PL77105B1 - Method and device for detection of rail vehicle wheels having damaged contact surfaces[gb1326986a] - Google Patents

Description

Sposób automatycznego wyszukiwania i wskazywania uszkodzen biezni kól w jedno i wieloosiowych pojazdach szynowych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób automa¬ tycznego wyszukiwania i wskazywania uszkodzen biezni kól w jedno lub wieloosiowych pojazdach szynowych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Bieznie kól pojazdów szynowych ulegaja w toku eksploatacji uszkodzeniom wskutek wad hamowa¬ nia i dzialania plóz hamulcowych. Uszkodzenia te przybierac moga rózne formy: zmniejszenie wy¬ miarów promieniowych, to jest splaszczenia i zwiekszenie wymiarów promieniowych, to jest wybrzuszenia. Uszkodzenia rozkladaja sie nierów¬ nomiernie na biezniach kól i charakteryzuja sie róznymi rozmiarami.Obciazenie dynamiczne powodowane przez bieg pojazdu, a oddzialywujace zarówno na tor, jak i na sam pojazd, zwieksza sie znacznie wskutek uszkodzen biezni, kola wykonuja nieregularny ruch. Te dodatkowe obciazenia siegaja wielokrot¬ nosci obciazen normalnych i sa nadzwyczaj nie¬ bezpieczne zarówno dla toru, jak i dla samego po¬ jazdu, poniewaz prowadza do uszkodzen podwozia i szyn, jak równiez powodowac moga pekniecia.Ciezkie wypadki, wywolane takimi przyczynami, zmuszaja koleje do wyszukiwania i wylaczania w odpowiednim momencie z ruchu pojazdów, których kola posiadaja uszkodzone bieznie.Wykrywanie uszkodzen biezni kól odbywalo sie dotychczas przestarzalymi metodami, co powodo¬ walo zwiekszenie przestojów pojazdów, poniewaz to 15 20 80 2 przy pomocy stosowanych metod nie mozna bylo ustalic ani istnienia uszkodzenia, ani tym bardziej jego rozmiarów wzglednie umiejscowienia w skla¬ dzie pociagu.Wykrywanie uszkodzen biezni odbywalo sie w dotychczasowej praktyce na podstawie subiekty¬ wnych obserwacji. Poniewaz uszkodzenia spostrzec mozna tylko podczas biegu pociagu, to powolana do tego osoba wyszukiwala pojazdy uwazane za uszkodzone z przejezdzajacego przed nia wolno pociagu w oparciu o obserwacje akustyczne. Po wylaczeniu pojazdu z pociagu podejmowano w oparciu o pomiary mechaniczne decyzje, czy ko¬ nieczna jest renowacja biezni kól, czy tez nie. Dla skrócenia procesu badania stosowano aparat reje¬ strujacy szum przejezdzajacych nad nim pojazdów za pomoca mikrofonu zainstalowanego w osi toru, który przy zarejestrowaniu stuku, charakterystycz¬ nego dla uszkodzonych kól, oznacza takie kola farba natryskiwana za pomoca pompy wysokocis¬ nieniowej. Metoda ta stanowi proste nasladowni¬ ctwo sluchu ludzkiego, jednak bez wlasciwej mu mozliwosci róznicowania odglosów. Najwiekszy jej niedostatek polega jednakze na tym, ze pomiedzy wielkoscia uszkodzenia biezni kola, a powodowa* nym przez takie uszkodzenie sygnalem akustycz¬ nym nie ma jednoznacznego zwiazku. W tym sa¬ mym celu Niemieckie Koleje Panstwowe, Wegier¬ skie Koleje Panstwowe i Koleje Szwedzkie zasto¬ sowaly równiez na próbe nadajniki pracujace na 9710577 3 zasadzie pomiarów wydluzania lub przyspieszania.Oba wymienione sposoby wykorzystuja w sposób bezposredni charakterystyczne parametry mecha¬ nicznego oddzialywania spowodowanego przez kola o uszkodzonych biezniach. Oba te sposoby elimi¬ nuja niedostatki sposobu, przy którym stosuje sie akustyczny czujnik pomiarów i zapewniaja jedno¬ znaczna selekcje kól o uszkodzonych biezniach, jednakze zastosowanie sposobu pomiarów rozsze¬ rzania wymaga zainstalowania na kolei bardzo ko¬ sztownej, specjalnej konstrukcji nosnej, co oslabia jej jednorodnosc i z tego wzgledu powoduje po¬ wazne problemy zwiazane z konserwacja, jak rów¬ niez stosowane byc moze tylko przy nawierzch- niafclL p dlugich szynach. Metoda pomiarów przy¬ spieszen jest wprawdzie prosta, lecz jej podatnosc na zaklócenia równa sie brakowi odpornosci na za- klócdwa alrtistyczne metody pomiarów, tak, ze opijacowanie s^gnal&w dostarczanych przez nadaj¬ niki jest nadzwyczaj skomplikowane, a wiarygod¬ nosc danych niezadawalajaca.Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedogod¬ nosci znanych rozwiazan i opracowanie sposobu i urzadzenia eliminujacego koniecznosc zmniejszania szybkosci badanych pojazdów^ to znaczy umozli¬ wiajacego badanie pociagów poruszajacych sie z normalna szybkoscia eksploatacyjna. Zastosowanie sposobu i urzadzenia wedlug wynalazku eliminuje niepewnosc odnosnie jakosci i ilosci uszkodzen, po¬ niewaz zarówno sposób, jak i urzadzenie pozbawio¬ ne sa ujemnych cech, charakteryzujacych wymie¬ nione uprzednio sposoby i urzadzenia, to jest urza¬ dzenie jest proste w konstrukcji, selektywne, da¬ jace sie wszedzie zainstalowac niezaleznie od sy¬ stemu nawierzchni kolejowej, nieczule na zewne¬ trzne zaklócenia, wymaga tylko minimalnej kon¬ serwacji, odpowiada warunkom bezpieczenstwa wymaganym w ruchu pociagów i nadaje sie do produkcji seryjnej.Przedmiotem wynalazku jest zatem sposób auto¬ matycznego wyszukiwania kól o uszkodzonych biezniach w pojazdach szynowych i do okreslania rozmiarów tych uszkodzen, charakteryzujacy sie tym, ze pomiar dlugosci odciazenia wystepujacego w czasie przebiegu uszkodzonej czesci kola przez mierzenie dlugotrwalosci zmiany oporu bocznikuja¬ cego odbywa sie w ten sposób, ze pomiedzy obie¬ ma szynami, tworzacymi tor, instaluje sie genera¬ tor wysokiej czestotliwosci, którego wyjscie wypo¬ sazone jest w blokade odpowiadajaca przecietnej impedancji czestotliwosci zestawu kolowego. Cze¬ stotliwosc robocza generatora wysokiej czestotli¬ wosci mozna dobierac w granicach pomiedzy 100 kHz a 1 MHz. Generator przesyla przez impeden- cje prad o stalej wartosci, który przez zblizanie sie zestawów kolowych spada wskutek dzialania bocznikujacego do wartosci minimalnej i wraz z ich oddalaniem sie powraca do wartosci stalej.Jesli bieznia kola, toczacego sie w granicach od¬ cinka poddanego dzialaniu czujników — który to odcinek celowo równa sie obwodowi przecietnemu kola wagonu kolejowego (3,14 m) i moze byc wy¬ znaczony w drodze doboru czestotliwosci roboczej — wykazuje uszkodzenie, to kolo oddziela sie od szyny, a dzialanie bocznikujace zmniejsza sie tak, 105 i ze powstaje impuls pradu, równy pod wzgledem szerokosci czasowi przebiegu uszkodzonego miejsca kola i zblizony prawie do stacjonarnej wartosci pradu. Poniewaz przy danej szybkosci przebiegu 5 czas przebiegu uszkodzonego miejsca charaktery¬ styczny jest dla rozmiarów, to jest jego wielkosci, to szerokosc powstajacego impulsu pradu bedzie proporcjonalna do wielkosci uszkodzenia.Napiecie na impedancji wytworzone przez impuls io pradu wzmocnione zostaje przez selektywny wzma¬ cniacz, dostrojony do czestotliwosci roboczej o do¬ prowadzane do demodulatora, nastepnie zas dla skompensowania spadku poziomu jego sygnalu po¬ nownie wzmacniane, a sygnal wyjsciowy wzma- 15 cniacza kierowany do filtra, zas sygnal filtra prze¬ kazywany dalej do stopnia przeksztaltnika sygna¬ lów i przetwarzany na impuls prostokatny, któ¬ rego szerokosc jest proporcjonalna do feometrycz- nych rozmiarów uszkodzenia, przy czym dalsza 20 ocena nastepuje w systemie automatycznym. Spo¬ sób ten nadaje sie do wykrywania uszkodzen bie¬ zni kól kolejowych wagonów dwuosiowych.Do wykrywania uszkodzen biezni kól kolejowych wagonów wieloosiowych stosuje sie tyle opisanych, 25 pracujacych na jednakowej czestotliwosci roboczej nadajników sygnalów ze skróconymi, izolowanymi od siebie elektrycznie dlugosciami odczytu, aby globalna dlugosc odczytu osiagala przecietna dlu¬ gosc obwodu kola, przy czym jednakze izolowane so nawzajem elementarne odcinki musza byc mniej¬ sze niz najkrótsze- poddawane dzialaniu czujników odstepy pomiedzy osiami.Impulsy elektryczne otrzymane za pomoca opi¬ sanych metod i proporcjonalne w swej szerokosci 35 nie liniowo do geometrycznych rozmiarów uszko¬ dzen, przetwarzane sa w automatycznym, cyfro¬ wym systemie na informacje nadajaca sie do wska¬ zania uszkodzenia, co charakteryzuje sie tym, ze przebiegajace osie pojazdu sa liczone, a ich szyb- 40 kosci mierzone na biezaco, informacja pomiarowa, dostarczana przez szerokosc impulsów elektrycz¬ nych, przeksztalcana jest w zaleznosci od szybko¬ sci przez przeksztaltnik kodowy, a otrzymane w ten sposób informacje porównywane z zalozonymi 45 uprzednio kategoriami pomiarowymi, a nastepnie porzadkowane wedlug kategorii i liczby osi. Naj¬ wieksza z informacji odnoszaca sie do kategorii pomiarowych otrzymanych z biezni kola, przecho¬ wywana jest (magazynowana) wraz z przypórzad- 50 kowana liczba osi w pamieci wstepnej. Informacje odnoszace sie do wszystkich kól pociagu o Uszkc*1 dzonych biezniach porzadkowane sa w pamieci se¬ lekcjonujacej dane po przejechaniu pociagu, które przez siec przekazywania danych kierowane sa da- 55 lej do odleglej jednostki przetwarzania. Synchro¬ nicznosc pracy jednostek przetwarzajacych "stero¬ wana jest przez kola pojazdu przetaczajace sie przez badany odcinek.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wy- 60 nalazku jest przedstawione przykladowo na ry¬ sunkach: Fig. 1 i Fig. 2.Do obu szyn tworzacych tor kolejowy podla¬ czony jest w odpowiedni sposób generator 1 wy¬ sokiej czestotliwosci, zamkniety impedancja 2, któ- 65 ra przy czestotliwosci roboczej dostrojona jest dowysokosci przecietnej impedancji zestawów kolo¬ wych* Impuls napiecia powstajacy na impedancji 2 przy przebiegu uszkodzonej czesci kola wzma¬ cniany jest przez selektywny wzmacniacz 8, kie¬ rowany do demodulatora 4, a zmniejszenie pozio¬ mu: spowodowane przez demodulator 4 kompen¬ sowane przez wzmacniacz 5. Sygnal wyjsciowy wzmacniacza 5 kierowany jest do filtra 6, a syg^ nal wyjsciowy filtra 6 przeksztalcany jest przez przeksztkltnik 7 na sygnal prostokatny, przy czym szerokosc sygnalów pojawiajacych sie- na wyjsciu przeksztaltnika jest proporcjonalna dó geómetrycz-" nych rozmiarów uszkodzen powierzchni.Sygnal wyjsciowy przeksztaltnika 7 sygnalów przetwarzany jest przez cyfrowe urzadzenie elek¬ troniczne w ten sposób, ze szybkosciomierz 9 mie¬ rzy szybkosc przejezdzajacych kól pojazdu, nato¬ miast licznik 10 osi liczy osie. W zaleznosci od wartosci szybkosci podanej przez szybkosciomierz 9 sygnal przeksztaltnika 7 zmieniany jest naste¬ pnie przez przeksztaltnik 11. Informacja pojawia¬ jaca sie na wyjsciu przeksztaltnika 11 doprowa¬ dzana jest do jednostki porównujacej 12 i tu po¬ równywana z wybranymi uprzednio kategoriami pomiarowymi.Informacja pojawiajaca sie na wyjsciu jednostki porównujacej 12 kierowana jest do jednostki po¬ rzadkujacej 13 i tu wraz z liczba osi, podana przez licznik 10, porzadkowana wedlug kategorii pomia¬ rów uszkodzen. Sposród informacji uporzadkowa¬ nych w jednostce porzadkujacej 13 informacja wskazujaca na najwieksze uszkodzenie doprowa¬ dzana jest razem z przyporzadkowana jej iloscia osi do wstepnej pamieci 14. Po przejechaniu spraw¬ dzanego kola zmagazynowana we wstepnej pamie¬ ci 14 informacja nadajaca sie do selekcji przecho¬ wywana jest az do selekcji w pamieci 15. Opisa¬ ny wyzej program powtarzany jest przez urzadze¬ nie przy kazdym przejezdzajacym zestawie kolo¬ wym, przy czym sterowanie programem odbywa sie przez jednostke sterujaca 8 na podstawie syg¬ nalów nadawanych przez czujnik 19 kól. Po prze¬ jechaniu pociagu informacje zmagazynowane w pamieci 15 odnoszace sie do wszystkich uszkodzo¬ nych kól pociagu selekcjonowane sa przez jedno¬ stke selekcjonujaca 16 wedlug kolejnosci i prze¬ twarzane na forme nadajaca sie do przetwarzania danych. Sygnaly wyjsciowe nadane przez jedno¬ stke selekcjonujaca 16 docieraja poprzez jedno¬ stke przenoszenia danych 17 do odleglej jednostki przetwarzajacej (wykorzystujacej). Zainstalowany tam odbiornik danych 18 rejestruje sygnaly jed¬ nostki przenoszenia danych 17.Wszystkie elementy zawarte pomiedzy genera¬ torem 1 wysokiej czestotliwosci a pamiecia wste¬ pna 14 powtarza sie w ukladzie równoleglym tak czesto, ile odcinków zamierza sie sledzic. Wspól¬ prace tych równoleglych elementów urzadzenia za¬ pewnia na podstawie sygnalów czujnika 19 kól rozszerzona jednostka sterujaca 8. PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób automatycznego wyszukiwania i wska¬ zywania uszkodzen biezni kól w jedno i wieloosio¬ wych pojazdach szynowych, znamienny tym, fe pomiedzy obiema tworzacymi; tor szynami wlacza¬ ny jcst, zamkniety impedencja* przecietnego bocz¬ nikowania kola, i generator wysokiej czestotliwosci, 5 którego prad p*zy przejeidzaniu uszkodzonej cz^ sci kola wywoluje nk koncowej impedancji impuls napiecia* dostrojony frod^wzgledem dlugotrwalosci odciazenia, proporcjonalnej do £eometrycznycn rozmiarów uszkodzenia, który to impuls wzmacnia¬ lo riy jest przez- selektywny wzmacniacz i demódulcK wany przez demodulatdr;''a zdlawienie spowodo¬ wane przez demodulator kompensowane- jrzez dafc szy wzmacniacz, którego sygnal wyjsciowy filtró^ wany jest przez filtr i5 uzdatniany dor dalszego 15 przetwarzania za pomoca przeksztaltnika sygna¬ lów.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie tyle nadajników o izolowanych wzaje¬ mnie elektrycznie, skróconych dlugosciach odczytu, 20 ze globalna dlugosc odczytu osiaga przecietny ob¬ wód kola, przy czym jednakze dlugosci izolowa¬ nych wzajemnie elementarnych odcinków (dróg) musza byc mniejsze niz przewidywane do badania najkrótsze odstepy pomiedzy osiami. 25

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze impulsy elektryczne proporcjonalne w swej sze¬ rokosci nie liniowo do rozmiarów uszkodzen prze¬ twarza sie w automatycznym cyfrowym systemie elektronicznym na informacje nadajaca sie do 30 wskazania uszkodzenia, przy czym przebiegajace obok osie pojazdu sa liczone, ich szybkosc mie¬ rzona w sposób ciagly, informacja pomiarowa na¬ niesiona przez szerokosc impulsów elektrycznych przeksztalcana przez (przekaznik) przeksztaltnik 35 kodowy, zas w ten sposób informacja porówny¬ wana z zalozonymi uprzednio kategoriami pomia¬ rowymi, a nastepnie porzadkowana wedlug kate¬ gorii i ilosci osi, a ponadto najwieksza z informacji odnoszaca sie do kategorii pomiarowych, otrzyma- 40 nych z biezni kola, przechowywana jest wraz z od¬ powiednia informacja o ilosci osi w pamieci wstepnej, a informacje odnoszace sie do wszyst¬ kich kól pociagu o uszkodzonych biezniach porzad¬ kowane sa w pamieci, z której przy przejezdza- 45 niu pociagu selekcjonowane sa i kierowane przez siec przenoszenia danych do odleglej jednostki przetwarzania.

4. Urzadzenie do stosowanie sposobu wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze do obu szyn, tworza- 50 cych tor, podlaczony jest generator (1), wysokiej czestotliwosci, zamkniety impedancja (2), do impe¬ dancji przylaczony jest selektywny wzmacniacz (3), którego sygnal wyjsciowy demodulowany jest przez demodulator (4), a wynikle zmniejszenie poziomu 55 kompensowane celowo przez wzmacniacz (5), któ¬ rego sygnal wyjsciowy kierowany jest do filtra (6), którego sygnal przeksztalcany jest przez prze¬ ksztaltnik (7) sygnalów na sygnal prostokatny.

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, 60 ze sygnal wyjsciowy przeksztaltnika (7) sygnalów zmieniany jest przez przeksztaltnik (11) w zale¬ znosci od wartosci szybkosci podanej przez szybko¬ sciomierz (9), sygnal wyjsciowy przeksztaltnika przelaczany na wejscie jednostki porównujacej (12), 65 a informacja pojawiajaca sie na wyjsciu jednostki77195 7 8 porównujacej dociera wraz z danymi o ilosci osi podanymi przez licznik (10) osi do jednostki po¬ rzadkujacej (13), informacja pojawiajaca sie na wyjsciu jednostki porzadkujacej przelaczana jest na wejscie wstepnej pamieci (14), informacja uzy- 5 skana na wyjsciu pamieci po przejezdzie spraw¬ dzanego kola trafia na wejscie pamieci (15), stero¬ wanie programem odbywa sie przez jednostke ste¬ rujaca (8), na podstawie sygnalów wyjsciowych czujników (19) kól, informacja zmagazynowana w pamieci (13) po przejechaniu pociagu selekcjono¬ wana przez jednostke selekcjonujaca (16) i prze¬ ksztalcana na forme nadajaca sie do przenoszenia danych, sygnaly wyjsciowe jednostki selekcjonu¬ jacej kierowane sa do przekaznika (17) danych, a przekaznik kieruje do odleglej jednostki prze¬ twarzajacej (laczacej), przy czym sygnaly prze¬ kaznika przejmowane sa przez odbiornik (18) da¬ nych.

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze wszystkie elementy zawarte pomiedzy genera¬ torem (1) wysokiej czestotliwosci a pamiecia (14) sa w ukladzie równoleglym powtarzane tak cze¬ sto, ile odcinków do sprawdzania wchodzi w ra¬ chube, przy czym wspólprace tych równolegle wla¬ czonych elementów urzadzenia zapewnia rozszerzo¬ na jednostka sterujaca na podstawie sygnalów czuj¬ nika (19) kól. 10i By uj=- y- y uj rc i.. U # *i J # 1 TTT^ u\ £0/8^199 dHW SOT^ i 'qos diKI. 20h,1 77105 MKP B61k 3/02 [W- K 7^ '—I—M6 1 «-j 5 —J *. K L L L l/n 1 !(. i i i i io.2 W.D.Kart. C/440/75, 105 +.15, A4 Cena 10 zl PL PL