RS20090355A - Uređaj za nadzor geometrije i detekcije oštećenja venca železničkih točkova u pokretu - Google Patents

Abstract

Uređaj za nadzor geometrije i detekcije oštećenja venca železničkih točkova u pokretu, koji se sastoji od niza stalnih magneta (1) pogodno montiranih na obe šine (2) sa unutrašnje strane u čijim magnetnim poljima su fiksirani linearni hali senzori (3) zajedno obrazujući linearne segmentne senzore magnetnog polja (4) koji promenom jačine polja detektuju parametre ili nastala oštećenja venca točka(5) po ćelom obimu, kada venac točka (5) svoje kružno kretanje pretvara po šini (2) u pravolinijsko, pobuđujući svojom prisutnom masom, bez kontakta redom postavljene segmentne senzore (4) u tačci dodira sa šinom,obrazujući u njima električni signal srazmeran parametrima ili nastalim oštećenjima venca točka u svim vremenskim uslovima i ostvarenim železmčkim brzinama koji se zatim pojačava i konvertuje u elektronskom bloku (6). Putem informacionih tehnologija (7) signal se prenosi u komandni centar i primenom odgovarajućeg softvera vrši se uvid i stalna kontrola venaca točkova voznih sredstava na nov i za sada neprimenjen način u železničkim tehnologijama.

Description

Uređaj za nadzor geometrijeidetekcije oštećejna venca železničkih točkova u pokretu.

Oblast tehnike

Uređaj pripada oblasti železničkih tehnologija, primenjenih u železničkom mašinstvu Služi za permanetno praćenje parametara venaca železničkih točkova bez zaustavljanja voza, kao i brzu detekciju kada nastanu oštećenja ili parametri izađu iz zadatih kriterijuma kako bi blagovremeno ili hitno došlo do isključenja kola iz saobraćaja i na taj način se predupredile moguće havarije na pruzi i otklonile posledice po putnike i materijalna dobra.

Tehnički problem

Pronalazak rešava problem sadašnjeg manuelno vizuelnog pregleda venca točkova voza koje obavlja železničko osoblje u određenim stanicama isključivo kada voz stoji, kao i relativno veliku nepokrivenost međustaničnih rastojanja pregledačkim osobljem. Kako izvršiti naznačene radnje,i češće međustanične kontrole bez zaustavljanja voza je problem koji rešava uređaj za nadzor geometrije i detekcije oštećenja venaca železničkih točkova Instaliran na pruzi njime se vrši bezkontaktna automatska kontrola venaca točkova po ćelom obimu i detekcija eventualnih oštećenja prilikom prolaska voza bez zaustavljanja. Ugradnjom više ovakvih uređaja na jednoj pruzi, uz primenu informacionih tehnologija, vrši se uvid i stalni nadzor venca točkova voza i efikasno delovanje kako bi se isključila kola sa neispravnim točkovima i izbegle havarije te vrste.

Stanje tehnike

Pored šine i ispravnost venca železničkog točka je od presudnog značaja je za kretanje voza po pruzi. Iz tog razloga na železnicama postoje specijalizovane službe koje se bave pregledom kola pa i venca točka kako u eksplatacionim tako i remontnim uslovima.U eksplatacionim uslovima u određenim stanicama prilikom bavljenja voza bilo kojeg ranga pregledačko osoblje vrši vizuelno manuelni pregled točkova voznih sredstava.. Jedan od dodatnih problema su i velika pružna međustanična rastojanja koja nisu pokrivena pregledačkim osobljem. Nastajanjem mogućih trenutnih oštećenja baš na tim pružnim deonicama usled stalnog naprezanja venca točka moguće su havarije koje bi se predupredile upravo primenom uređaja za nadzor geometrije i detekcije oštećenja venca železničkog točka u pokretu.

Islaganje suštine pronalaska

Primenom uređaja za nadzor geometrije i detekcije oštećenja železničkih točkova u pokretu, instaliranog na pruzi,hardverski i softverski spregnut sa telekomandnim centrom prilikom prolaska voza automatski se vrši pregled geometrije svakog točka po obimu i registrovanje ako su izašli iz zadatih kriterijuma ili su nastala eventualna oštećenja venca točka voza koji je u pokretu što sa sadašnjim stanjem tehnikle nije moguće. Ugradnjom više ovakvih uređaja na jednoj pruzi ili mrežama pruga sa primenom informacionih tehnologija i prenos podataka ujedan ili više centara, daleko brže će doći do otkrivanja oštećenih venaca železničkih točkova sa efikasnim delovanjem i sprečavanjem iskliznuća vozova i teških bezbedonosnih i materijalnih posledica..

Kratak opis slika nacrta

Pronalazak će biti bliže objašnjen na nacrtu na kome:

Slika1 ilapokazuje iz dve projekcije pružno mesto sa montiranim uredjajem za nadzor i detekciju oštećenja venca točka u pokretu.

Slika2 pokazuje karakteristične slučajeve detekcije venca točka sa pozicijama na uredjaju i pripadajućim numeričkim i grafičkim prikazom na monitoru u centru.

Slika3 pokazuje električnu blok šemu sa sa hardversko softerskim delom.

Slika 4prikazuje elktričnu šemu uredjaja.

Slika5 prikazuje električnu šemu za napajanje i stabilizaciju napona.

Detaljan opis pronalaska

Linearni hali senzor je u ovoj konstrukciji zastupljen kao okosnica zbog svojih mzvarednih karakteristika, osetljivost na najmanju promenu magnetnog polja i izražene linearne karakteristike i postojanost u svim vremenskim uslovima,dao je novu dimenziju konstrukciji koja nepostoji u železničkim tehnologijama za napred navedene namene. Kontrola parametara i detekcija oštećenja venca železničkog točka u pokretu.

Unošenjem gvoždjevitih masa u magnetno polje stalnog magneta izaziva njegovo slabljenje, a tu promenu registruju hali senzori koji se nalaze u istom polju dajući električni signal srazmeran toj promeni. Upravo ova verzija upotrebe hali senzora se primenjuje u konstrukciji ovog pronalaska tojesturedjajaza nadzor geometrije i detekcije oštećenja venca železničkog točka u pokretu.

U primeru izvodjenja pronalaska na slici 1 i la predstavljena je forma uređaja i njena montaža na obe pružne šine 2 sa unutrašnje strane.Sa slike br. 1 i la vidimo daje forma uređaja sastavljena od niza stalnih magneta 1 postavljeni i međusobom fizički razdvojeni u kućištu koje se pričvršcuje paralelno na obe šine 2 sa ostalim elementima sa unutrašnje strane šine u dužini od 4000 mm.Pod uglom od devedeset stepeni u odnosu na magnete na istoj formi postavljenje držač na koji se pričvršćuju linearni hali senzori 3 koji se pridodaju po jedan svakom polu stalnog magneta 1 obrazujući zajedno linearne segmentne senzore magnetnog polja 4.Venac železničkog točka 5 krećući se šinom svoje kružno kretanje po šini 2 pretvara u pravolinisko;kada naiđe na postavljenu formu uređaja na šinama ,venac točka jedne i druge strane osovine u dodirnoj tačci sa šinom, ujedno bezkontaktno deluje na segmentne senzore magnetnog polja 4 pobuđujući segment po segment od početka pa do kraja dužine uređaja, obrazuje električni signal u njima srazmeran masi venca 5 u toj dodirnoj tačcijcoji se u elektronskom bloku 6 pojačava^umira digitalizuje i u takvom obliku putem informacionih tehnologija 7 prosleđuje do telekomandnog centra kao podatak.

Radi lakšeg sagledavanja rada uređaja na sl.2 dati su karakteristični slučajevi detekcije venca točka u dodirnoj tačci sa šinom.

Pozicija 01prikazuje normalan venac točka sa grafičkim prikazom na monitoru za taj slučaj.

Pozicija 02prikazuje otkinuće dela venca i pripadajući grafički zapis na monitoru u centru.

Pozicija 03prikazuje dubok venac i pripadajući grafički prikaz

Pozicija 04prikazuje plitak venac železničkog točka sa pripadajućim grafičkim prikazomPozicija 05prikazuje detekciju ravnine na kotrljajućoj površini točka sa pripadajućim grafikonom na monitoru računara u telekomandnom centru.

Radi daljeg razumevanja na sl.3 data je električna blok šema uređaja ,gde uočavamo jedinstvenu levu i desnu stranu sastavljenu od niza 58 člankovitih magneta 1 hali senzora 3 i pojačivača signala koji zajedno čine ,lmearne segmentne senzore magnetnog polja 4 .1 leva i desna strana u električnom smislu je izdeljna na tri iste celine,tako da prva celina obuhvata niz člankovitih magneta 1 hali senzora 3 i pripadajućih im pojačivača koji čine segmentne senzora magnetnog polja 4 u nizu od broja 1 do 20 a njihov signal se vodi u zbirni pojačivač Icl 1 a sa njegovog izlaza u analogno digitalni konvertor elektronskog dela 6 .Druga celina člankovitih magneta 1 hali senzora 3 i pripadajućih pojačivača čine linearne segmentne senzore magnetnog polja 4 od broja 21 do 37 čiji signal se vodi u zbirni pojačivač Ic22L odakle se sa izlaza signal vodi takođe u analogno digitalni konvertor 6.Treća celina člankovitih magneta 1 hali senzora 3 i pripadajućih pojačivača su takođe linearni segmentni senzori magnetnog polja 4 od broja 38 do 58čiji se signal vodi u zbirni pojačivač IC33L a sa njegovog izlaza takođe do AD konvertora 6 koji je zajednički za levu i desnu šinu..Identična konstrukcija segmentnih senzora magnetnog polja i pripadajućih pojačivača je i na desnoj strani pa je objašnjene isto. U analogno digitalnom konvertoru 6 signal se pretvara u digitalni oblik i uz upotrebu mikrokontrolera i prenosnog puta doprema do računara u centru gde se uz upotrebu prilagođenog softvera vrši poređenje nadzor i alarm.Uredjaj je izdeljen na tri celine u električnom smislu iz razloga međuosovinskog rastojanja točkova železničkih voznih sredstava tako da se dva točka nikada nemogu naći u istoj zoni detekcije.

Električna raščlanjena šema uređaja je data na slici 4 gde uočavamo već pomenuti niz od 58 stalnih magneta 1 podeljenih u tri zone detekcije , od 1 og do 20 magneta prva zona , druga zona detekcije od21 do37 magneta i treća zona detekcijeod 37 do 58magneta..U svako polje magnetnog pola N i S magneta pridot je po jedan linearan hali senzor 3 oznake SYSJI069 sa diferencijalnim izlazom,gde se signal preko otpornika Rl R2 R6 R7 vodi na na ulaze 2 i 3 operacionih pojačivača Icl i Ic2 koji rade kao diferencijalni pojačivači čiji stepen pojačanja odredujeotpornici R5 i RIO i koji na svojim izlazima pin 6 imaju maksimalno pojačan signal u slučaju kada nema venca točka a smanjen signal kada je venac prisutan. Stalni magnet 1 hali senzor 3 i operacioni pojačivači Icl i Ic2 zajedno čine linearne segmentne senzore magnetnog polja 4.Signal sa izlaza 6 operacionih pojačivača Icl i Ic2 koji je u nepobuđenom stanju maksimalan^ upobuđenom smanjen preko otpornika Rl i R12 se vodi na ulaze 2 i 3 operacionog pojačivača Ic 1/1 koji takođe radi u diferencijalnom spoju i na svom izlazu pin 6 daje sumiran signal predhodnih pojačivača Icl i Ic2 koji se preko otpornika R16 vodi na invertovani ulaz 2 Ic 11 operacionog pojačivača koji je u toj tačci sabirač i ostalih signala koje daju ostali linearni segmentni senzori magnetnog polja 4 od drugog do 20- og magneta,koji su konstrukciski identični sa već opisanim segmentnim senzorom prvog magneta. I segmentni senzori magnetnog polja 4 koji pripadaju magnetima druge zone od broja 21 do 37 su knstrukciski isti kao predhodno opisani samo što se njihovi izlazi sublimiraju na invertujućem ulazu pin2 integralnog kola lc22.Takođe i segmentni senzori magnetnog polja treće zone koji pripadaju magnetima od broja 38 do 58 su iste konstrukcije kao i predhodni a njihovi izlazi se sublimiraju na pinu 2 invertovanog ulaza lc33s.Operacioni pojačivači kaoga čine Icl l,Ic22 Ic33 imaju ulogu da sumiraju analogne signale predhodnih pojačivača svaki iz svoje zone sa promenom ili bez promene , te da ih pojačaju i sa svojih izlaza pin 6 signal analognog oblika prosledi na ulaze Ic 44 LTC2418 koje je projektovano kao analogno digitalni konvertor .Znači analogni signali prve zone leve šine Icl 1 pin6 se vodi na CH1,analogni signali druge zone Ic22 pin6 na CH22 , analogni signali treće zone Ic33 pin6 na CH5 Ic 44 LTC2418.Na Ic 44 takođe dolaze analogni signali iz tri zone sa istovetne forme sa desne šine i to.prva zona Dl na ulaz CH2 druga zona D2 na ulazCH4 treća zonaD3 na ulazCH6. Ic 44 LTC2418 je analogno digitalni konvertor sa 16 analognih ulaza ,gde se svaki ulaz uzorkuje po amplitudi sa 24 bita i pretvara ih u seriski izlaz podataka na pinu 17 Uz pomoć mikrokontrolera PIC16F84 koji programiran i spregnut sa AD konvertorom LTC2418 koji skenira signal podataka o svakom vencu točka nailazećeg voza koji se pomoću interfejsa modema doprema do PC u telekomandnom centru koji je softverski opremljen za opisanu namenu ,tj .da beleži svaki venac prolazećeg voza prikazujući ga u grafičkom i numeručkom obliku , da ga poredi sa referentnim vrednostima i alarmira u slučaju greške na vencu točka..

Na slici 5 prikazana je električna šema napajanja uređaja,gde u očavamo dve identične šeme ,koje nezavisno napajaju levu i desnu stranu uređaja indentičnim naponima 5 i 12 volti.Ulazni pružni DC napon reda 36 ili 60 volti se preko diferencijalnog filtera L3 odnosno L4 dovodi na DC/DC konvertore napona koji ulazni napon 36 - 60 V u prekidačkom režimu transformišu u veoma stabolne napone 5 i 12 volti .U DC konvertorima se eliminišu i sve prenaponske smetnje kao i najprisutnije koje potiču od elektro vuče teko

daje nihov uticaj na rad uređaja sveden na minimum.

Claims (2)

1. Uredjaj za nadzor geometrije i detekcije oštećenja venca železničkog točka u pokretu kojim se sadašnji manuelno vizuelni pregled točka u stacionarnim uslovima, automatizuje i obavlja u pokretu a verovatnoća otkrivanja greške povećavanaznačen timešto se sastoji od niza stalnih člankovitih magneta(l)paralelno montiranih na obe šine(2) u čijim magnetnim poljima su fiksirani linearni hali senzori(3)zajedno obrazujući linearne segmentne senzore magnetnog polja(4)koji promenom jačine polja detektuju parametre ili nastala oštećenja venca točka(5) bez kontakta sa njim po ćelom obimu kada točak(5)svoje kružno kretanje pretvara po šini(2) u pravolinisko pobudjujući svojom prisutnom masom pravoliniski postavljene segmentne senzore(4)obrazujući u njima električni signal srazmeran parametrima ili nastalim oštećenjima venca točka koji se prosleđuje do analogno digitalnog bloka(6).

2. Uredjaj prema zahtevu1 naznačen timešto se signal iz analogno digitalnog bloka(6)prosledjuje putem informacionih tehnologija(7)i prilagodjenog softvera u centar i pretvara u podatak