Комплексы автоматизированные диагностические для измерений геометрических параметров колесных пар вагонов Комплекс

Назначение

Автоматизированные диагностические комплексы для измерений геометрических параметров колесных пар вагонов «Комплекс», предназначены для измерений геометрических параметров цельнокатаных колес по ГОСТ 10791 и расстояния между внутренними гранями ободьев колес, выявления степени износа и дефектов колесных пар на ходу поезда, регистрации неисправностей колесных пар и оперативной передачи полученной информации на ближайший пункт технического обслуживания вагонов, далее - НТО.

Описание

В основе технического решения по контролю геометрических параметров колесной пары положен принцип самосканирования колес с использованием набора активных измерительных датчиков триангуляционного типа «Лабракон™». Для этой цели каждое из колес параллельно и независимо сканируется двумя колесными датчиками (внутренним и наружным). Последующая совместная обработка данных позволяет определить профиль поверхности катания в системе отсчета колеса, после чего рассчитать значения контролируемых геометрических параметров. Методика вычисления контролируемых параметров на основе известного профиля в основном повторяет методы, заложенные в контактных измерителях аналогичных параметров. Общий вид Комплекса приведен на рисунке 1.

1 - колесный датчик (левый)                      3 - магнитная педаль

2 - колесный датчик (правый)                     4 - отапливаемое помещение

Phovuhv 1 _ ОКтптлъг ппп 1Ггуж<гггтр1гг'Я

Результаты измерений геометрических параметров колесных пар проходящего поезда накапливаются в базе данных сервера и впоследствии передаются по протоколу TCP/IP в АСУ ПТО. Оператору передаются дата и время входа и выхода поезда на пост контроля, порядковый номер оси с головы состава, признак неисправности колесной пары с указанием браковочного

параметра и его действительного измеренного значения.

Работа Комплекса рассматривается по функциональной схеме, приведенной на рисунке 2.

Напольное оборудование

1 - колесный датчик (левый)                    5 - блок сбора данных

2 - колесный датчик (правый)                  6 - коммутатор

3 - магнитная педаль                          7 - сервер

4 - датчик прогиба рельса                      8 - блок управления и синхронизации

Рисунок 2 - Функциональная схема Комплекса

После поступления в блок управления и синхронизации (8) сигнала дальнего оповещения, Комплекс переходит в режим «Автоматическое измерение».

Производится тестирование основных блоков и узлов Комплекса. Проверяется наличие связи с АСУ ПТО.

Во время прохождения поезда блок сбора данных (5) выполняет необходимое количество циклов сбора данных от колесных датчиков и датчика прогиба рельса. Число циклов соответствует числу колесных пар в составе. Цикл состоит из следующих этапов:

а) сигналы с входных магнитных педалей поступают в БУС;

б) блок управления и синхронизации формирует сигнал начала съема данных и посылает его в блок сбора данных;

в) блок сбора данных производит съем и буферизацию данных с плат АЦП;

г) сигналы с выходных магнитных педалей поступают в БУС;

д) блок управления и синхронизации формирует сигнал окончания съема данных и посылает его в блок сбора данных;

е) съем данных завершается.

Данные с каждого колесного датчика и с датчика прогиба рельса сохраняются отдельно.

После прохождения поезда все данные с блока сбора данных поступают на сервер, где управляющей программой производится совместная обработка данных и вычисление геометрических параметров колеса, а также расстояние между внутренними гранями ободьев колес.

Затем данные с сервера передаются в АСУ ПТО.

Колесные датчики (1, 2) предназначены для определения геометрических параметров колеса и расстояния между внутренними гранями ободьев колес. Они представляют собой датчики расстояния до поверхности объекта типа «Лабракон™» модели ЛДП 170/410*.. В состав Комплекса входят четыре датчика, измерительная информация от которых в виде аналоговых сигналов поступает на вход плат АЦП блока сбора данных.

В основу работы датчика «Лабракон™» модели ЛДП 170/410 положен метод лазерной триангуляции, принцип действия которого состоит в формировании на контролируемой поверхности светового пятна, построении изображения этого пятна на линейном фотоприемнике, определении положения этого изображения X и расчете {по известной зависимости Z(X)} координаты Z поверхности.

- Колесный датчик реализован на базе позиционно - чувствительной фотоприемника (PSD) и имеет двухканальный аналоговый выход (от 0 до 10 В), сигналы с которого поступают на входы платы АЦП AI8S-5A-1, установленной в слот шины PCI блока сбора данных. В блоке сбора данных аналоговые сигналы первого и второго каналов преобразуются в цифровой код и буферизуются. Пределы допускаемой абсолютной погрешности датчика «Лабракон™» модели ЛДП 170/410 ±0,2 мм.

После передачи данных на сервер производится вычисление отношения разности сигналов с двух каналов АЦП к их сумме и по известным калибровочным коэффициентам определяется координата контролируемой поверхности в системе отсчета датчика колесного. Затем вычисляют трехмерные координаты точек поверхности катания колеса в системе отсчета Комплекса. Далее после совместной обработки данных со всех колесных датчиков и датчика прогиба рельса вычисляются геометрические параметры колеса, а также расстояние между внутренними гранями ободьев колес.

Магнитные педали (3) (входные) предназначены для определения момента захода колеса в зону измерения колесных датчиков. Магнитные педали (выходные) предназначены для определения момента выхода колесной пары из зоны измерения колесных датчиков.

Датчики прогиба рельса (4) предназначены для определения смещения рельсов в процессе прохождения колеса относительно опорной рамы.

Сервер (7) - персональный компьютер, входящий в состав вычислительного шкафа. Сервер выполняет следующие функции:

а) получение данных из блока сбора данных:

б) совместная обработка информации по колесной паре со всех датчиков и вычисление необходимых параметров;

в) формирование и передача результатов измерений в АСУ ПТО;

* - № государственного Реестра

г) хранение результатов измерений по поезду в течение необходимого времени.

Блок управления и синхронизации (8) предназначен для приема и обработки сигнала дальнего оповещения и сигналов с магнитных педалей, а также для формирования синхросигналов для блока сбора данных, которые определяют начало и окончание съема данных по колесной паре.

Коммутатор (6) предназначен для обеспечения приема-передачи данных от блока сбора данных серверу и передачи результатов измерений от сервера в АСУ ПТО.

Видеокамера Quick CamZoom предназначена для регистрации и передачи на сервер изображений локомотива проходящего поезда и вагонов. Далее эти изображения передаются в АСУ ПТО для облегчения идентификации состава и вагонов с дефектными осями.

Диалоговое окно результатов контроля колесных пар приведено на рисунке 3.

Центр

постами

колес

tocainojl

ИнфОрМвЦ1Ы 'J ПО»®'

Информация о ват one

Время молда:

Врекм ехида

N* поезде

№ woxonei

Вл сил}

Осей

Идемтмтмкапгор

Начало

О катание

|Z74W2UniiX?'J0 -|

[27/П2/гИПП7<ЭТ

[2SO9 86300683500

Ин>|ч.(млцич^оо«

Ижбражетчте поезда

|276нз276 рокздоэо |27Л)2/аПЗ 82124

Номер с хвоста    |35

ПаглпрпдЛ нгыер [67S25014 Тит            ПВ

Количество осей |4

Веет идеФект'ъгх осей ,___

в слвсгугмпсти по всем 39

He обработагмьа осей О

]27лглав82аое

Рисунок 3 - Диалоговое окно результатов контроля колесных пар за сутки

Программное обеспечение предусматривает возможность тестирования отдельных блоков и Комплекса в целом; настройку процесса контроля, позволяя включать или отключать отдельные процедуры. Встроенные процедуры калибровки и поверки (тестирования) Комплекса выполняются в автоматическом режиме с использованием поверочного приспособления 5Р. 1038.800

Основные технические характеристики

Диапазон измерений, мм:

- равномерного проката по кругу катания........................

- толщины гребня......................................................

- толщины обода.......................................................

- диаметра по кругу катания.........................................

- расстояния между внутренними гранями ободьев колес...

- размеров имитатора колеса поверочного приспособления. Пределы допускаемой абсолютной погрешности, мм:

- равномерного проката по кругу катания........................

толишни гтебня

от 0 до 10;

от 20 до 33;

. от 18 до 80;

.от 844 до 964;

.от 1437 до 1443;

.28, 130.

± 0,5;

- толщины обода

± 0,5;

- диаметра по кругу катания.........................................................± 0,5;

- расстояния между внутренними гранями ободьев колес..............± 0.5;

- размеров имитатора колеса.......................................................± 0,05.

Электропитание Комплекса осуществляется от сети переменного тока частотой (50 ± 0.2) Гц напряжением 220 В ± 5%.

Мощность потребления Комплекса при электропитании. кВт, не более:

- по I категории...........................................................................5;

- по II категории..........................................................................7.

Габаритные размеры, мм, не более:

- колесного датчика 5Р. 1038.05.........................................(600x280x280);

- колесного датчика 5Р.1038.05-01.....................................(600x280x280);

- опорной рамы 5Р. 1038.300.............................................(4600 х 2200 х 600);

- датчика прогиба рельса 5Р. 1038.319, не более.....................(160х 120x80);

- магнитной педали 5Р.1038.320, не более...........................(100x70x50);

- вычислительного шкафа 5Р. 1038.500. не более...................(600х600х 1500).

Масса, кг, не более:

- колесного датчика 5Р. 1038.05

- колесного датчика 5Р. 1038.05-01

- опорной рамы 5Р. 1038.300

- датчика прогиба рельса 5Р. 1038.319

- магнитной педали 5Р. 1038.320

- вычислительного шкафа 5Р.1038.500

Напольное оборудование эксплуатируется на открытом пространстве и устойчиво к воздействию следующих климатических факторов:

- температура окружающего воздуха, °C...........................от минус 50 до плюс 50;

- относительная влажность при плюс 35 °C и более низких температурах, без конденсации влаги, %, не более

- атмосферное давление. кПа...........................................от 84 до 106.7.

Вычислительный шкаф эксплуатируется в закрытом отапливаемом помещении и устойчив к воздействию следующих климатических факторов:

- температура окружающего воздуха. °C...........................от плюс 10 до плюс 35;

- относительная влажность при плюс 30 °C и более низких температурах, без конденсации влаги, %, не более

- атмосферное давление, к! 1а.........................................от 84 до 106,7.

Средняя наработка на отказ, ч, не менее

Средний срок службы, лет, не менее

Комплекс обеспечивает выполнение следующих функций:

- настройку (установку полей допусков, автоматическую настройку уровня освещенности контролируемых поверхностей);

- автоматическое тестирование основных узлов и блоков, а также определение работоспособности в целом (опробование);

- автоматическое включение режима «Автоматическое измерение» при подходе поезда к посту контроля;

- измерение геометрических параметров колес и колесных пар при линейной скорости перемещения колесной пары от 10 до 60 км/ч;

- оперативную передачу полученной информации на ближайший ПТО (дата, время прибытия / убытия поезда на пост контроля, порядковые номера осей с головы поезда, признак неисправности колесной пары с указанием браковочного параметра и его действительного значения);

Комплекс имеет следующие режимы работы:

- «Тестирование и поверка»,

- «Автоматическое измерение».

Комплекс функционирует в рабочих условиях применения непрерывно.

Отключение Комплекса допускается только при проведении технического обслуживания и ремонта.

Программное обеспечение Комплекса реализовано на платформе ОС Windows NT (версия не ниже Windows 2000).

При эксплуатации соблюдают правила техники безопасности в соответствии с ГОСТ Р 50723 и ЦЭ-346 Правила электробезопасности для работников железнодорожного транспорта на электрифицированных железных дорогах.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа нанесен на табличку на двери вычислительного шкафа методом лазерной гравировки, на титульные листы руководства по эксплуатации и паспорта типографским способом.

Комплектность

Комплектность приведена в таблице 1

Таблица 1

Поверка

Поверка Комплексов проводится согласно документу 5Р. 1038 МП Автоматизированные диагностические комплексы для измерений геометрических параметров колесных пар вагонов «Комплекс». Методика поверки», согласованному директором ФГУП СИПИМ в декабре 2004 г.

В перечень основного поверочного оборудования входят: штангенциркуль по ГОСТ 166; поверочное приспособление (в комплекте); малогабаритный автоматизированный прибор для измерения размеров колес МАИК МАИК 00.00 ТУ: толщиномер цельнокатаных колес ТУ 32 ЦВ 1802-95; штанген РВИ ТУ 32 ЦВ 1800-95; шаблон абсолютный вагонный ТУ 32 ЦВ 1801-95 Межповерочный интервал — шесть месяцев.

Нормативные документы

ГОСТ 10791-89 Колеса цельнокатаные. Технические условия

ГОСТ 12997-84 Изделия ГСП. Общие технические условия.

ГОСТ Р 50723-94 Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при

разработке и эксплуатации лазерных изделий

ГОСТ Р 51350-99 Безопасность электрических контрольно-измерительных приборов и лабораторного оборудования. Часть 1. Общие требования

ТУ 3180 038 03534044 - 2003 Автоматизированные диагностические комплексы для измерений геометрических параметров колесных пар вагонов «Комплекс». Технические условия.

Заключение

Тип Автоматизированные диагностические комплексы для измерений геометрических параметров колесных пар вагонов «Комплекс» утверждён с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен при выпуске из производства и в эксплуатации согласно государственной поверочной схеме.