Принцип действия аппаратуры ДДК

Работа аппаратуры ДДК основана на измерении специальными тензометрическими датчиками вертикальных сил, действующих между колесом и рельсом при их динамическом взаимодействии и сравнении измеренных значений с до­пустимыми уровнями сил. Превышение нормируемого уровня означает, что на поверхности катания колеса имеется неровность (или несколько неровностей), вызывающая недопустимые динамические перегрузки колёс и рельсов. Сведения о наличии в составе поезда вагонов с колёсными парами, подлежа­щими осмотру и браковке, передаются по линии связи на ПТО, перед которым ус­тановлена аппаратура ДДК, в виде текстового файла с выходов специализирован­ного компьютера, установленного на посту диагностики.

Принципиальная схема системы ДДК показана на рис. 2.28.

В процессе прохода поезда осуществляется подсчет количества колесных пар, определение средней скорости движения поезда, происходит измерение величины вертикальных сил между колесом и рельсом и преобразование их величины с помощью тензодатчиков в электрический сигнал. Электрические сигналы с левой и правой стороны усиливаются и сравниваются в тензоусилителе «Spider 8». Работа аппаратуры ДДК происходит в следующей последовательности.

При отсутствии поезда на контрольном участке компьютер опрашивает датчики приближения S1–S4 на наличие у них сигнала (режим ожидания). Индуктивные датчики S1–S4 устроены так, что в случае приближения к ним электропроводных материалов (колесной пары) они вырабатывают сигнал, который через тензоусилитель передается на станционный компьютер.

При прохождении колесной пары над датчиком S1 осуществляется подсчет количества осей и одновременно снимается сигнал с тензодатчиков Р1и Р2 (левого и правого рельса). В момент прохождения колесной пары между датчиками S1 и S2 производится измерение скорости движения поезда. В момент прохождения колесной пары над датчиком S2 производится измерение сигналов, поступающих от тензодатчиков Р3 и Р4. Аналогичные действия происходят при прохождении колесной пары между датчиками S2 и S3, а также над датчиком S3. После завершения прохода поезда по контрольному участку от датчика приближения S4 подается сигнал о начале обработки записываемых данных.

В процессе обработки про­изводятся следующие действия:

– самодиагностика датчиков приближения и рабочих тензосхем;

– подсчет количества колесных пар и единиц подвижного состава в поез­де;

– определение средней скорости поезда;

– определение статической и динамической нагрузки, действующей от каждого колеса на рельс;

– анализ сил, действующих от каждого колеса, и сравнение их с допусти­мыми уровнями; запись результатов обработки в соответствующие файлы.

Значения нормируемых уровней сил и принимаемые меры для грузовых вагонов установлены в соответствии с табл. 2.7.

Таблица 2.7

Значения нормируемых уровней сил и принимаемые меры

Номер градации сил	Нормируемый уровень сил, тс	Рекомендуемые меры
Суммарная сила	Пиковое значение при ударе
I	35,0	30,0	Осмотр колёсной пары. Решение на усмотрение осмотрщика вагонов.
II	50,0	40,0	Осмотр колёсной пары. Замена колёсной пары обязательна.

Описание программного модуля «ДДК»

Запуск программного модуля (далее программы) ДДК производится автоматически после загрузки операционной системы или путем запуска файла ddk.scb или его ярлыка. После загрузки программы на экране монитора (в поставку не входит) появляется окно, показанное на рис. 2.29.

Элементами интерфейса программы ДДК являются:

– кнопка включения автоматической работы программы (по умолчанию) «ON» – 1;

– информационные строки, где указывается средняя скорость и количество осей последнего прошедшего поезда – 2;

– таблица результатов обработки – 3;

– окно самодиагностики (обновляется после каждого прохода поезда) – 4;

– показания рабочих каналов в реальное время (работает только при «Просмотре») – 5;

– график процессов рабочих каналов; работает только при «Просмотре» или в режиме «Управление» (состояние «Программа ждет команды») – 6;

– кнопки для изменения масштабов рабочих каналов; работает только в режиме «Управление» (состояние «Программа ждет команды») – 7;

– строка состояния программы – 8;

– кнопки перебора рабочих каналов для вывода на график – 9;

– кнопки управления графиком (масштаб, просмотр по временной шкале) – 10;

– кнопка приведения к нулю (автобалансировка) рабочих каналов – 11;

– переключатель в режим «Просмотра» (нормальное состояние – опущенный выключатель зеленого цвета) – 12;

– кнопки управления программой – 13:

«Старт» – ручной запуск процесса ожидания;

«Стоп» – временная остановка автоматической работы программы; выход в режим «Управление» (состояние «Программа ждет команды»);

«Установки» – настройка рабочих каналов (только для разработчиков);

«База данных» – для просмотра записанных данных в цифровом виде, открытия ранее записанных данных (файлы с расширением «dat»);

«Обработать» – запускает процесс обработки базы данных с последующим выводом анализа на экран и созданием файлов обработки;

«Выход» – закрывает программу ДДК.

Описание файлов обработки

После обработки полученной информации их результаты выводятся на экран в следующем виде (см. табл. 2.8):

Дата 12.02.02; Время 16:18; кол-во вагонов 64; кол-во неисправных к/п из 264;

Скорость поезда в процессе его контроля составляла 31 км/ч;

Допустимые значения: Максимальная сила Р1 = 22 тс; Р2 = 29 тс; Р3 = 44 тс;

Допустимые значения: Удара У1 = 12 тс; У2 = 25 тс; У3 = 35 тс;

Действия оператора: 0 – нет; 1 – осмотр; 2 – ремонт; 3 – изъятие.

Таблица 2.8

Информация по результатам контроля

Ось Г–П	№ Вагон	Ось	Мах сила	Удар	Оценка	Подтвержденные дефекты (заполняется оператором)
Лев.	Пр.	Лев.	Пр.	Лев.	Пр.

2.3.3. Автоматизированный диагностический комплекс

КТИ

Назначение, состав и принцип работы

Автоматизированный диагностический комплекс (в дальнейшем «Комплекс») предназначен для измерения геометрических параметров поверхности катания, с целью выявления степени износа и количественной оценки дефектов цельнокатаных колес на ходу поезда, регистрации неисправностей колесных пар и оперативной передачи полученной информации на ближайший ПТО. В основе технического решения по контролю геометрических параметров колесной пары положен принцип самосканирования колес с использованием набора активных измерительных датчиков триангуляционного типа. Триангуляция (лат. треугольник) – метод измерения расстояния до контролируемого объекта путем использования свойств прямоугольного треугольника и законов тригонометрии. В этом случае измеряется длина только одной стороны треугольника и один из его углов, а длины других сторон получают на основании законов тригонометрии. Функциональная схема лазерного триангуляционного датчика показана на рис. 2.30, который включает: 1 – полупроводниковый лазер; 2 – контролируемую поверхность детали; 3 – измерительную камеру. Полупроводниковый лазер 1 формирует на контролируемой поверхности 2 световое пятно. Координаты пятна регистрируется камерой 3. При удалении или приближении измеряемого объекта на ΔХ происходит изменение координат пучка в регистрирующей камере ΔY. Величи­на ΔY, пропорциональнауглу триангуляции α. Рас­стояние до объекта вычисляется по формуле

, (2.2)

где b – расстояние между лазером и цифровой камерой (база датчика);

α – угол между осью лазерного излучения и осью отраженного луча;

D – расстояние до измеряемого объекта.

Обеспечить необходимые точность и диапазон измерений геометрических параметров прак­тически для всех деталей и узлов подвижного состава можно, используя проекционный (тене­вой) и триангуляционный лазерные методы. Так, например, при применении проекционного (теневого) метода был специально разработан лазер с плоским пучком излучения шириной 100 мм. Параллельный лазерный пучок создает чёткую тень от измеряемой детали на линейке фото-ПЗС. При использовании линейки, имеющей 2048 пикселов, измерительное устройство обеспечивает точность

мм

где D – величина широкой части пучка лазерного излучателя, мм;

n – число пикселов в линейке фото-ПЗС.

При использовании интерполяционного алгоритма обработки сигнала точность повышается в 2–3 раза. Структурная схема КТИ показана на рис. 2.31.

Технические характеристики комплекса

Комплекс измеряет следующие параметры колес (рис. 2.32):

– толщину и высоту гребня;

– ширину и толщину обода;

– диаметр колеса по поверхности катания;

– расстояние между внутренними гранями колес;

– сползание буксы;

– наличие дефектов на поверхности катания (навары, ползуны выщербины и др.)

Контроль производится при скорости движении поезда 15¸60 км/ч.

Диапазон рабочих температур от минус 50 до плюс 50 °С.

Для перевода комплекса из режима ожидания в режим измерения используется сигнал дальнего оповещения о подходе поезда. Для передачи информации в АСУ ПТО используется локальная сеть.

Общий вид расположения КТИ на перегоне приведен на рис. 2.33, датчики счета осей – на рис. 2.34, а схема расположения напольных камер – на рис. 2.35.

Блок ввода и сбора данных

Блок сбора данных выполняет следующие функции:

– ожидание сигнала дальнего оповещения о приближающемся составе;

– перевод в рабочее состояние системы контроля и установление связи по сети Ethernet (протокол TCP/IP) при получении сигнала дальнего оповещения;

– выполнение необходимого количества цикла сбора данных по колесным парам во время прохождения поезда;

– после прохождения поезда сигнал с датчиков приближения исчезает, и аппаратура комплекса производит самодиагностику измерительной аппаратуры, и после этого проводит обработку полученных данных и передачу их на АСУ ПТО;

– после передачи всех измеренных данных в ПК вычислителя аппаратура комплекса переходит в режим ожидания поезда.

АРМ оператора ПТО

АРМ оператора ПТО предназначен для:

– представления информации по прошедшему поезду (номер пути, время захода, количество вагонов, общий вес и др.);

– отображения на экране монитора тревожной информации по бракованным колесным парам, осям и др.;

– отображения всех результатов измерения осей в удобном для оператора виде;

– формирования и отображения статистических отчетов за выбранный период контроля.

Порядок работы комплекса

В основе технического решения по контролю геометрических параметров колесной пары положен принцип самосканирования колес с использованием блока сбора данных и набора активных измерительных датчиков триангуляционного типа.

По получению сигнала дальнего оповещения блок сбора данных переводит в готовность систему контроля и устанавливает связь с «вычислителем». Во время прохождения поезда выполняет необходимое количество циклов сбора данных по колесным парам с учетом скорости движения поезда. Для этой цели каждое из колес параллельно и независимо сканируется двумя измерительными датчиками (внутренним и наружным). Последующая совместная обработка позволяет определить профиль в системе отсчета колеса, после чего рассчитать значения требуемых геометрических параметров.

Полученное изображение в непрерывном режиме обрабатывает компьютер, который определяет состояние всей системы (готовность к работе, режимы измерений и испытаний, наличие блокирующего воздействия) и контролирует работоспособность всех измерительных модулей. Рельсовые педали на входе и выходе уста­новки посылают сигналы базовому модулю о прохождении поезда через измерительный участок.

Последующая совместная обработка позволяет определить параметры колесной пары.

Кроме этого на экран оператора ПТО выводится визуализация профилей колесной пары с дефектом, которые сравниваются с базовым. По результатам их анализа принимаются решения о возможности дальнейшей эксплуатации колесной пары.

Методика вычисления контролируемых параметров на основе известного профиля в основном повторяет подходы, заложенные в контактных измерителях аналогичных параметров. Результаты измерения геометрических параметров колесных пар проходящего состава накапливаются в компьютере-»вычислителе», размещенном в помещении (контейнере) и впоследствии передаются по протоколу TCP/IP в АСУ ПТО.

Результаты всех измерений в виде таблицы выводятся на АРМ оператора ЦПУ (центрального пункта управления) СПТО. Тревожная информация выделяется в таблице красным цветомнамониторе принимающего компьютера «Комплекса». Для идентификации номера поезда (при сбое программного обеспечения «СКАТ») по правому полю монитора размещено видеоизображение локомотива с программным меню увеличения размера изображения с целью определения номера локомотива.

Оператору ЦПУ ПТО передаются дата и время входа и выхода поезда на пост контроля, порядковый номер оси с головы, признак неисправности колесной пары с указанием браковочного параметра и его фактической измеренной величины.

На печатающее устройство КТИ – «Комплекс» выводится только тревожная информация.По окончании смены оператор ЦПУ снимает регистрационную ленту с устройства для учета и хранения. Вся поступившая информационная база данных по конкретному проконтролированному поезду перерабатывается в автоматическом режиме системой СКАТ и отражается отдельной строкой «Колесо» с передачей информации в АСУ ПТО. Оператор ЦПУ в программном обеспечении АСУ ПТО формирует «Смотровой лист» и пересылает на АРМ оператора парка ПТО.