КТСМ-01
Назначение
Буксы предназначены для соединения колесных пар с рамой тележки, передачи нагрузки от кузова вагона через подшипники на шейку оси колесной пары, а также для ограничения поперечного и продольного перемещений колесных пар относительно тележки.
В настоящее время весь парк грузовых и пассажирских вагонов переведен с подшипников скольжения на подшипники качения. Это связано с тем, что применение букс с роликовыми подшипниками дает возможность эксплуатировать вагоны при повышенных скоростях, практически исключить случаи отцепки вагонов из-за нагрева букс, снизить усилие тяги необходимое для трогания поезда с места, получить значительную экономию электроэнергии или топлива на локомотивах.
В процессе движения поезда температура буксовых узлов вагонов и локомотивов повышается за счет работы сил трения и тепловая (инфракрасная) энергия от корпусов букс излучается в окружающее пространство. Нормальная работа буксового узла характеризуется установившимся режимом теплообмена между его элементами и окружающим воздухом. У нормального работающего буксового узла температура выше на 7-12ºС по сравнению с температурой окружающего воздуха. Неисправность буксового узла характеризуется существенным повышением температуры его корпуса (на 20ºС и более). Причинами «отказов» буксовых узлов могут являться: дефекты металла; нарушения технологии механической и термической обработки подшипников, из-за которых в кольцах создаются повышенные остаточные напряжения неправильный подбор колец по шейке оси и роликов по размерам групп; недостаточное усилие затяжки торцовой гайки; усталостные повреждения– раковины и электроожоги на дорожках качения и т.д. КТСМ-01Д состоит из перегонного и станционного (АРМЛПК) оборудования, связанных между собой кабельной связью (рис. 1). Перегонное оборудование в свою очередь состоит из напольного и постового оборудования.
Перегонное оборудование:
Перегонное оборудование (рис. 1.) размещено с учетом возможности остановки поезда с неисправными подвижными единицами до входного сигнала станции и на станции на другом пути с отменой ранее приготовленного маршрута и задания нового.
Состав
Напольное оборудование КТСМ-01Д включает: -три датчика прохода колёсных пар с соединительными муфтами; -путевую коробку с перемычками рельсовой цепи и электронной педалью ЭП-1. -две вспомогательные напольные камеры; -две основные напольные камеры; Так же в напольное оборудование КТСМ-01Д входит датчик волочащихся деталей
Постовое оборудование включает:
-силовой щит ДИСК-Б; -пульт технологический ПТ-03; -блок питания ПК-02ПД; -датчик температуры наружного воздуха ДТНВ; -устройство контроля электропитания УКП-220.
Состав системы КТСМ
На участке контроля по обеим сторонам колеи размещаются напольные считывающие камеры, которые предназначены для размещения в них приемных капсул, а также их защиты от механических и климатических воздействий. Основные напольные камеры (НКПО, НКЛО) устанавливаются под углом 13° к оси пути, а вспомогательные (НКПВ, НКДВ) — перпендикулярно оси пути.
Каждая напольная камера содержит:
- приемник ИК-излучения (болометр БП2), снабженный узконаправленной оптической системой; - предварительный усилитель сигналов; - узел заслонки входного окна; - элементы электрического обогрева камеры.
К напольным камерам от постового оборудования подходят два кабеля, через которые передаются тепловые сигналы букс, сигналы управления работой камеры и электропитание.
Размещение заслонок и нагревательного элемента в напольной камере: Напольная камера оснащена кривошипно-шатунным механизмом, который приводится в движение шаговым электродвигателем. Заслонка окна имеет три положения: закрытое, полуоткрытое и открытое. Данные положения обеспечивают необходимое пропускание инфракрасной энергии, в зависимости от температуры окружающей среды, на чувствительный элемент болометра. Также внутри камеры расположен нагревательный элемент, обеспечивающий постоянную, необходимую для измерений температуру.
Конструкция приемной капсулы:
Приемная капсула содержит : - приемник инфракрасного излучения; - схему усиления (она выполнена в виде отдельного съемного узла).
В качестве приемника ИК-излучения применяется болометр. Болометр (греч. bole-луч, и метр) - прибор предназначен для измерения электромагнитного излучения (главным образом инфракрасного). Принцип действия его основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента в результате поглощения им энергии измеряемого излучения. Болометр состоит из оптической германиевой собирательной линзы, двух чувствительных (активного и компенсационного) элементов, встроенного усилителя, и представляет собой герметичную конструкцию, заключенную в собственный термостат, в котором в качестве нагрева тельного элемента используется позистор. Герметизация внутренней полости капсулы обеспечивается резиновыми прокладками, а экранирование - стальными крышками. На передней панели капсулы установлен узел крепления болометра, а на задней - узел ввода сигнального кабеля. Эти узлы для предотвращения нарушения герметичности капсулы снабжены резиновыми уплотнительными прокладками. Узел крепления болометра допускает установку его под углом или 34° или 44° относительно платформы напольной камеры
В настоящее время уже изобретены и получили своё широкое применение аналоги болометров - ручные инфракрасные термометры, которые применяются в случаях когда объект:
- удалён и труднодоступен; - находится под напряжением; - имеет быстроизменяющуюся температуру; - не допускает прикосновения.
На железнодорожном транспорте такие измерители применяются машинистами в экстренных ситуациях, когда приборами безопасности зарегистрирован нагрев какой-либо части подвижной единицы в составе поезда и необходимо определить что именно и где нагрето.
Установка напольного оборудования:
На платформе установлены 4 амортизатора типа АП-2, на которые крепится плита приемной капсулы. Напольная камера представляет собой сварную коробку с установленными внутри элементами системы обогрева, узла заслонки и узла контрольной лампочки. Корпус камеры крепится к платформе с помощью шарнирных опор и замка. Шарнирные соединения позволяют либо открыть камеру без отделения корпуса, либо полностью отделить корпус от платформы камеры. В верхней части передней стенки корпуса имеется входное окно, перекрываемое заслонкой при отсутствии поезда в зоне контроля. Внутри камеры закреплены два трубчатых электронагревателя, включенные в режим отдачи мощности около 140 Вт каждый. На боковых стенках корпуса имеется по четыре аэрационных окна с пылеулавливающими фильтрами. К потолку корпуса крепится кронштейн с датчиком температуры, в качестве, которого используетсятерморезистор. Напольные камеры устанавливаются на специальных рамах с анкерными болтами. Рамы крепятся к фундаменту, заглубленному в призму железнодорожного полотна. Ориентирование камер производится с помощью ориентирного устройства, имитирующего проход буксы или ступицы колеса в точке контроля. Точка ориентации основной напольной камеры находится на расстоянии 520 мм над поверхностью катания рельса и на расстоянии 400 мм от внутренней грани головки рельса. Точка ориентации вспомогательной камеры находится, так же как и у основных камер, на высоте 520 мм от поверхности катания рельса внутри колеи, на расстоянии 100 мм от внутренней грани головки рельса. От каждой камеры в помещение для аппаратуры поступает один сигнальный экранированный кабель и один силовой кабель соединительные кабели от датчиков заводятся в две универсальные кабельные муфты. Из муфт сигналы от датчиков подаются по кабелю на клеммную колодку перегонной стойки и далее—в БУ При прохождении каждой колёсной пары через напольное оборудование КТСМ, тепловое излучение от внутренней части буксового узла улавливается основной камерой комплекса и преобразуется в электронный импульс, который в дальнейшем подлежит обработке. Точка ориентации основной напольной камеры находится на расстоянии 520 мм над поверхностью катания рельса и на расстоянии 400 мм от внутренней грани головки рельса.
Порядок работы комплекса КТСМ
Принцип действия комплекса КТСМ-О1Д основан на восприятии чувствительными элементами (болометрами) импульсов инфракрасного излучения от задних, по ходу движения поезда, стенок корпусов букс – основные напольные камеры, а также ступиц и дисков колёс – вспомогательные напольные камеры. Комплекс преобразовывает эти импульсы в электрические сигналы, выделяет сигналы от перегретых букс и заторможенных колёсных пар, регистрирует их и передает полученную информацию на АРМ ЛПК (автоматизированного рабочего места линейного поста) станции обслуживающему персоналу и оператору центрального поста АСК ПС в отделение дороги.
Работа комплекса КТСМ:
С заходом поезда на участок контроля (за 10-15м до напольного оборудования) шунтируется рельсовая цепь наложения ЭП-1 и сигнал наличия поезда на участке контроля поступает в блок управления (рис.1). По этому сигналу формируются команды на открытие заслонок напольных камер и включение в работу перегонных и станционных устройств.При этом с пульта оператора выдается световая сигнализация наличия поезда на участке контроля. Все указанные операции заканчиваются до захода первого колеса локомотива в зону действия датчика Д1.
При заходе первого колеса в зону действия датчика открываются входы ячеек усилителей, подключенных к основным напольным камерам, и сигналы от корпусов букс, полученные при проходе колеса от датчика Д2 до датчика усиливаются и запоминаются в ячейках памяти. При проходе этого же колеса в зоне действия датчика Д3 по переднему фронту сигнала от датчика с блока управления открываются входы усилителей, подключенных к вспомогательным напольным камерам, а по заднему фронту сигнала от датчика они закрываются, и тепловые сигналы от подступичных частей колеса усиливаются и запоминаются в своих ячейках памяти.
Тепловые сигналы и сигнал отметки прохода колеса передаются в линию, связи к станционному оборудованию. При изменении температуры окружающего воздуха по команде с блока термодатчиков в оконечных усилителях осуществляется коррекция амплитудного значения тепловых сигналов от основных напольных. При превышении амплитуды теплового сигнала правой или левой стороны поезда установленного значения порога (перегретая букса) вырабатывается сигнал тревоги, по которому включается звуковая и световая сигнализация на пульте оператора. При обнаружении подсистемой перегретой буксы по команде с блока автономной работы в момент контрольной программы срабатывает реле «Тревога 1», и включаются ячейки сигнализации на аппаратуре дежурного по станции. Реле «Тревога 2» срабатывает в момент обнаружения высоко аварийных букс.
В состав станционного оборудования включен различитель типа букс, принцип работы которого основан на распознавании типа буксового узла по амплитудному признаку всех букс одного вагона (температура нормально работающих букс сподшипником скольжения значительно выше температуры нормально работающихроликовых букс). Признак типа буксового узла («—» — букса скольжения, «+»букса роликовая) отпечатывается после информации о порядковом номере вагона, а соответствующий сигнал подается в устройство тревоги для задания различных уровней порогового значения при том или ином типе буксового узла (при роликовой буксе порог срабатывания выше, чем при буксе скольжения, т. к. для роликовой буксы выше допустимая температура ее корпуса). При удалении поезда с участка контроля перегонных устройств по сигналу с рельсовой цепи наложения, блок управления вырабатывает команду «конец поезда», по которой закрываются заслонки напольных камер, запускается программно-задающее устройство и аппаратура переключается в режим автоконтроля. В режиме автоконтроля имитируется проход шестиосного вагона с высоким уровнем нагрева букс (3 оси при открытой заслонке и 3 оси при закрытой заслонке) и информация о контрольном вагоне фиксируется блоком сопряжения. По результатам расшифровки этой информации можно судить о настройке основных устройств подсистемы.
Технические характеристики:
В нормальных условиях эксплуатации КТСМ обладает следующими основными характеристиками:
- выявление перегретых букс с температурой подшипника выше 700С, не менее - 80%; - выявление перегретых букс с температурой подшипника выше 1400С, не менее - 90%.