RU195983U1 - Устройство вибродиагностики железнодорожного вагона - Google Patents
Устройство вибродиагностики железнодорожного вагона Download PDFInfo
- Publication number
- RU195983U1 RU195983U1 RU2019130510U RU2019130510U RU195983U1 RU 195983 U1 RU195983 U1 RU 195983U1 RU 2019130510 U RU2019130510 U RU 2019130510U RU 2019130510 U RU2019130510 U RU 2019130510U RU 195983 U1 RU195983 U1 RU 195983U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- central
- channel
- self
- vibration
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
- G01M13/04—Bearings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M17/00—Testing of vehicles
- G01M17/08—Railway vehicles
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к системам мониторинга транспортных средств и может быть встроена в комплектацию вагонов железнодорожного транспорта.Задачей полезной модели является устранение избыточности системы за счет изменения количества и состава основных составляющих блоков, расширение функциональных возможностей устройства и повышение достоверности получаемых данных за счет использования блока самодиагностики.Функциональный измерительный блок устанавливается на каждый подшипниковый узел вагона железнодорожного транспорта. Магниторезистивный датчик располагается в нескольких миллиметрах от многополюсного магнитного диска, предварительно закрепленного с торцевой стороны вращающейся оси. Выходной аналоговый сигнал с датчика поступает на блок определения углового положения в составе микросхемы. Пьезоэлектрические чувствительные элементы выполняются в виде изгибного акселерометра балочного типа и обладают весьма высокой чувствительностью при сравнительно несложной конструкции и небольших массогабаритных размерах. По интерфейсу RS-485 все функциональные блоки соединяются с центральным бортовым вычислительным блоком, куда передаются данные о вибрации, температуре, скорости вращения каждого подшипникового узла, результатах самоконтроля. В микроконтроллере центрального блока происходит анализ полученных данных в соответствии с установленными пределами измеряемых величин, формируется информационная посылка о техническом состоянии вагона, его текущем положении на карте и составе перевозимого груза. Эта посылка передается через систему GSM связи на удаленный сервер обслуживающей груз кампании.
Description
Полезная модель относится к системам мониторинга транспортных средств и может быть встроена в комплектацию вагонов железнодорожного транспорта.
Известна система диагностики механизмов, предназначенная для диагностики подшипниковых и редукторных узлов, зубчатых передач ходовой части железнодорожного транспортного средства [1]. Система содержит вибродатчики, устанавливаемые на диагностируемых объектах, усилители заряда, аналоговый мультиплексор, плату с аналого-цифровым преобразователем, ПЭВМ. Также в системе имеется цифровой мультиплексор, оптические датчики частоты вращения, демультиплексор и блок управления.
К недостаткам данной системы можно отнести отсутствие возможности проверки работоспособности вибродатчиков, когда они установлены на исследуемом объекте. Также наличие в системе мультиплексоров предполагает последовательный опрос датчиков частоты вращения, что может ограничить области применения данной системы.
Известна система вибродиагностическая многоканальная для диагностики подшипниковых и редукторных узлов, зубчатых передач ходовой части железнодорожного транспортного средства [2]. Система содержит вибродатчики, которые устанавливаются на диагностируемые объекты, усилители заряда, аналого-цифровые преобразователи, ПЭВМ, USB-интерфейс. Использование данной системы позволяет сократить время вибродиагностики за счет отсутствия переходных процессов при аналоговом переключении мультиплексора, обеспечить одновременность регистрации цифрового сигнала во всех каналах, исключить взаимовлияние смежных каналов, повысить достоверность результатов измерений.
К недостаткам данной системы можно также отнести отсутствие возможности проверки работоспособности вибродатчиков и измерительного канала, когда система установлены на исследуемом объекте.
Известна система дистанционного мониторинга подвижного железнодорожного транспортного средства, включающая в себя мобильные и стационарные аппаратные части, которая является наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбрана в качестве ближайшего аналога [3]. Данная система включает несколько основных блоков.
Функциональный измерительный блок содержит измерительные датчики-преобразователи (температуры, давления, ускорения), микроконтроллер, модуль памяти, часы, источник питания, модуль связи. С помощью модуля связи функциональный измерительный блок соединен с центральным бортовым вычислительным блоком. Данный блок предназначен для сбора данных от функциональных измерительных блоков, формирования адресной информационной посылки, отправки ее по каналам внешней связи на стационарную часть системы (центральный сервер).
Центральный бортовой вычислительный блок содержит блок связи, микроконтроллер, блок памяти, часы, источник питания, датчик внутренней температуры, датчик положения в пространстве. Для определения положения в пространстве, центральный вычислительный блок содержит модуль глобальной навигационной спутниковой системы (GPS, ГЛОНАС).
В системе также предусмотрены дополнительные контролирующие и резервирующие средства в виде контрольных датчиков, которые предназначены для контроля отдельных элементов и всей системы в целом. Контрольные датчики содержат микроконтроллер, часы, источник питания, блок внутренней связи, датчик внутренней температуры, датчик положения в пространстве. В случае возникновения внештатных или аварийных ситуаций датчики положения или датчики ускорения (акселерометры) регистрируют удары, вибрацию, нештатное изменение положения элементов системы или элементов железнодорожного транспортного средства в пространстве и передают данную информацию через блок связи в центральный бортовой вычислительный блок, а затем в составе адресной информационной посылки на центральный сервер.
К недостаткам существующей системы можно отнести структурную избыточность, которая состоит в наличии дополнительных контролирующих и резервирующих блоков, которые усложняют структуру данной системы. Еще одним недостатком является отсутствие возможности проверки работоспособности вибродатчиков, когда они установлены на исследуемом объекте.
Задачей полезной модели является устранение избыточности системы за счет изменения количества и состава основных составляющих блоков, расширение функциональных возможностей устройства и повышение достоверности получаемых данных за счет использования блока самодиагностики.
Это достигается за счет наличия в структуре функционального измерительного блока пьезодатчика низкочастотного канала, пьезодатчика высокочастотного канала, пьезодатчика канала самодиагностики, интерфейса RS-485, синусно-косинусного магниторезистивного датчика, а также интегральной микросхемы обработки сигналов, которая состоит из высокочастотного и низкочастотного каналов измерения вибрации с предварительным усилением и фиксированной полосой пропускания, канала самодиагностики, канала измерения температуры, блока определения углового положения, микроконтроллера, цифрового сигнального процессора, наличия в составе центрального бортового вычислительного блока RFID-метки, интерфейса RS-485.
На фиг. 1 представлен состав функционального измерительного блока, где: 1 - пьезодатчик низкочастотного канала, 2 - пьезодатчик высокочастотного канала, 3 - пьезодатчик канала самодиагностики, установленные в одном корпусе с 4 - интегральной микросхемой обработки сигнала, 5 - датчик температуры, 6 - интерфейс RS-485, 7 - магниторезистивный датчик мостового типа. В составе интегральной микросхемы имеются: два основных канала низкочастотный и высокочастотный, а также канал самодиагностики [4], канал измерения температуры, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер и цифровой сигнальный процессор, блок определения углового положения.
На фиг. 2 показан состав центрального бортового вычислительного блока, где 8 - микроконтроллер, 9 - модуль глобальной навигационной спутниковой системы (GPS/ГЛОНАС), 10 - RFID метка с защищенным каналом, в которую записывается информация о перевозимом грузе, 11 - система GSM связи с удаленным сервером, 6 - интерфейс RS-485, 12 - источник питания, 13 - блок памяти.
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом. Функциональный измерительный блок устанавливается на каждый подшипниковый узел вагона железнодорожного транспорта. Магниторезистивный датчик располагается в нескольких миллиметрах от многополюсного магнитного диска, предварительно закрепленного с торцевой стороны вращающейся оси. Выходной аналоговый сигнал с датчика поступает на блок определения углового положения в составе микросхемы, который определяет угол поворота вала или подшипника, а также мгновенную угловую скорость. Пьезоэлектрические чувствительные элементы выполняются в виде изгибного акселерометра балочного типа и обладают весьма высокой чувствительностью при сравнительно несложной конструкции и небольших массогабаритных размерах. В условиях вибрации подшипника и пьезодатчика канала самодиагностики, на пьезоэлектрический чувствительный элемент низкочастотного или высокочастотного каналов действует внешняя сила, которая вызывает колебания и деформации самого чувствительного элемента. При этом на выходе элемента возникает сигнал в виде напряжения, пропорциональный виброускорению. Данный сигнал подается на вход микросхемы обработки, где выполняется аналоговая и цифровая обработка сигнала, расчет виброскорости, определяется техническое состояние измерительных каналов. В составе функционального блока имеется резистивный датчик температуры, выход которого соединен с микросхемой обработки сигнала, в которой выполняется аналоговая и цифровая обработка сигнала, расчет температуры исследуемого объекта.
По интерфейсу RS-485 все функциональные блоки соединяются с центральным бортовым вычислительным блоком, куда передаются данные о вибрации, температуре, скорости вращения каждого подшипникового узла, результатах самоконтроля. В микроконтроллере центрального блока происходит анализ полученных данных в соответствии с установленными пределами измеряемых величин, формируется информационная посылка о техническом состоянии вагона, его текущем положении на карте и составе перевозимого груза. Эта посылка передается через систему GSM связи на удаленный сервер обслуживающей груз кампании.
К преимуществам предлагаемого устройства можно отнести:
- использование высокочастотного канала измерения вибрации в составе интегральной микросхемы позволит выявлять дефекты и повреждения подшипников на стадии их зарождения, поскольку соударения тел качения с дефектами порождают быстрозатухающие колебания в диапазоне 20-40 кГц;
- использование специализированной микросхемы позволит проводить цифровую обработку сигнала в непосредственной близости от первичных пьезоэлектрических преобразователей и передавать в блок хранения данных результаты измерений уже в цифровом виде;
- возможность полноценной самокалибровки и самоконтроля датчика за счет генерации опорного сигнала и передачи его на дополнительный пьезодатчик, что позволит проверить работу всего измерительного тракта без применения вибростенда;
- благодаря использованию центрального вычислительного блока имеется возможность анализа и хранения данных по вибрации, температуре, скорости для каждого из функциональных измерительных блоков;
- наличие перезаписываемой RFTD метки с защищенным каналом позволит отслеживать информацию о составе груза,
- встроенный модуль GPS, ГЛОНАС позволит определить положение в пространстве.
Источники информации:
1. Патент на полезную модель №176408
2. Патент на полезную модель №183296
3. Патент РФ №2681275 - прототип
4. Патент на полезную модель №189050.
Claims (1)
- Устройство вибродиагностики железнодорожного вагона, состоящее из функционального измерительного блока и центрального бортового вычислительного блока, отличающееся наличием в составе функционального измерительного блока пьезодатчика низкочастотного канала, пьезодатчика высокочастотного канала, пьезодатчика канала самодиагностики, интерфейса RS-485, синусно-косинусного магниторезистивного датчика, а также интегральной микросхемы обработки сигналов, которая состоит из высокочастотного и низкочастотного каналов измерения вибрации с предварительным усилением и фиксированной полосой пропускания, канала самодиагностики, аналого-цифрового преобразователя, канала измерения температуры и блока определения углового положения, микроконтроллера, цифрового сигнального процессора, наличием в составе центрального бортового вычислительного блока RFID-метки, интерфейса RS-485.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019130510U RU195983U1 (ru) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Устройство вибродиагностики железнодорожного вагона |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019130510U RU195983U1 (ru) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Устройство вибродиагностики железнодорожного вагона |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU195983U1 true RU195983U1 (ru) | 2020-02-12 |
Family
ID=69626599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019130510U RU195983U1 (ru) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Устройство вибродиагностики железнодорожного вагона |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU195983U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007103016A2 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | L-3 Communications Corporation | Self-assembling wireless network, vehicle communications system, railroad wheel and bearing monitoring system and methods therefor |
| RU2480741C1 (ru) * | 2011-10-26 | 2013-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Чистые технологии СПб." | Способ неразрушающего контроля узлов тележек железнодорожных вагонов и устройство для его реализации |
| RU183296U1 (ru) * | 2018-04-20 | 2018-09-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ДиаТех" | Система вибродиагностическая многоканальная |
| RU2677840C2 (ru) * | 2013-12-24 | 2019-01-21 | Амстед Рэйл Компани, Инк. | Система и способ обнаружения эксплуатационных аномалий в поездных составах и железнодорожных вагонах |
| RU189050U1 (ru) * | 2018-12-11 | 2019-05-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Встроенное устройство функциональной диагностики вибродатчика и блоков обработки сигналов |
-
2019
- 2019-09-27 RU RU2019130510U patent/RU195983U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007103016A2 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | L-3 Communications Corporation | Self-assembling wireless network, vehicle communications system, railroad wheel and bearing monitoring system and methods therefor |
| RU2480741C1 (ru) * | 2011-10-26 | 2013-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Чистые технологии СПб." | Способ неразрушающего контроля узлов тележек железнодорожных вагонов и устройство для его реализации |
| RU2677840C2 (ru) * | 2013-12-24 | 2019-01-21 | Амстед Рэйл Компани, Инк. | Система и способ обнаружения эксплуатационных аномалий в поездных составах и железнодорожных вагонах |
| RU183296U1 (ru) * | 2018-04-20 | 2018-09-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ДиаТех" | Система вибродиагностическая многоканальная |
| RU189050U1 (ru) * | 2018-12-11 | 2019-05-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Встроенное устройство функциональной диагностики вибродатчика и блоков обработки сигналов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10304264B2 (en) | Systems and methods for determining vehicle operational status | |
| ES2970323T3 (es) | Método para registrar, procesar y transmitir datos de un activo móvil | |
| CN102016605B (zh) | 加速计和用于误差补偿的方法 | |
| CN104015672B (zh) | 用于记录车辆相关数据的方法、传感器装置和车辆 | |
| DK2981832T3 (en) | A method for determining at least one speed of a rail vehicle | |
| Jafari et al. | Optimal redundant sensor configuration for accuracy and reliability increasing in space inertial navigation systems | |
| JP2015506474A5 (ru) | ||
| CN112834210B (zh) | 采用时间同步的多个检测器监测旋转部件 | |
| WO2019111841A1 (ja) | 損傷診断装置、損傷診断方法、及び、損傷診断プログラムが格納された記録媒体 | |
| US9594169B2 (en) | Altitude detecting unit, loading/driving apparatus, and altitude detecting method | |
| CN111207819A (zh) | 轴系振动测量***及方法 | |
| RU195983U1 (ru) | Устройство вибродиагностики железнодорожного вагона | |
| CN109677508A (zh) | 一种车辆运动数据获取方法、装置、设备和存储介质 | |
| CN104121981A (zh) | 应用于浅海导管架海洋平台上的远程无线振动监测装置 | |
| Morais et al. | Continuous monitoring and evaluation of railway tracks: system description and assessment | |
| JP6644396B1 (ja) | 速度計測装置、地上走行体 | |
| CN115046578A (zh) | 一种融合多传感组件的电路结构及包含该电路结构的终端 | |
| CN207623364U (zh) | 基于mems电容式微加速度计的传感器和航姿仪 | |
| RU2683876C1 (ru) | Способ акустического мониторинга ходовой части транспортного средства | |
| JP2011245920A (ja) | 軌道位置データ付与システム及び軌道位置データ付与方法 | |
| JP7397704B2 (ja) | 診断装置、システム、制御方法及びプログラム | |
| JPH0862321A (ja) | カーレース用データロガー | |
| RU2700724C1 (ru) | Устройство диагностики электродвигателя технической системы на предмет его надежности | |
| Lita et al. | Data acquisition system for collision tests in automotive industry | |
| CN201897501U (zh) | 小型三维振动测试仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200917 Effective date: 20200917 |