования скольжения колес по меньшей мере одной оси в зависимости от по меньшей мере одного сигнала скорости вращения, подаваемого противоюзным датчиком электронному противоюзному блоку управления, и/или с устройством контроля качения, содержащим электронный блок управления для контроля качения и по меньшей мере один датчик контроля качения для регистрации скорости вращения, по меньшей мере, некоторых колес в виде сигнала скорости вращения, а также с устройством контроля и/или диагностики шасси в отношении критических состояний и повреждений, таких, например, как сход с рельсов, перегретые подшипники, нестабильный ход и т.п., содержащим электронный блок управления для контроля шасси, объединенный с электронным противоюзным блоком управления, и/или с электронным блоком управления тормозами, и/или с электронным блоком управления для контроля качения в один конструктивный блок, а устройство контроля шасси, и/или противоюзное устройство, и/или устройство управления тормозами, и/или устройство контроля качения содержат по меньшей мере одно общее устройство питания и/или общее устройство сопряжения для связи с машинистом, и/или общее устройство сопряжения для связи с системой управления транспортным средством. Необходимо отметить, что известные системы и устройства, в том числе и указанные выше, характеризуются недостаточной эффективностью и сложным уровнем автоматизации. В данном изобретении под системой подразумевается совокупность элементов, объединенных в цельную структуру прямыми и обратными связями, определяющими наличие свойств системы, выходящих за рамки простой суммы свойств составляющих ее элементов. Раскрытие изобретения В основу изобретения поставлена задача разработки системы мониторинга состояния колес и управления противоюзным устройством рельсового транспортного средства, которая способна просто и эффективно осуществлять своевременную диагностику и передачу на диспетчерский пункт информации о состоянии геометрии колес и температуре букс транспортного средства, обеспечивая его безопасность во время движения. Технический результат, который может быть достигнут при использовании изобретения, состоит в-2 016570 повышении безопасности движения рельсового транспортного средства благодаря введению в предлагаемую систему мониторинга состояния колес и управления противоюзным устройством рельсового транспортного средства элементов, их связей между собой, обеспечивая, таким образом, в пути следования передачу в реальном времени информации, а также энергонезависимое адаптивное управление противоюзным устройством. Технический результат достигается за счет того, что система мониторинга состояния колес рельсового транспортного средства и управления противоюзным устройством, размещнная на тележке транспортного средства, включает в себя опоры с датчиками и механизмами, расположенными в непосредственном контакте с каждым из колес; тела вращения, подпружиненные и прижатые к ободу каждого из колес транспортного средства и приводимые во вращение от движения колес; датчики линейных перемещений, соединнные с телами вращения через каждый шток, передающий перемещения тел вращения на подпружиненный эластичным материалом поршень, расположенный в цилиндре, размещнном на опоре, закрепляемой на тележке транспортного средства возле каждого колеса таким образом, чтобы тело вращение катилось по ободу колеса одновременно с колесом, при этом каждый из датчиков линейных перемещений выполнен с возможностью измерения перемещений каждого из поршней, а линия, соединяющая центр колеса и центр тела вращения, соосна штоку; осевой вал тела вращения, неподвижно соединенный с телом вращения через гибкую связь, передающую вращение генератору тока, выполняющему функцию зарядки аккумуляторов, при этом на валу генератора установлен датчик угловой скорости, передающий контроллеру сигнал, пропорциональный мгновенной скорости вращения колеса; температурный датчик, установленный на буксе каждого колеса транспортного средства, выполненный с возможностью фиксации чрезмерного нагрева буксы; датчик линейного ускорения, установленный на тележке транспортного средства; аккумуляторы, установленные на тележке транспортного средства; генераторы тока, соединнные с осевыми валами тел вращения через гибкую связь, выполненную с возможностью передачи вращения от осевого вала тела вращения к генератору тока, выполняющему функцию зарядки аккумуляторов; датчики угловой скорости, установленные на валах генераторов тока и соединнные с осевыми валами тел вращения через гибкую связь, выполненную с возможностью передачи вращения от осевого вала тела вращения к датчику угловой скорости; контроллер сбора информации, входы которого соединены с датчиками линейных перемещений,датчиками угловой скорости, температурными датчиками и датчиком линейного ускорения, при этом выход контроллера соединн с исполнительным механизмом противоюзного устройства, устройствами звуковой и световой сигнализации и с устройством связи с диспетчерским пунктом. Согласно изобретению система дополнительно содержит пожарные датчики и/или охранные датчики, соединнные с контроллером сбора информации. Согласно изобретению в качестве эластичного материала использована пружина. Согласно изобретению тело вращения выполнено в виде колеса или ролика. Согласно изобретению гибкая связь представляет собой гибкий вал или карданный вал. Согласно изобретению устройство связи с диспетчерским пунктом выполнено в виде радиомодема. Согласно изобретению датчик линейного ускорения представляет собой акселерометр. Согласно изобретению в системе датчик угловой скорости представляет собой инкрементный энкодер. Предложенная система мониторинга состояния колес рельсового транспортного средства и управления противоюзным устройством (далее - СИСТЕМА) позволяет осуществлять предотвращение движения колеса юзом путем сравнения реального замедления тележки посредством измерения датчиком линейного ускорения (акселерометром), установленным на корпусе тележки с замедлением вращения колеса измеряемого датчиком угловой скорости (инкрементным энкодером), соединенным с осевым валом тела вращения, прижатого к ободу колеса, от которого передается вращение и выдачей сигналов управления на исполнительные механизмы противоюзного устройства с целью поддержания заданного уровня проскальзывания колеса при торможении; постоянное измерение отклонения геометрии колеса свыше допустимых пределов посредством датчика линейного перемещения, фиксирующего биение осевого вала тела вращения, прижатого к ободу колеса; постоянное измерение температуры буксовых узлов посредством измерения датчиками температуры и передачи информации о перегреве на диспетчерский пункт; постоянный контроль целостности транспортного средства и груза посредством охранных и пожарных датчиков и передачи сигнала тревоги на диспетчерский пункт; поддержание энергонезависимости системы посредством зарядки аккумуляторов от генераторов,соединенных с осевым валом тела вращения.-3 016570 Предлагаемая система в отличие от известных технических решений содержит тело вращения (выполненное в виде ролика или колеса), подпружиненное и прижатое к ободу колеса, и, таким образом,повторяющее геометрию колеса. Ролик, прижатый к ободу каждого колеса, приводится во вращение от движения колеса. При этом согласно изобретению тело вращения перемещается относительно оси колеса транспорта,повторяя неровности обода, что позволяет определить наличие и величину отклонений геометрических размеров колеса. Краткое описание чертежей Фиг. 1 иллюстрирует расположение опоры системы, датчиков и элементов механической части системы, а также поясняющий их взаимосвязь и взаимодействие системы с транспортным средством. Система состоит из опор 1, закрепляемых возле каждого колеса 2 на тележке (раме) транспортного средства 3. На транспортном средстве установлены также датчик линейного ускорения (акселерометр) 4,пожарные датчики и/или охранные датчики 5, контроллер сбора информации и управления противоюзным устройством 6, аккумуляторы электрические 7, устройство связи 8 (выполненное в виде радиомодема), осуществляющее связь с диспетчерским пунктом. На опоре 1 расположены цилиндры 9, в которых располагаются поршни 10, подпружиненные пружинами или эластичным материалом 11 и соединенные через шток 12 с осевым валом 13 тела вращения 14, прижатого и подпружиненного к ободу колеса 2 транспортного средства 3. Осевой вал 13 тела вращения 14 соединен с помощью гибкой связи 15 (выполненной в виде гибкого вала или карданной передачи) с генератором тока 16, на валу которого установлен датчик угловой скорости (ускорения) 17. Необходимо отметить то, что линия, соединяющая центр колеса 2 и центр тела вращения 14, соосна штоку 12. Только в этом случае отклонения формы колеса 2 от окружности будут вызывать перемещение штока 12 и соединенного с ним поршня 10. Это перемещение измеряется датчиком линейных перемещений 18, расположенным внутри цилиндра 9. На фиг. 2 показана букса 19, в которой располагается подшипник 20 оси 21 колеса 2, причем на крышке 22 буксы 19 установлен температурный датчик 23, измеряющий температуру буксы. На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая взаимосвязь электронных элементов системы. Контроллер сбора информации и управления противоюзным устройством 6 содержит во внутренней памяти программу, которая осуществляет: управление противоюзным исполнительным механизмом,сбор и анализ данных, полученных с датчиков, подключенных к его аналоговым измерительным входам,обмен данными с устройством связи с диспетчерским пунктом,управление устройствами сигнализации. Для выполнения этих функций входы контроллера 6 подключены к датчику линейного ускорения(акселерометру) 4, пожарным датчики и/или охранным датчикам 5, датчикам угловой скорости (ускорения) 17, датчикам линейных перемещений 18, температурным датчикам 23. Электропитание контроллера 6 и устройства связи 8 осуществляют аккумуляторы электрические 7,заряжаемые генераторами 16. По шине обмена данными по стандартному протоколу контроллер 6 производит обмен данными через устройство связи 8 (выполненное в виде радиомодема) с диспетчерским пунктом. Аналоговые выходы контроллера 6 соединены с исполнительным механизмом 24 противоюзной системы в виде электропневматических клапанов, с устройствами звуковой 25 и световой 26 сигнализации. Лучший вариант осуществления изобретения Система, размещнная на тележке транспортного средства, работает следующим образом. При вращении колеса 2, когда тело вращения 14 наезжает на неровность на ободе колеса 2, осевой вал 13 тела вращения 14 перемещается пропорционально отклонению от окружности и передает перемещение через шток 12 на поршень 10. Это перемещение поршня 10 фиксирует датчик линейных перемещений 18, и сигнал, пропорциональный перемещению поршня 10, передается контроллеру 6. При превышении отклонения геометрии колеса выше допустимого значения сигнал с контроллера 6, идентифицирующий неисправное колесо и характер неровности, передается через устройство связи 8 на диспетчерский пункт. В случае поломки подшипника 20 чрезмерный нагрев передается буксе 19. Нагрев буксы 19 фиксируется температурным датчиком 23, и пропорциональный нагреву сигнал передается контроллеру 6 и далее через устройство связи 8 на диспетчерский пункт. На основании этих сигналов диспетчер принимает решение о возможности дальнейшей работы транспортного средства. Таким образом, во время движения обеспечивается своевременная диагностика и передача на диспетчерский пункт информации о состоянии геометрии колеса и температуре букс. После того как аккумуляторы зарядятся, электрические цепи системы могут работать автономно даже на неподвижной тележке, обеспечивая информационную связь с диспетчерским пунктом и автономное управление противоюзной (антиблокировочной) системой. При этом энергия вращения ролика (тела вращения 14) преобразуется генераторами 16 в электриче-4 016570 скую энергию, запасаемую аккумуляторами 7, необходимую для питания электрических цепей системы,для управления исполнительным механизмом противоюзного устройства 24 и обеспечения связи с диспетчерским пунктом. Скорость вращения тела вращения 14 (ролика) преобразуется посредством датчика угловой скорости 17 в сигнал пропорциональный мгновенной угловой скорости, необходимый для сравнения с сигналом датчика линейного ускорения (акселерометром) 4 и расчета времени подачи сигналов управления противоюзному устройству. Перемещение центра тела вращения 14 (ролика) относительно центра колеса позволяет измерить отклонение геометрических размеров колеса от заданных значений и своевременно подать через устройство связи 8 на диспетчерский пункт сигнал опасности. Таким образом, обеспечивается организация беспроводной связи между контроллером 6 и диспетчерским пунктом, а вагон, оборудованный системой,может быть включен в состав без дополнительных соединительных кабелей. Колесо 2, вращаясь при движении транспортного средства, приводит во вращение тело вращения 14. Осевой вал 13 тела вращения 14 через гибкую связь 15 передает вращение датчику угловой скорости 17 и генератору тока 16, заряжающему аккумулятор 7, питающий электрические цепи устройства. Сигнал с датчика 17 пропорциональный мгновенной скорости (ускорения) колеса 2 передается контроллеру 6. Контроллер 6 сравнивает фактическое замедление тележки 3 (с помощью сигнала, поступающего с акселерометра 4) с замедлением колеса 2 (с помощью сигнала, поступающего с датчика 17) и выдает сигналы на включение или выключение исполнительного механизма противоюзного устройства 24 и далее контроллер 6 через устройство связи 8 передает на диспетчерский пункт информацию об активации или дезактивации противоюзного устройства, а также информацию о скоростях всех осей тележки. При срабатывании охранных и/или пожарных датчиков 5 сигнал с них передается на контроллер 6,который обрабатывает информацию, и передает через устройство связи 8 сигнал тревоги на диспетчерский пункт. Этим достигается своевременное уведомление диспетчерского пункта о срабатывании охранных и/или пожарных датчиков. Преимуществом предлагаемого технического решения является то, что модернизируемый рельсовый транспорт не подвергается существенной переделке, а лишь оснащается энергетически автономной системой, обеспечивающей безопасность эксплуатации, мониторинг колес и оборудования транспорта и адаптивное торможение без срыва в юз. Отсутствие дополнительных кабелей связи с диспетчерским пунктом позволяет использовать модернизированное транспортное средство в одном составе с немодернизированными транспортными средствами. Предлагаемая система в режиме реального времени позволяет выявить дефекты колеса (ползуны,наплывы, трещины и сколы); нерасторможенные колеса; юз колеса и подать с контроллера электрический сигнал на исполнительный механизм противоюзной системы. Кроме того, предлагаемая система также передает (посредством радиомодема или другой аппаратура проводной или беспроводной связи) на диспетчерский пульт через линии связи информацию: об исправности датчиков и компонентов системы; о скорости каждого колеса (колесной пары); о дефектах колес; о состоянии охранных и прочих датчиков; о температуре подшипников (букс) колес; об активизации противоюзного устройства; о состоянии контроллера устройства; а также идентификационную информацию, записанную в память контроллера. Техническая применимость Проведение натурных испытаний в диапазоне скоростей 20-160 км/ч макета системы полностью подтвердили ее работоспособность и применимость для мониторинга параметров колесных пар и управления противоюзным устройством. При этом были использованы инкрементальный энкодер серии Е 100 Н с полым сквозным валом; акселерометр IMU-110-A; индуктивные датчики перемещения серииACT 500A. Оснащение предлагаемой системой технически возможно не только пассажирских, но и грузовых вагонов. При организации на локомотиве диспетчерского пункта (компьютер с программой, поддерживающей связь через радиомодем с системой) машинист на экране видит всю информацию о модернизированном вагоне - его номер, показания датчиков, функционирование противоюзной системы и т.д. Эта информация может быть передана на железнодорожные станции, оснащенные диспетчерским пунктом системы с последующим сбором, накоплением, передачей данных на верхний уровень управления движением поездов, что позволит диспетчерам знать местонахождение модернизированного вагона и его техническое состояние. Наличие энергонезависимой памяти в контроллере и система связи с подвижными и неподвижными диспетчерскими пунктами системы позволяет использовать систему как черный ящик, в котором хранятся показания датчиков за определенный период времени, а также информация о месте и характере последнего ремонта или тех. обслуживания. В том случае если локомотив не оборудован диспетчерским пунктом системы, а модернизированный вагон оборудован исполнительным механизмом противоюзного устройства, то система автономно будет контролировать тормозное усилие, предотвращая вход колес в юз. При подъезде к оборудованной диспетчерским пунктом системы железнодорожной станции, система оборудованного вагона передаст на-5 016570 станцию идентификационную информацию и информацию о техническом состоянии транспорта. Это позволит снизить на несколько порядков вероятность схода транспортного средства с рельс, а также обеспечит службы оперативной информацией о характере и месте возникшего чрезвычайного происшествия или нештатной ситуации. Кроме того, применение системы позволит облегчить розыск вагона,предотвратить вандализм на транспорте, вовремя поставить вагон в ремонт или на техническое обслуживание, что даст огромную экономию средств на ремонте подвижного состава. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система мониторинга состояния колес рельсового транспортного средства и управления противоюзным устройством, размещнная на тележке транспортного средства, включающая в себя опоры с датчиками и механизмами, расположенными в непосредственном контакте с каждым из колес; тела вращения, подпружиненные и прижатые к ободу каждого из колес транспортного средства и приводимые во вращение от движения колес; датчики линейных перемещений, соединнные с телами вращения через каждый шток, передающий перемещения тел вращения на подпружиненный эластичным материалом поршень, расположенный в цилиндре, размещнном на опоре, закрепляемой на тележке транспортного средства возле каждого колеса таким образом, чтобы тело вращения катилось по ободу колеса одновременно с колесом, при этом каждый из датчиков линейных перемещений выполнен с возможностью измерения перемещений каждого из поршней, а линия, соединяющая центр колеса и центр тела вращения, соосна штоку; осевой вал тела вращения, неподвижно соединенный с телом вращения через гибкую связь, передающую вращение генератору тока, выполняющему функцию зарядки аккумуляторов, при этом на валу генератора установлен датчик угловой скорости, передающий контроллеру сигнал, пропорциональный мгновенной скорости вращения колеса; температурный датчик, установленный на буксе каждого колеса транспортного средства, выполненный с возможностью фиксации чрезмерного нагрева буксы; датчик линейного ускорения, установленный на тележке транспортного средства; аккумуляторы, установленные на тележке транспортного средства; генераторы тока, соединнные с осевыми валами тел вращения через гибкую связь, выполненную с возможностью передачи вращения от осевого вала тела вращения к генератору тока, выполняющему функцию зарядки аккумуляторов; датчики угловой скорости, установленные на валах генераторов тока и соединнные с осевыми валами тел вращения через гибкую связь, выполненную с возможностью передачи вращения от осевого вала тела вращения к датчику угловой скорости; контроллер сбора информации, входы которого соединены с датчиками линейных перемещений,датчиками угловой скорости, температурными датчиками и датчиком линейного ускорения, при этом выход контроллера соединн с исполнительным механизмом противоюзного устройства, устройствами звуковой и световой сигнализации и с устройством связи с диспетчерским пунктом. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пожарные датчики и/или охранные датчики, соединнные с контроллером сбора информации. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эластичного материала использована пружина. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что тело вращения выполнено в виде колеса или ролика. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что гибкая связь представляет собой гибкий вал или карданный вал. 6. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство связи с диспетчерским пунктом выполнено в виде радиомодема. 7. Система по п.1, отличающаяся тем, что датчик линейного ускорения представляет собой акселерометр. 8. Система по п.1, отличающаяся тем, что датчик угловой скорости представляет собой инкрементный энкодер.

МПК / Метки

МПК: B60T 17/18, B61K 9/04

Метки: противоюзным, мониторинга, система, устройством, средства, рельсового, состояния, колес, транспортного, управления

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/8-16570-sistema-monitoringa-sostoyaniya-koles-relsovogo-transportnogo-sredstva-i-upravleniya-protivoyuznym-ustrojjstvom.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Система мониторинга состояния колес рельсового транспортного средства и управления противоюзным устройством</a>

Похожие патенты