«Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus»


РЖД
ПЕТЕРБУРГСКИЙ Муниципальный Институт

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ


Кафедра: «Электрическая тяга»


Дисциплина: « Базы технической диагностики »


Реферат


На тему: « Автоматическая диагностика колесных пар

при помощи системы ARGUS »


Выполнил студент: Пластинин П.А.

Учебный шифр: 01-ЭТ-14

Принял:


САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2006
Автоматическая диагностика колесных пар
при помощи «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» системы ARGUS

С увеличением скорости движения вырастают требования к качеству пути и подвижного состава. Вкупе с тем ситуация на рынке транспортных услуг не позволяет наращивать расходы на техническое сервис «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» подвижного состава. В связи с этим нужно обеспечить его среднее внедрение без понижения уровня безопасности движения.

Работа подвижного состава в системе колесо — рельс связана со значимым износом обоих компонент, но в особенной степени это «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» относится к колесам. В процессе эксплуатации ухудшаются геометрия колеса, качество его материала и состояние поверхности катания, вырастают напряжения, понижаются плавность хода и уровень безопасности движения.

При предстоящем повышении скорости движения все большее «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» значение будет получать контроль состояния колесных пар. В связи с этим для везде внедряемой системы технического обслуживания подвижного состава по его состоянию будет нужно четкая информация о величине износа всех «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» частей колесной пары.

До сего времени износ определяли вручную. Значимые издержки на эти работы, также простои подвижного состава при выполнении измерений вынуждали проводить эти работы с большенными интервалами времени. Автоматизация позволяет делать «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» эти измерения за пару минут. При всем этом обеспечивается завышенная точность измерений и возможность планирования технического обслуживания.

^ Система ARGUS


Измерительная система ARGUS разработана германской компанией Hegenscheidt-MFD, Эркеленц. Она обмеряет и исследует колеса рельсового подвижного «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» состава в движении. Установка длиной 20 м работает в спец депо Берлин-Руммельсбург, обслуживающем поезда ICE. Все измерения на поезде длиной 400 м, передвигающемся со скоростью около 10 км/ч, производятся в «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» течение 3 мин.

При проследовании поезда через установку все колеса проверяются по ряду характеристик. Результаты измерений поступают в цех ремонта по системе передачи данных. Блок инфы для каждого колеса может быть выделен при «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» помощи системы идентификации. Все результаты измерений, дающие полную информацию о состоянии каждого колеса и колесных пар, помещаются в запоминающее устройство.

Доступ к данным с целью их оценки может быть разрешен компом более высочайшего уровня «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus». Результаты измерений и рассчитанные по ним остаточные сроки эксплуатации позволяют планировать работы по обточке колес либо подмене колесных пар. Имея данные о состоянии профиля каждого колеса, можно заблаговременно задавать режим «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» его обточки на колесотокарном станке.


Система ARGUS состоит из базисного блока (компьютера управления и контроля) и ряда модулей:



Измерительная установка, сделанная на базе системы ARGUS, устанавливается на открытом воздухе и может эксплуатироваться при температурах, характерных для Центральной Европы. Датчики системы закрыты защитными корпусами, в которые под давлением «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» подается нагретый воздух. Установка отвечает самым жестким требованиям в отношении достоверности диагностической инфы. С определенными интервалами времени проводится калибровка измерительных устройств. Достоверность результатов измерений проверяется при помощи вероятностных способов расчета. Эксплуатационная готовность «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» установки составляет 98 %.

 

^ Технические данные системы ARGUS

Ширина колеи

по желанию заказчика

Скорость прохождения поезда через установку, км/ч:

 

при измерениях

3 – 12

без измерений

30

Малое расстояние меж осями телеги, мм

1300

Наибольшая осевая нагрузка, т

40

Измеряемые поперечникы колес, мм

600 – 1300

Пауза меж 2-мя «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» поездами, с

60

Малая длина измерительного участка, м

20

Температурный спектр эксплуатации,  °C

–15 ... +40

Вычислительная база

промышленный ПК Intel х86

Среда

Windows NT 4.0, SP5 либо 6 

Программное обеспечение

Microsoft SQL 7.0

Объем памяти

данные для 1 млн. колесных пар



Благодаря модульному принципу при отказе 1-го из компонент «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» другие сохраняют работоспособность. Установка работает в автоматическом режиме без персонала. Работоспособность установки может быть испытана дистанционно. Может быть также дистанционное устранение неких дефектов.


Идентификация


Система ARGUS обеспечивает возможность конкретного определения принадлежности каждого блока измерительных «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» данных колесу определенной колесной пары. Для автоматизации процесса определения каждый поезд и любая единица подвижного состава оснащаются сигнальным электрическим блоком, который при помощи антенны передает присвоенный ему идентификационный номер. Идентификация «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» поезда происходит тогда, когда сигнальный блок оказывается на расстоянии менее 1 м от приемного устройства измерительной установки. По идентификационному номеру и инфы датчика числа осей определяется принадлежность блока данных определенному колесу.

В состоянии разработки находится «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» система идентификации конкретно колесной пары SOFIS компании Siemens. При использовании этой системы не идентифицируются вагон либо поезд, в связи с этим приходится вручную вводить данные о поезде либо вагоне, также о «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» порядке расположения в их колесных пар.

Другим является метод идентификации при помощи оптической головки для считывания текста. Такое устройство реализовано на установке ARGUS, смонтированной в депо Берлин-Руммельсбург. Этот метод также обеспечивает «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» огромную точность, но просит наибольшей четкости считываемого текста. Поезд контролируется с обеих сторон камерами. Изображение с их в непрерывном режиме оценивает компьютер, который настроен на отыскание определенной надписи. Обнаружение этой надписи «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» в сочетании со считыванием цифр номера поезда обеспечивает высшую резервируемость процесса идентификации.


^ Обнаружение некруглостей и ползунов на колесах

Контроль колес с целью обнаружения некруглостей и ползунов является главным условием обеспечения безопасности движения, в особенности для «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» скоростных поездов. Некруглость колеса может стать предпосылкой повреждений пути либо ходовой части подвижного состава, понижения плавности хода и роста угрозы схода с рельсов.

Основным параметром, измеряемым этим модулем, является отклонение от «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» нормы высоты гребня. В почти всех случаях оно может быть мерой некруглости колеса и конфигурации его круга катания. Если принять, что окружность верхушки гребня является безупречной и концентричной относительно оси «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» вращения, то отклонение от нормы высоты гребня идентично отклонению круга катания от безупречной окружности и несет внутри себя информацию о величине некруглостей и глубине ползунов. Так как верхушка гребня не изнашивается, а колесные пары «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» часто обтачиваются, обозначенное допущение в общем правомерно.

 



^ Рис. 1. Определение высоты гребня при помощи измерительной балки

Принцип измерения механический. Употребляется измерительная опора (рис. 1), опусканию которой при нажатии на нее верхушки гребня противодействует «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» давление сжатого воздуха. Вертикальный ход балки при качении колеса измеряется при помощи электромеханического датчика. Сигнал с датчика передается в ЭВМ модуля, где он обрабатывается и регится как изменение хода балки минимум за «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» один оборот колеса. На заключительном шаге измеренные величины пересчитываются для критерий, когда измерительная опора и рельсы совершенно ровненькие. Таким макаром, колебания измеренных величин будут отражать только конфигурации высоты гребня колеса. По «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» кривой конфигурации высоты гребня за один оборот определяют наличие некруглости либо ползуна (рис. 2).  



^ Рис. 2. Изменение высоты гребня по кругу на примере колеса поезда ICE:

Sh — высота гребня; l — развертка колеса по верхушке гребня

Обозначенная кривая «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» употребляется также для обнаружения полигонизации колес, т. е. тенденции к превращению круга катания в многоугольник. Эта информация принципиальна для оценки степени некруглости колес. Многоугольник в процессе качения колеса может «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» генерировать колебания таковой частоты, которая соответствует своим частотам тележек либо кузова, потому во избежание вероятных резонансов форма круга катания должна быть приведена в норму.

Хотя рассмотренный контактный метод измерения и смотрится несколько «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» устаревшим по сопоставлению с бесконтактными способами, все же благодаря высочайшей надежности и достоверности он полностью может соперничать с оптическим либо основанным на измерении действующих сил.

Ошибка при измерении глубины ползунов либо величины некруглостей «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» не превосходит 0,2 мм.

^ Измерение поперечника и расстояния меж внутренними гранями колес


Измерение поперечника колес требуется как на стадии производства подвижного состава, так и в процессе технического обслуживания. При обточке бандажей требуется учесть поперечникы колес «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» примыкающих колесных пар. Значимая разница в поперечниках колес одной оси вызывает завышенный износ и содействует повышению уровня шума при ее качении. В случае подмены колесной пары новенькая обязана иметь колеса того же «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» поперечника, как демонтированная.

Поперечник колеса определяют по радиусу закругления 1-го сектора колеса при помощи световых лучей. Для этого (рис. 3) два лазера с V-образно расходящимся в одной плоскости лучом помещают «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» под исследуемым колесом таким макаром, чтоб полосы света, падающие на поверхность катания, были параллельны плоскости круга измерения. Эти полосы фотографирует расположенная с боковой стороны цифровая камера.

 Плоскость круга измерения проходит через поверхность катания колеса «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» посредине меж световыми полосами, образуемыми плоскими V-образными лучами 2-ух лазеров. Поначалу определяются поперечникы 2-ух окружностей, образованных световыми полосами, после этого при помощи линейной интерполяции определяется поперечник размещенного меж ними круга измерения «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus».

Изображения световых полос искажаются оптически и за счет перспективы. Это искаженное изображение передается на ЭВМ модуля и при помощи соответственной трансформации преобразуется в неискаженное. Для того чтоб этот процесс был выполнен без «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» нарушения масштаба, характеристики трансформации калибруются на секторе колеса известного поперечника.





^ Рис. 3. Измерение поперечника колеса



Для калибровки может быть взят только один сектор шириной 500 мм и высотой 100 мм. В связи с этим для обеспечения «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» правильной калибровки к разрешению цифровой камеры и юстировке лазеров предъявляются особенные требования. Гарантируемая точность измерения поперечников от 600 до 1300 мм составляет 0,6 мм.

Расстояние меж внутренними гранями колес определяют при помощи оптической измерительной системы «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus». Для этого определяют расстояние меж недвижным датчиком, установленным на оси пути, и внутренними гранями колес. Приобретенные величины служат основой для расчета расстояния меж внутренними гранями колес и осевой координаты плоскости круга «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» измерения. Применяемое для измерений триангуляционное устройство отправляет лазерный луч на внутреннюю грань колеса, где след луча наблюдается как светящаяся точка. Установленная с боковой стороны оптическая система фиксирует место расположения этой точки. Координата «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» ее изображения на светочувствительной полосе индикатора соответствует расстоянию до объекта измерения. Ошибка при измерении расстояния меж внутренними гранями колес может достигать 0,4 мм.


^ Обмер профиля


Изменение профиля колеса обусловливается его износом в связи «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» с потерей материала поверхностью катания. Ходовые свойства колесной пары определяются последующими основными параметрами: высотой и шириной гребня, поперечным размером qr, применяемым в качестве базы для расчета величины подреза гребня, расстоянием меж «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» внутренними гранями колес и эквивалентной конусностью (рис. 4).

 



^ Рис. 4. Контролируемые размеры:

Ar — расстояние меж внутренними гранями колес; Sr — ширина колеи; Sd — толщина гребня;
Sh — высота гребня; Dl — поперечник круга катания; MK — поверхность круга измерения «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus»; qr — поперечный размер, применяемый для расчета величины подреза гребня

Модуль обмера профиля дает возможность повсевременно держать под контролем обозначенные размеры и оценивать их конфигурации в функции времени работы. Таким макаром, эта операция вместе с «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» измерением поперечника позволяет определять остаточный пробег и, соответственно, с высочайшей точностью предсказывать срок последующей обточки колесной пары. Наличие данных о величине износа является неотклонимым условием надежного планирования работ по техническому обслуживанию «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus».

Обмер профиля производится этим же способом, что и измерение поперечника (рис. 5). Для этого один лазер с плоским V-образным лучом устанавливается ниже катящегося колеса так, что плоскость луча оказывается строго «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» перпендикулярной направлению движения колеса. Линия скрещения плоскости луча с профилем колеса фиксируется цифровой фотокамерой, в цифровом виде передается на ЭВМ модуля, где изображение обрабатывается с целью устранения искажений. После чего ЭВМ генерирует результирующий блок данных «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus», соответственных реальным характеристикам профиля. По ним выводится графическое отображение профиля, по которому определяют все обозначенные характеристики.

 



^ Рис. 5. Обмер профиля колеса

Механическая заслонка позволяет защищать оптику от загрязнений в нерабочие «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» периоды. Она автоматом раскрывается при подходе поезда.

Все обозначенные характеристики, определяющие профиль, измеряются с точностью 0,2 мм. При повторных измерениях 1-го и такого же параметра точность составляет 0,1 мм.


^ Ультразвуковая дефектоскопия


Ультразвуковое исследование поверхности катания колеса «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» на наличие повреждений относится к уровню способов неразрушающего контроля. Оно производится во время движения подвижного состава с наименьшими затратами времени. Ультразвуковой способ позволяет определять также те недостатки, которые в предстоящей эксплуатации закатываются «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» и не могут быть обнаружены при осмотре. Новый способ разработан Институтом неразрушающих испытаний (IZFP), Саарбрюккен, вместе с стальными дорогами Германии (DBAG).

Состояние поверхности катания исследуется при помощи ультразвуковых импульсов частотой 400 кГц, которые посылаются «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» на поверхность катания колеса испытательной головкой. Для этого не требуется передающая среда. Электромагнит генерирует соответственное подмагничивающее поле и сразу придавливает испытательную головку к колесу. Импульс распространяется в колесе в виде поверхностных «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» волн, которые неоднократно обегают его по окружности в обоих направлениях (рис. 6).

 

^ Рис. 6. Распространение импульсов в колесе при ультразвуковой дефектоскопии

Недостаток в колесе генерирует отраженный эхо-сигнал. Трещинка, расположенная перпендикулярно к направлению распространения ультразвукового «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» импульса и уходящая на глубину 7 мм, уже в состоянии вызвать отражение сигнала. Отраженный от недостатка эхо-сигнал и так именуемые донные сигналы, обегающие полный круг, регистрируются приемопередающей катушкой. При всем этом «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» нужный сигнал усиливается, проходит через электрический фильтр, после этого поступает в ЭВМ модуля. Тут он оценивается по различным аспектам, в том числе по степени ослабления, амплитуде и др.




^ Рис. 7. Отраженные сигналы при «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» дефектоскопии колеса: а — колесо без недостатка; б — колесо с недостатком; L — уровень импульсов; t — время

Если испытываемое колесо не имеет изъянов, на приемопередающую катушку приходят донные эхо-сигналы с равными «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» интервалами, надлежащими полному времени обегания. При наличии недостатка отраженные от него эхо-сигналы имеют время прохождения, не соответственное полному циклу. Соотношение амплитуд отраженного от недостатка и донного сигналов служит мерой глубины трещинкы «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» в поверхности катания (рис. 7, а и б). При помощи контрольных колесных пар эмпирически получены количественные аспекты, по которым устанавливают пороговые значения для выбраковки колеса.

^ Базисный модуль

Измерительные модули подчинены базисному, который управляет их работой и «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» держит под контролем выполняемые на подвижном составе измерения и тесты. Он определяет состояние всей системы (готовность к работе, режимы измерений и испытаний, наличие блокирующего воздействия, неисправность) и держит под контролем работоспособность измерительных «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» модулей. Рельсовые педали на входе и выходе установки отправляют сигналы базисному модулю о прохождении поезда через измерительный участок. После выполнения измерений все результаты поступают в базисный модуль и помещаются в «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» банк данных ЭВМ. Все модули, банк данных, базисный модуль и рабочие станции объединены в сеть (рис. 8).  





^ Рис. 8. Объединение в сеть измерительных и испытательных модулей, базисного модуля и рабочих мест операторов:

LD — лазерный «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» принтер; ES — наружное рабочее место; NA — сетевое устройство; LWL — волоконно-оптический кабель; ZPC — центральный ПК; DBS — банк данных; Bm — базисный модуль; Im — модуль идентификации; Rm — модуль обнаружения некруглостей и ползунов; Dm «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» — модуль измерения поперечников колес; Pm — модуль обмера профиля; Rm — модуль обнаружения трещинок;
UFD — колесотокарный станок

Банк данных служит для хранения инфы и контроля права доступа к ней. Данные с нескольких установок ARGUS и колесотокарных «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» станков, распределенных по сети, могут концентрироваться в одном банке данных.

Базисный модуль, банк данных, элементы управления системы, также ЭВМ отдельных модулей располагаются в контейнерах с контролируемой атмосферой, которые скомпонованы в приборном шкафу «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus». Там же располагаются регулируемые зависимо от температуры устройства подачи и фильтрации сжатого воздуха, обеспечивающие остывание незагрязненным воздухом и чистоту оборудования, расположенного под рельсами измерительного пути.

Для управления колесотокарными станками в банк данных помещена «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» информация о режимах обработки колес и задаваемых размерах. Это существенно ускоряет процесс обточки, потому что надлежащие данные в виде программки вводятся в станок конкретно перед обработкой. При обработке каждой колесной «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» пары учитываются допуски для всех осей телеги и, соответственно, вагона либо локомотива. Благодаря этому отпадает необходимость в долговременной и дорогой процедуре подготовительного обмера всех колесных пар перед обточкой.

С каждого компьютера управления, соединенного через «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» сеть с системой ARGUS, можно инспектировать состояние измерительной установки, управлять ее работой и держать под контролем результаты измерений. Один таковой компьютер установлен на пульте локомотивного диспетчера в депо, другой заходит в «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» набор рабочего места установки ARGUS.

^ Анализ данных и программное обеспечение


Для визуализации и оценки данных употребляется особая программка. Она состоит из отдельных программных модулей, которые можно также использовать независимо друг от «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» друга. Главные неотклонимые данные, отображающие конфигурацию поезда, предельные размеры и виды измерений, содержатся в банке данных. Эта программка загружается в индивидуальные компы, работающие в среде Windows NT 4.0. Для получения нужной инфы компьютер через сеть «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» подключается к банку данных системы ARGUS. При помощи этой программки вероятен резвый доступ ко всем результатам измерений, помещенным в банк данных. При всем этом можно получить данные для хоть какой колесной пары «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus». Имеется также наружный программный интерфейс, чтоб можно было делать последующую обработку данных при помощи пакета программ Office.

Программка содержит последующие модули:





^ Опыт эксплуатации и перспективы


Применяемая в текущее время установка для обмера колес обеспечивает эксплуатационную готовность 95 %. Диагностические устройства «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus», смонтированные под рельсами, выдерживают все нагрузки, связанные с движением поездов, и не требуют огромных издержек на техническое сервис. Эксплуатационные расходы на установку невелики благодаря дистанционному управлению и бесконтактным способам измерений «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus».

Постоянное снятие черт тс с их оценкой, которая является основой надежного и экономного технического обслуживания по состоянию, уже обширно применяется на воздушном транспорте. В критериях жд эксплуатации постоянный контроль, к примеру, тягового тракта мог «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» бы существенно понизить издержки на проведение профилактических работ по техническому обслуживанию без вреда для безопасности движения. Ожидается, что сопоставимый потенциал экономии при завышенной безопасности движения может быть достигнут также при «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» постоянном контроле ходовой части.

При наличии системы обмера может быть составлен кратко- либо длительный прогноз поведения хоть какого из контролируемых характеристик, к примеру конфигурации высоты гребня определенной колесной пары в течение «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» 2-ух недель. Прогноз позволяет определять остаточный срок эксплуатации каждой колесной пары и планировать мероприятия по ремонту. Не считая того, при помощи прогнозов можно планировать загрузку станочного парка депо, создание запасных частей и резерв «Автоматическая диагностика колесных пар с помощью системы argus» подвижного состава.

Перечень использованной литературы :


1.G. Hauschild et al. Glasers Annalen, 2000, № 12, S. 615 – 625.


2.По материалам веб-сайта информационной службы журнальчика «Железные дороги мира»



avtomatizaciya-ucheta-finansovih-rezultatov-i-formirovaniya-otchetnosti.html
avtomatizaciya-ucheta-osnovnih-sredstv-v-banke.html
avtomatizaciya-ucheta-zatrat-na-proizvodstvo-i-vihod-rastenievodcheskoj-produkcii-v-selskohozyajstvenni.html