Технического состояния подвижного состава, пути и стрелочных переводов
До 40% всех нарушений безопасности движения приходится на вагонное и путевое хозяйство.
К неисправностям подвижного состава, ведущим к нарушениям безопасности движения, относят: излом оси, осевой шейки или бандажа колесной пары, грение букс, разрушение роликовых подшипников, заклинивание колесных пар, падение на путь деталей вагонов, разрыв поездов вследствие неисправности автосцепки, хребтовой балки, саморасцеп автосцепки. ПТЭ установлены строгие требования к техническому состоянию подвижного состава и определены нормы неисправностей, с которыми запрещается эксплуатировать подвижной состав. В частности, расстояние между внутренними гранями колесной пары должно быть не более 1443 мм и не менее 1439 мм, толщина гребня не более 33 мм и не менее 28 мм, прокат не более 5 мм, толщина обода не менее 35 мм. Запрещается эксплуатировать колесные пары со следующими дефектами: с трещинами, с кольцевыми выработками, с наплывами металла и т.д.
Автоматизированные системы контроля технического состояния подвижного состава позволяют своевременно выявить и устранить появляющиеся в процессе эксплуатации неисправности ходовых частей подвижного состава и тем самым предупредить возникновение необратимых отказов, способных привести к авариям и крушениям, увеличить скорости движения поездов, сократить затраты времени на техническое обслуживание составов, увеличить расстояния безостановочного пробега поездов без технического обслуживания вагонов, облегчить условия труда линейных работников вагонного хозяйства.
К средствам автоматического контроля технического состояния подвижного состава на ходу поезда (далее - средства контроля) относятся стационарные системы обнаружения отдельных видов неисправностей подвижного состава, которые являются дополнительными средствами повышения безопасности движения поездов.
Поезда, в которых с помощью средств контроля обнаружены неисправные вагоны (локомотивы), останавливаются на станции (при выработке сигнала “Тревога” аварийного уровня) или на подходе к станции (при выработке сигнала “Тревога” критического уровня), где расположены эти средства контроля, для осмотра, устранения неисправностей или отцепки вагона (локомотива).
Средства контроля на каждом пункте их установки включают в себя перегонное и станционное оборудование, связанное между собой кабельной линией связи. Перегонное оборудование в свою очередь подразделяется на напольное и постовое, а станционное - на регистрирующее и сигнализирующее.
Напольное оборудование средств контроля устанавливается непосредственно на пути и предназначено для считывания информации с подвижного состава. Сигналы от напольного оборудования поступают по кабелю к постовому оборудованию, размещенному в специальном помещении в непосредственной близости от напольного.
После обработки сигналов устройствами постового оборудования информация о состоянии проконтролированного подвижного состава передается к станционному оборудованию и регистрируется устройствами этого оборудования. При этом регистрируются данные о наличии, месте, расположения в поезде неисправных подвижных единиц (локомотив, вагон), виде их неисправности, месте расположения неисправных узлов в подвижной единице и ряд вспомогательных данных (общее количество подвижных единиц в поезде, количество неисправных подвижных единиц, время контроля поезда, степень аварийности выявленной неисправности, результаты автоматического контроля исправности оборудования средств контроля).
В момент обнаружения средствами контроля неисправных подвижных единиц соответствующие сигналы об этом со станционного оборудования передаются на сигнальный световой указатель, установленный между перегонным оборудованием и входным сигналом станции, или на речевой информатор для извещения машиниста поезда, и на сигнализирующее оборудование для извещения дежурного персонала станции.
Сигнализирующее оборудование средств контроля выдает звуковые и световые сигналы тревоги. При этом, в зависимости от степени аварийности, вида неисправности подвижного состава и типа средства контроля выдаются сигналы тревоги пред аварийного уровня “Тревога 0” (не требующие остановки поезда), аварийного уровня “Тревога 1” (требующие остановки поезда на станции или перегоне в зависимости от типа средств контроля) и критического уровня “Тревога 2” (требующие остановки поезда на перегоне).
Средства контроля на каждом пункте их установки применяются комплексно. При этом базовым средством, обладающим конструктивной и функциональной завершенностью и позволяющим самостоятельно работать в условиях эксплуатации, как правило, является система обнаружения перегретых букс, а все остальные средства контроля в качестве подсистем могут только дополнять ее на тех или иных пунктах контроля.
В состав средств контроля входят:
1) системы обнаружения перегретых букс (ПОНАБ-3, ДИСК-Б, ДИСК2-Б, КТСМ-01, КТСМ-01Д);
2) системы обнаружения заторможенных колесных пар (ДИСК-Т, ДИСК2-Т);
3) системы обнаружения волочащихся деталей (ДИСК-В, ДИСК2-В);
4) системы обнаружения дефектов колес по кругу катания (ДИСК-К, ДИСК2-К);
5) системы обнаружения отклонений верхнего габарита подвижного состава (ДИСК2-Г);
6) системы обнаружения перегруза вагонов (ДИСК2-3).
Системы обнаружения перегретых букс обеспечивают контроль бесконтактным методом температуры корпусов букс (для систем ДИСК также и ступицы колеса), характеризующей техническое состояние буксовых узлов, распознавание по определенным критериям неисправных букс, передачу и регистрацию информации о наличии и расположении таких букс в поезде. При этом все типы систем выдают сигнал “Тревога 1”. Сигнал Тревога 2” выдается системами ДИСК-Б, ДИСК2-Б, а сигнал “Тревога 0” – только системой ДИСК2-Б.
Системы обнаружения заторможенных колес обеспечивают контроль бесконтактным методом температуры ступиц колес каждой подвижной единицы, характеризующей передачу тепла в эти элементы колесной пары при трении тормозных колодок об обод колеса, распознаванием по определенным критериям подвижной единицы с неисправным тормозным оборудованием, передачу и регистрацию полученной информации. При этом системы выдают сигналы “Тревога 1”.
Системы обнаружения волочащихся деталей вырабатывают сигнал наличия волочащейся детали при механическом соударении узлов и деталей подвижной единицы, выходящих за пределы нижнего габарита подвижного состава, с элементами напольного электромеханического датчика и обеспечивают передачу и регистрацию информации о наличии и месте расположения волочащейся детали. При этом системы вырабатывают сигнал “Тревога 2” (для систем ДИСК-В, ДИСК2-В) или регистрируют специальный знак (при сопряжении с ПОНАБ-3) на бланке регистрирующего устройства.
Системы обнаружения дефектов колес по кругу катания обеспечивают контроль динамического воздействия колеса на рельс, характеризующего величину и вид дефекта на поверхности катания колеса, выделение по определенным критериям сигнала информации в случаях, когда динамическое воздействие колеса на рельс превышает заданное пороговое значение, передачу и регистрацию сигналов информации о расположении неисправных подвижных единиц в поезде и колес в подвижной единице.
1 – корпус; 2 - задний подшипник; 3 - шейка оси колесной пары;
4- отъемная лабиринтная часть корпуса; 5 - лабиринтное кольцо;
6 – ролики; 7 – сепаратор; 8 – крепительная крышка; 9 - смотровая крышка
10 - 6олты; 11 - стопорная планка; 12 – торцовая гайка; 13 – приставное кольцо; 14 – передний подшипник
Рисунок 1 Букса с двумя одинаковыми цилиндрическими подшипниками
на горячей посадке
Рисунок 2 Букса с подшипником трения скольжения
Системы выдают сигнал “Тревога 0” или “Тревога 1”.
Система обнаружения отклонений верхнего габарита подвижного состава обеспечивает выработку сигнала информации при выходе за установленные пределы боковых или верхних частей подвижных единиц, передачу и регистрацию информации о наличии и расположении в поезде таких подвижных единиц. При передаче и регистрации информации система выдает сигнал “Тревога 2”.
Система обнаружения перегруза вагонов обеспечивает выработку сигналов информации при превышении установленного значения массы брутто, нагрузки на ось или неравномерной загрузки подвижной единицы по сторонам или тележкам, передачу и регистрацию информации о наличии, виде перегруза и месте ее расположения в поезде перегруженных вагонов. При передаче и регистрации информации система выдает сигнал “Тревога 1”.
Средствами контроля подвижного состава оснащают, в первую очередь, удлиненные грузонапряженные участки безостановочного следования поездов с тяжелыми условиями, а также скоростные направления железной дороги. С целью облегчения эксплуатации и технического обслуживания средств контроля желательно однотипными средствами оснащать комплексно целые участки железных дорог, расположенные в зоне обслуживания одного эксплуатационного вагонного депо (ВЧД) или дистанции сигнализации и связи (ШЧ).
Средства контроля должны устанавливаться перед станциями с достаточным путевым развитием, на которых имеются ПТО, пункты подготовки вагонов (ППВ), пункты контрольно-технического осмотра (КПТО) или контрольные посты (КП) с тем, чтобы задержки поездов по показаниям этих средств контроля оказывали наименьшее влияние на выполнение графика движения поездов, а обнаруженные неисправности могли быть устранены в кратчайший срок.
Аппаратура автоматического обнаружения перегретых букс в поездах, типа ПОНАБ-3 является второй промышленной моделью, получившей широкое распространение на отечественных железных дорогах.
Аппаратура ПОНАБ-3 позволяет контролировать поезда на двухпутных и однопутных линиях. При установке ПОНАБ-3 на однопутных линиях с помощью одного комплекта контролируются поезда, движущиеся только в одном направлении. Аппаратура ПОНАБ-3 может устанавливаться вдоль участка безостановочного следования поездов с интервалом 40-60 км между соседними пунктами контроля и перед станциями стоянки поездов по графику, где осуществляется сплошной осмотр букс работниками вагонного хозяйства.
Общий принцип работы ПОНАБ-3 заключается в восприятии чувствительными элементами (приемниками) импульсов инфракрасной энергии, преобразовании их в электрические сигналы, усилении последних и выделении по определенным критериям сигналов от перегретых букс, формировании, передаче и регистрации информации о наличии и расположении таких букс в поезде.
Перегонное оборудование ПОНАБ-3 размещается на подходе станции, где предусматривается остановка поезда для ремонта перегретых букс и подразделяется на напольное и постовое.
Напольное оборудование размещается непосредственно на пути и включает в себя две напольные считывающие камеры (правую и левую), рельсовую цепь наложения и четыре датчика прохода колес. Как правило, напольное оборудование размещается на прямом участке пути и посередине рельсового звена. Сигналы от напольного оборудования к постовому подаются через кабели. Через эти же кабели подается питание к напольным устройствам ПОНАБ-3.
Постовое оборудование размещается в специальном помещении, вблизи места установки напольных устройств с учетом габарита приближения строений и допустимой длины кабелей от напольных устройств.
Постовое оборудование размещается в специальном помещении, вблизи места установки напольных устройств с учетом габарита приближения строений и допустимой длины кабелей от напольных устройств.
Таблица 1- Техническая характеристика аппаратуры ПОНАБ-3
| Скорость движения контролируемых поездов, км/ч | 10-150 | ||
| Рабочая температура окружающей среды, 0С | для напольного оборудования | - 50...+ 60 | |
| для постового и станционного оборудования | +5...+ 60 | ||
| Дальность передачи информации, км | от перегонных к станционным устройствам | не более 10 | |
| от регистрирующих к сигнализирующим устройствам | не более 2 | ||
| Число вагонов в проконтролированном поезде, от которых поступает информация | о порядковом номере вагона с перегретой буксой | не более 9 | |
| об общем числе вагонов | |||
| об общем числе вагонов с перегретыми буксами | не более 9 |
Таблица 2- Нормируемые показатели работы аппаратуры ПОНАБ-3
| “Выявляемость” перегретых букс, %, с температурой подшипника | свыше плюс 70...плюс 120 0С | не менее 70 | |
| свыше плюс 140...180 0С | не менее 80 | ||
| Среднее время наработки на отказ, ч | не менее 1000 | ||
| Установленный срок службы, годы |
Станционное оборудование аппаратуры ПОНАБ-3 включает в себя регистрирующее оборудование и сигнализирующее устройство.
Регистрирующее оборудование ПОНАБ-3 устанавливается в помещении, где находятся осмотрщики вагонов, или в помещении дежурного по станции.
Принцип действия системы КРАП-2 основан на измерении с помощью пьезоэлектрических датчиков ускорений рельса при ударе по нему колеса с дефектом по кругу катания (ползун, навар, выщербины, неравномерный прокат) и выделении по определенным критериям сигнала информации в случаях, когда динамическое воздействие колеса на рельс превышает заданное пороговое значение.
Система ДИСК-БКВ-Ц включает в себя:
базовую подсистему ДИСК-Б для обнаружения перегретых букс,
подсистему ДИСК-К для обнаружения дефектов колес по кругу катания,
подсистему ДИСК-В для обнаружения волочащихся деталей и подсистему ДИСК-Ц для централизации информации с линейных пунктов контроля на диспетчерский пост.
Базовая подсистема ДИСК-Б обладает функциональной и конструктивной завершенностью, позволяющей самостоятельно работать в условиях эксплуатации, а все остальные системы могут только дополнять ее на тех или иных пунктах контроля.
Аппаратура ПОНАБ и базовая подсистема ДИСК-Б предназначаются для бесконтактного обнаружения на ходу поезда перегретых букс подвижного состава и выдачи обслуживающему персоналу на станции информации о наличии и расположении в поезде вагонов с такого вида неисправностями.
Подсистема ДИСК-Б обеспечивает дополнительно указание порядкового номера с оси с перегретой буксой в вагоне, степени перегрева буксы, времени контроля поезда, его порядкового номера и типа буксового узла.
Принцип действия подсистемы ДИСК-К основан на измерении с помощью пьезоэлектрических датчиков ускорений рельса при ударе по нему колеса с дефектом по кругу катания (ползун, навар, выщербины, неравномерный прокат) и выделении по определенным критериям сигнала информации в случаях, когда динамическое воздействие колеса на рельс превышает заданное пороговое значение.
Подсистема ДИСК-В вырабатывает сигнал наличия в вагоне волочащейся детали при механическом соударении узлов и деталей вагона, выходящих за пределы нижнего габарита подвижного состава, с элементами напольного электромеханического датчика подсистемы.
Комплекс аппаратура КТСМ-01 предназначен для модернизации аппаратуры ПОНАБ-3, находящейся в эксплуатации. Модернизация предусматривает замену части перегонного оборудования и полную замену станционного.
Таблица 3 - Техническая характеристика системы ДИСК-БКВ-Ц
| Верхнее значение скоростей движения контролируемых поездов, км/ч | грузовых | ||||
| пассажирских | |||||
| Нижнее значение скоростей движения контролируемых поездов, км/ч | для подсистем ДИСК-Б, ДИСК-В | более 5 | |||
| для подсистемы ДИСК-К | при обнаружении дефектов тормозного происхождения | более 25 | |||
| при обнаружении неравномерности проката | более 80 | ||||
| Рабочая температура окружающей среды, 0С, для оборудования | напольного | -50... + 60 | |||
| постового | -5... + 50 | ||||
| станционного и центрального поста | + 1...+ 45 | ||||
| Дальность передачи информации, км | от перегонного до станционного оборудования | не более 10 | |||
| с линейного пункта контроля на центральный пост | |||||
| Объем регистрируемых данных на один проконтролированный поезд | порядковый номер вагона и число вагонов с перегретой буксой, дефектом колеса или волочащейся деталью | не более 399 | |||
| номер оси и число осей в вагоне с перегретой буксой или дефектом колес | не более 4 | ||||
| сторона поезда при обнаружении перегретой буксы | |||||
| тип буксового узла в вагоне | |||||
| общее количество вагонов в поезде | не более 399 | ||||
| время окончания контроля поезда, мин | |||||
| порядковый номер поезда за смену | |||||
| Установленный срок службы, годы | |||||
В нормальных условиях эксплуатации КТСМ-01 выполняет следующие основные функции: определяет наличие поезда на контрольном участке, отсчитывает порядковые номера осей и подвижных единиц в поезде, считывает сигналы теплового излучения с корпусов букс, преобразует уровни электрического сигнала на выходе усилителей в двоичный код, передает в АРМ информацию о вагонах с буксами, нагрев которых превышает установленный в АРМ ЛПК (линейный пункт контроля) пороговый уровень, и о проконтролированных поездах.
Таблица 4 - Основные технические характеристики системы КТСМ-01
| Диапазон скоростей движения поездов по участку контроля, км/ч | от 5 до 200 | ||
| Общее количество вагонов в контролируемом поезде | до 200 | ||
| Количество осей в вагоне | до 32 | ||
| Количество уровней квантования теплового сигнала | |||
| Выявление перегретых букс с температурой шеек оси выше | 700 С | 96 % | |
| 1400 С | 99 % |
Дополнительно КТСМ-01 осуществляет:
- определение нагрева шкивов в пассажирских вагонах;
- определение среднего теплового уровня на каждую сторону поезда с целью контроля работы тепловых трактов;
- восстановление счетчика вагонов в случае сбоя по одному из датчиков счета осей;
- определение типа подвижной единицы (локомотив, пассажирский вагон, грузовой вагон);
- определение минимальной скорости прохода контролируемого поезда;
- подсчет общего количества осей в поезде;
- автоматическую и дистанционную диагностику работы всех составных частей комплекса и напольного оборудования;
- контроль температуры наружного воздуха;
- накопление и хранение информации о проконтролированных поездах при отказе канала связи с дальнейшей передачей накопленной информации после восстановления.
Автоматизированная транспортная система контроля (СКАТ) разработана специалистами ИВЦ Горьковской дороги РЖД. Первоначально технология и программные средства СКАТ были ориентированы на использование на рабочем месте диспетчера центрального поста контроля аппаратуры ДИСК-Б, затем были интегрированы в систему АСУ станции как базовая подсистема для автоматизированного формирования смотрового листа на сетевых пунктах технического осмотра вагонов (СПТО).
Программное обеспечение системы СКАТ функционирует в составе информационной подсистемы управления и обеспечения безопасности движения поездов (АСУ МС), АСУ СПТО, центрального поста контроля региона (ЦПК) в качестве базовой системы. Оно предназначено для приема, обработки и отображения информации в реальном масштабе времени от аппаратуры контроля технического состояния подвижного состава в пути следования.
Базовая версия СКАТ позволяет поддерживать информационный обмен с такими устройствами и системами безопасности, как комплексы КТСМ-01 и КТСМ-02 подсистем Б (букса), К (колесо), Т (тормоз); системы ДИСК-Б и ДИСК-2 подсистем Б (букса), В (волочение), Г (габарит), К (колесо), С (ступица), Т (тормоз), Н (неравномерность загрузки), ДИСК-2ЦО; устройство контроля схода подвижного состава (УКСПС); автоматизированная система контроля подвижного состава (АСКПС).
СКАТ также обеспечивает информационный обмен с системой обнаружения вагонов с отрицательной динамикой – галопирование (АСООД), системой контроля исправности механизма автосцепки (САКМА), аппаратурой силового контроля неисправностей колес (ДДК), диагностическим комплексом для измерения колесных пар на подходах к станции (КОМПЛЕКС), пожарной и охранной сигнализацией и др.
Основными пользователями системы являются диспетчеры по безопасности движения (операторы) ПТО вагонов, вагонных депо, отделений и служб вагонного хозяйства.