RU2784392C1 - Method for testing the rolling surface of railway wheels in motion - Google Patents

Method for testing the rolling surface of railway wheels in motion Download PDF

Info

Publication number
RU2784392C1
RU2784392C1 RU2021139001A RU2021139001A RU2784392C1 RU 2784392 C1 RU2784392 C1 RU 2784392C1 RU 2021139001 A RU2021139001 A RU 2021139001A RU 2021139001 A RU2021139001 A RU 2021139001A RU 2784392 C1 RU2784392 C1 RU 2784392C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wheel
rail
force
wheelset
threshold value
Prior art date
Application number
RU2021139001A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Алексеевич Бехер
Владимир Сергеевич Выплавень
Андрей Олегович Коломеец
Антон Сергеевич Кочетков
Артём Антонович Попков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск
Application granted granted Critical
Publication of RU2784392C1 publication Critical patent/RU2784392C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: testing.
SUBSTANCE: invention relates to the field of technical diagnostics and non-destructive testing, and can be used for monitoring the condition of wheelsets of cars in the course of motion of a railway rolling stock. In the method, strain gauges are installed on the rail on the measuring section of the track; the threshold value of the wheel force on the rail is set; strain signals are recorded during movement; the speed of the train is determined; the value of the force from the wheel on the rail is determined; the system is connected to the Internet for communication with the database, equipped with a universal digital radio channel for sending messages to the automatic locomotive signalling system, and positioned after the sections where the train performs the "acceleration-braking" manoeuvre; the wheelset wherefor the value of the force from the wheel on the rail exceeds the threshold value on any strain gauge pair is identified as a defective wheelset; the threshold value T of the relative number of passes is set for each wheelset with a defect detected; the information about the serial numbers of the wheelsets, the numbers of cars whereon the defective wheelsets are installed, and the value of the force from the wheels on the rail is transmitted to the database; for each wheel, the number of database entries for the passes where a defect was detected and the total number of entries are calculated, the ratio thereof is calculated as a percentage, and if said ratio exceeds the threshold value, the wheelset is rejected, and the speed limit is set for the rolling stock.
EFFECT: reduced dynamic effect of wheel defects on the rail.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля, и может быть использовано для контроля за состоянием колесных пар вагонов в ходе движения железнодорожного состава.The invention relates to the field of technical diagnostics and non-destructive testing, and can be used to monitor the state of wheel pairs of cars during the movement of a train.

Известен способ обнаружения дефектов поверхности катания колес железнодорожного состава в движении (см. патент РФ №2480711, МПК G01B 7/34), заключающийся в том, что на измерительном участке прямолинейного пути на рельс устанавливают тензодатчики, в процессе движения колесной пары по измерительному участку регистрируют сигналы одновременно со всех тензодатчиков, по которым судят о наличии дефекта поверхности катания, при этом тензодатчики устанавливают симметрично парами, по сигналам с тензодатчиков определяют симметричные и асимметричные деформации шейки рельса, по превышению симметричными деформациями порога селекции, устанавливаемого в 3-4 раза выше уровня собственных шумов измерительной аппаратуры, задают номер колесной пары, равным единице, на измерительном участке длиной не менее двух длин окружности круга катания нового колеса определяют скорость движения поезда для определения полосы частот, в которой проводят частотную фильтрацию симметричных деформаций, и при каждом последующем превышении фильтрованными симметричными деформациями порога селекции регистрируют следующую колесную пару, затем проводят частотную фильтрацию асимметричных деформаций в полосе частот, определяемой частотой свободных колебаний рельса, регистрируют максимумы асимметричных деформаций на каждой паре тензодатчиков, при совпадении максимумов на соседних парах тензодатчиков их сравнивают с порогом регистрации дефекта εр, определяемым по формулеA known method for detecting defects in the rolling surface of the wheels of a railway train in motion (see RF patent No. 2480711, IPC G01B 7/34), which consists in the fact that strain gauges are installed on the measuring section of the straight path on the rail, during the movement of the wheelset along the measuring section they register signals simultaneously from all strain gauges, which judge the presence of a defect in the rolling surface, while the strain gauges are installed symmetrically in pairs, the signals from the strain gauges determine symmetric and asymmetric deformations of the rail neck, by exceeding the selection threshold by symmetric deformations, which is set 3-4 times higher than the level of their own noise of the measuring equipment, set the wheel pair number equal to one, in the measuring section with a length of at least two circumferences of the new wheel tread circle, the speed of the train is determined to determine the frequency band in which the frequency filtering of symmetrical deformations is carried out, and at each subsequent When the filtered symmetric strains exceed the selection threshold, the next wheel pair is recorded, then frequency filtering of the asymmetric strains is carried out in the frequency band determined by the frequency of free vibrations of the rail, the maxima of the asymmetric strains are recorded on each pair of strain gauges, if the maxima on adjacent pairs of strain gauges coincide, they are compared with the defect registration threshold ε r determined by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где ξ=120 млн-1/с - коэффициент;where ξ=120 million -1 /s - coefficient;

hd - максимальная глубина допускаемого дефекта, мм;h d - maximum depth of the allowed defect, mm;

D - диаметр нового колеса, мм;D - new wheel diameter, mm;

V - скорость поезда, м/с,V - train speed, m/s,

и при превышении этого порога бракуют регистрируемую колесную пару.and if this threshold is exceeded, the registered wheelset is rejected.

Недостатком данного способа является зависимость достоверности результатов от эксцентричной нагрузки для колес с дефектом поверхности катания, за счет анализа колебательных процессов в рельсах, вызванных изгибающими моментами. В случае, когда расположение дефекта близко к центру поверхности катания колеса, изгибающий момент принимает значение, близкое к нулю, что приводит к ошибочным результатам контроля и недобраковке. В случае, когда расположение дефекта смещено на край поверхности катания колеса, значение изгибающего момента значительно возрастает, что приводит к ошибочной оценке влияния дефекта на рельс и перебраковке.The disadvantage of this method is the dependence of the reliability of the results on the eccentric load for wheels with a defect in the tread surface, due to the analysis of oscillatory processes in the rails caused by bending moments. In the case when the location of the defect is close to the center of the wheel tread surface, the bending moment takes on a value close to zero, which leads to erroneous inspection results and under-rejection. In the case when the location of the defect is shifted to the edge of the wheel tread, the value of the bending moment increases significantly, which leads to an erroneous assessment of the effect of the defect on the rail and re-culling.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ контроля поверхности катания колес железнодорожного состава в движении (см. патент РФ №2625256, МПК G01B 7/34), заключающийся в том, что на измерительном участке прямолинейного пути на рельс устанавливают тензодатчики, в процессе движения колесной пары по измерительному участку регистрируют сигналы со всех тензодатчиков, по которым судят о наличии дефектов, при этом определяют симметричные деформации, по превышению симметричными деформациями порога селекции, устанавливаемого в 3-4 раза выше уровня собственных шумов измерительной аппаратуры, задают номер колесной пары равным единице и при каждом последующем превышении симметричными деформациями порога селекции контролируют следующую колесную пару, определяют скорость движения поезда для определения полосы частот, в которой проводят частотную фильтрацию симметричных деформаций, при этом тензодатчики устанавливают парами симметрично с двух сторон шейки рельса на середине его высоты, таким образом, чтобы их зоны чувствительности пересекались, задают пороговое значение силы воздействия колеса на рельс, в процессе движения колесной пары по измерительному участку регистрируют локальные минимумы симметричных деформаций на двух соседних парах тензодатчиков, определяют скорость движения поезда, по которой определяют нижнюю границу частоты фильтрации, проводят фильтрацию симметричных деформаций, определяют продольную координату колеса на рельсе, по которой фиксируют моменты входа колеса в зону чувствительности и выхода из нее, в зоне чувствительности определяют значение силы от колеса на рельс по значениям фильтрованных симметричных деформаций и эталонных деформаций и при превышении на любой паре тензодатчиков порогового значения силы, устанавливаемого равным половине максимально допустимой динамической осевой нагрузки на рельс, колесную пару бракуют.The closest technical solution to the claimed is a method for monitoring the rolling surface of the wheels of a railway train in motion (see the patent of the Russian Federation No. pairs along the measuring section register signals from all strain gauges, which are used to judge the presence of defects, while determining symmetrical deformations, by exceeding the selection threshold by symmetrical deformations, which is set 3-4 times higher than the level of intrinsic noise of the measuring equipment, set the wheel pair number equal to one and at each subsequent excess of the selection threshold by symmetrical deformations, the next wheel pair is controlled, the speed of the train is determined to determine the frequency band in which frequency filtering of symmetrical deformations is carried out, while strain gauges are installed in pairs symmetrically on both sides of the rail neck in the middle its heights, so that their sensitivity zones intersect, set the threshold value of the force of the impact of the wheel on the rail, during the movement of the wheelset along the measuring section, local minima of symmetrical deformations are recorded on two adjacent pairs of strain gauges, the speed of the train is determined, by which the lower limit is determined filtration frequencies, filter symmetrical deformations, determine the longitudinal coordinate of the wheel on the rail, according to which the moments of wheel entry into and exit from the sensitivity zone are fixed, in the sensitivity zone the value of the force from the wheel to the rail is determined by the values of the filtered symmetrical deformations and reference deformations and when exceeding on any pair of strain gauges of the threshold value of the force, set equal to half of the maximum allowable dynamic axial load on the rail, the wheelset is rejected.

Недостатком данного способа является то, что в нем не учитываются предыдущие результаты контроля каждой колесной пары, следовательно, невозможно отслеживать ее состояние в процессе эксплуатации. Другим недостатком является то, что система определяет наличие дефекта, но не использует эту информацию, для установки скоростного режима, с целью предотвращения динамического воздействия дефекта на рельс.The disadvantage of this method is that it does not take into account the previous results of the control of each wheel pair, therefore, it is impossible to track its condition during operation. Another disadvantage is that the system detects the presence of a defect, but does not use this information to set the speed limit in order to prevent the defect from dynamically affecting the rail.

Основной задачей изобретения является снижение динамического воздействия дефектов колеса на рельс путем усовершенствования контроля поверхности катания колес вагонов железнодорожного транспорта.The main objective of the invention is to reduce the dynamic impact of wheel defects on the rail by improving the control of the rolling surface of the wheels of railway cars.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе контроля поверхности катания колес железнодорожного состава в движении, заключающемся в том, что на измерительном участке пути на рельс парами симметрично с двух сторон шейки рельса на середине его высоты устанавливают тензодатчики, таким образом, чтобы их зоны чувствительности пересекались, задают пороговое значение Fкp силы колеса на рельс, в процессе движения колесной пары по измерительному участку, регистрируют локальные минимумы симметричных деформаций на двух соседних парах тензодатчиков, по превышению симметричными деформациями порога селекции, устанавливаемого в 3-4 раза выше уровня собственных шумов измерительной аппаратуры, задают порядковый номер колесной пары равным единице и при каждом последующем превышении симметричными деформациями порога селекции контролируют следующую колесную пару, определяют скорость движения поезда, по которой определяют нижнюю границу частоты фильтрации, проводят фильтрацию симметричных деформаций, определяют продольную координату колеса на рельсе, по которой фиксируют моменты входа колеса в зону чувствительности и выхода из нее, в зоне чувствительности определяют значение силы от колеса на рельс по значениям фильтрованных симметричных деформаций и эталонных деформаций, при этом измерительную систему подключают к сети Интернет для связи с базой данных, оборудуют универсальным цифровым радиоканалом для отправки сообщений в систему автоматической локомотивной сигнализации и располагают после участков, на которых железнодорожный состав совершает маневр «разгон-торможение», определяют колесную пару, у которой значение средней силы от колеса на рельс превышает на любой паре тензодатчиков ее пороговое значение, устанавливаемое равным половине максимально допустимой динамической осевой нагрузки на рельс, как колесную пару с дефектом, устанавливают пороговое значение Т относительного количества проездов для каждой колесной пары, у которой был обнаружен дефект по формуле: Т=100% - 50% ⋅

Figure 00000002
где Fcp - сила воздействия колеса на рельс, Fкp - критическое значение силы, для колесных пар, у которых средняя сила воздействия на рельс Fcp превышает Fкp, определяют номера вагонов, в базу данных передают информацию о порядковых номерах колесных пар, номерах вагонов, которым принадлежат дефектные колесные пары и значение силы от колес на рельс, для каждого колеса фиксируют количество записей в базе данных для проездов, в которых был обнаружен дефект и общее количество записей, рассчитывают их процентное соотношение и, при превышении этого соотношения порогового значения, колесную пару бракуют и устанавливают ограничение скорости для подвижного состава.The problem is solved due to the fact that in the method of monitoring the rolling surface of the wheels of a railway train in motion, which consists in the fact that on the measuring section of the track on the rail in pairs symmetrically on both sides of the rail neck in the middle of its height, strain gauges are installed in such a way that their zones sensitivities intersect, set the threshold value F kp of the force of the wheel on the rail, in the process of movement of the wheelset along the measuring section, register local minima of symmetrical deformations on two adjacent pairs of strain gauges, by exceeding the selection threshold by symmetrical deformations, which is set 3-4 times higher than the level of intrinsic noise measuring equipment, set the ordinal number of the wheel pair equal to one, and at each subsequent excess of the selection threshold by the symmetrical deformations, control the next wheel pair, determine the speed of the train, which determines the lower limit of the filtering frequency, filter the symmetrical deformations formations, determine the longitudinal coordinate of the wheel on the rail, according to which the moments of wheel entry into the sensitivity zone and exit from it are fixed, in the sensitivity zone the value of the force from the wheel to the rail is determined by the values of filtered symmetrical deformations and reference deformations, while the measuring system is connected to the Internet for communication with the database, equipped with a universal digital radio channel for sending messages to the automatic locomotive signaling system and located after the sections where the train performs the acceleration-braking maneuver, determine the wheelset, in which the value of the average force from the wheel to the rail exceeds For any pair of strain gauges, its threshold value, which is set equal to half the maximum allowable dynamic axial load on the rail, as a wheel pair with a defect, sets the threshold value T of the relative number of passes for each wheel pair in which a defect has been detected according to the formula: T = 100% - 50% ⋅
Figure 00000002
where F cp is the force of the impact of the wheel on the rail, F kp is the critical value of the force, for wheel sets in which the average force of the impact on the rail F cp exceeds F kp , the car numbers are determined, information about the serial numbers of the wheel sets, numbers of wagons that own defective wheel sets and the value of the force from the wheels to the rail, for each wheel, the number of records in the database for the passages in which the defect was found and the total number of records are fixed, their percentage is calculated and, if this ratio of the threshold value is exceeded, the wheelset is rejected and a speed limit for the rolling stock is set.

На фиг. 1 приведена блок-схема реализации способа контроля поверхности катания железнодорожных колес в движении.In FIG. 1 shows a block diagram of the implementation of the method for monitoring the rolling surface of railway wheels in motion.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

На сети железных дорог выделяют участки, на которых железнодорожный состав совершает маневр «разгон-торможение». После каждого участка по длине не менее длины окружности колеса на рельс устанавливают тензодатчики парами симметрично с двух сторон шейки рельса на середине его высоты таким образом, чтобы зоны их чувствительности пересекались. Тензодатчики ориентируют вертикально. Устанавливают пороговое значение силы Fкp, действующей от колес железнодорожных транспортных средств на рельс, равное половине максимальной допустимой динамической осевой нагрузки на рельс. Устанавливают порог селекции в 3-4 раза выше уровня собственных шумов измерительной аппаратуры. В процессе движения колесной пары по измерительному участку регистрируют сигналы со всех тензодатчиков, при этом определяют симметричные деформации. Регистрируют превышение симметричными деформациями порога селекции и устанавливают порядковый номер колесной пары равным единице, и при каждом последующем превышении симметричными деформациями порога селекции контролируют следующую колесную пару. Регистрируют локальные минимумы симметричных деформаций и определяют их моменты времени. По разности времен, в которые наблюдаются локальные минимумы на соседних парах тензодатчиков n и (n+1), определяют скорость движения. По скорости движения поезда определяют нижнюю границу полосы частот. При обнаружении локального минимума на (n+1)-й паре тензодатчиков определяют координату колеса на рельсе относительно 1-й пары тензодатчиков. По координатам колеса обнаруживают моменты времени входа колеса в зону чувствительности и выхода из нее. В зоне чувствительности (n+2)-й пары тензодатчиков по значениям фильтрованных симметричных деформаций определяют значение силы от колеса на рельс и, при превышении на любой паре тензодатчиков порогового значения силы, колесную пару отмечают, как дефектную (фиг. 1, блок 4). Определяют номера вагонов. Устанавливают пороговое значение Т относительного количества проездов колесной пары, у которой был обнаружен дефект (фиг. 1, блок 5). В базу данных передают информацию о порядковых номерах колесных пар, номерах вагонов, которым принадлежат дефектные колесные пары и силе от колеса на рельс (фиг. 1, блок 3). Определяют относительное количество проездов, в которых на колесной паре был обнаружен дефект (фиг. 1, блок 8). При превышении этого значения порогового, колесную пару бракуют (фиг. 1, блок 9) и устанавливают ограничение скорости для подвижного состава (фиг. 1, блок 10).On the railway network, sections are allocated where the train performs the “acceleration-braking” maneuver. After each section along the length not less than the circumference of the wheel, strain gauges are installed on the rail in pairs symmetrically from both sides of the rail neck at the middle of its height so that their sensitivity zones intersect. The strain gauges are oriented vertically. Set the threshold value of the force F kp acting from the wheels of railway vehicles on the rail, equal to half the maximum allowable dynamic axial load on the rail. The selection threshold is set 3-4 times higher than the level of intrinsic noise of the measuring equipment. During the movement of the wheelset along the measuring section, signals from all strain gauges are recorded, and symmetrical deformations are determined. The excess of the selection threshold by symmetric deformations is registered and the serial number of the wheelset is set equal to one, and at each subsequent excess of the selection threshold by symmetrical deformations, the next wheelset is controlled. Local minima of symmetrical deformations are registered and their moments of time are determined. According to the difference in times at which local minima are observed on neighboring pairs of strain gauges n and (n + 1), the speed of movement is determined. The lower limit of the frequency band is determined by the speed of the train. When a local minimum is detected on the (n+1)-th pair of strain gauges, the coordinate of the wheel on the rail is determined relative to the 1st pair of strain gauges. The coordinates of the wheel detect the time points of the wheel entry into the sensitivity zone and exit from it. In the sensitivity zone of the (n + 2)-th pair of strain gauges, the value of the force from the wheel to the rail is determined by the values of the filtered symmetrical deformations and, if the threshold value of the force on any pair of strain gauges is exceeded, the wheel pair is marked as defective (Fig. 1, block 4) . Determine the numbers of the wagons. A threshold value T is set for the relative number of passages of the wheelset, in which a defect was detected (Fig. 1, block 5). Information is transmitted to the database about the serial numbers of wheel sets, the numbers of cars to which the defective wheel sets belong, and the force from the wheel to the rail (Fig. 1, block 3). Determine the relative number of passages in which a defect was found on the wheelset (Fig. 1, block 8). If this threshold value is exceeded, the wheelset is rejected (Fig. 1, block 9) and the speed limit for the rolling stock is set (Fig. 1, block 10).

Пример. Заявляемый способ был реализован при проходе грузового подвижного состава по диагностическому участку, расположенному на испытательном кольцевом железнодорожном пути АО «ВНИИЖТ», протяженностью 6 км, с постоянным радиусом кривизны 956 м.Example. The inventive method was implemented during the passage of freight rolling stock along the diagnostic section located on the test ring railway track of VNIIZhT JSC, 6 km long, with a constant radius of curvature of 956 m.

На участке пути протяженностью 3,5 м установили на шейку рельса тензодатчики на высоте от основания подошвы 83 мм. Тензодатчики ориентировали с использованием специального шаблона вертикально с погрешностью не более ±5°. Тензодатчики устанавливали парами симметрично с двух сторон шейки рельса и равномерно распределяли вдоль рельса через 0,5 м. Всего на рельс установили 7 пар тензодатчиков. Пороговое значение критической силы, действующей от колес подвижного состава на рельс, устанавливалось согласно допускаемой погонной нагрузки 168 кН/м на железнодорожный путь от тележки [см. ГОСТ Р 55050-2012 Железнодорожный подвижной состав. Нормы допустимого воздействия на железнодорожный путь], равной максимально допустимой динамической нагрузке:

Figure 00000003
Figure 00000004
Регистрация симметричных вертикальных деформаций проводилась с использованием комплекса микропроцессорной быстродействующей тензометрической системы «Динамика-3», зарегистрированного в Государственном реестре средств измерений под номером №66973-17. На расстоянии 10 м до первой пары тензодатчиков устанавливали устройство обнаружения приближения поезда к измерительному участку, сигнал с которого поступал в измерительный комплекс. Систему подключали к сети Интернет для связи с базой данных и оборудовали универсальным цифровым радиоканалом для отправки сообщений в систему автоматической локомотивной сигнализации (АЛСР). Рядом с участком контроля устанавливали видеокамеру для записи видео движения поезда для распознавания номеров вагонов. Испытательный подвижной состав контролировали системой 76 раз на скоростях от 40 до 65 км/ч. При каждом проезде подвижного состава по измерительному участку определяли моменты времени, в которых наблюдаются локальные минимумы симметричных деформаций на 7 парах тензодатчиков. Порядковый номер колесной пары определяли подсчетом локальных максимумов на первой паре тензодатчиков. По разности времени на каждой паре тензодатчиков определяли среднюю скорость движения поезда. Проводили низкочастотную фильтрацию симметричных деформаций с нижней границей частоты, выбираемой в зависимости от скорости движения колеса. Определяли среднюю силу, действующую от колеса на рельс по формуле:On a track section 3.5 m long, strain gauges were installed on the neck of the rail at a height of 83 mm from the base of the sole. The strain gauges were oriented vertically using a special template with an error of no more than ±5°. The strain gauges were installed in pairs symmetrically on both sides of the rail neck and evenly distributed along the rail every 0.5 m. In total, 7 pairs of strain gauges were installed on the rail. The threshold value of the critical force acting from the wheels of the rolling stock on the rail was set according to the allowable linear load of 168 kN/m on the railway track from the bogie [see. GOST R 55050-2012 Railway rolling stock. Norms of permissible impact on the railway track], equal to the maximum permissible dynamic load:
Figure 00000003
Figure 00000004
The registration of symmetrical vertical deformations was carried out using the complex microprocessor-based high-speed tensometric system "Dynamics-3", registered in the State Register of Measuring Instruments under the number No. 66973-17. At a distance of 10 m to the first pair of strain gauges, a device for detecting the train approaching the measuring section was installed, the signal from which was fed to the measuring complex. The system was connected to the Internet to communicate with the database and equipped with a universal digital radio channel for sending messages to the automatic locomotive signaling system (ALSR). A video camera was installed near the control area to record a video of the movement of the train in order to recognize the car numbers. The test rolling stock was controlled by the system 76 times at speeds from 40 to 65 km/h. At each passage of the rolling stock along the measuring section, the moments of time were determined at which local minima of symmetrical deformations are observed on 7 pairs of strain gauges. The serial number of the wheelset was determined by counting the local maxima on the first pair of strain gauges. The average speed of the train was determined by the time difference on each pair of strain gauges. Low-frequency filtering of symmetrical deformations was carried out with a lower frequency limit selected depending on the speed of the wheel. The average force acting from the wheel on the rail was determined by the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

где n - количество проездов колесной пары по измерительному участку, εi -фильтрованные симметричные деформации, ε0 - эталонные деформации, определяемые экспериментально при перемещении вагона с известной осевой нагрузкой F0=105 кН со скоростью 2 км/ч: ε0=15⋅ехр(- 52⋅х2) млн-1, в зависимости от расстояния между парой тензодатчиков и колесом при известной осевой нагрузке F0. Результаты, полученные после каждого проезда подвижного состава по измерительному участку, записывали в базу данных. При превышении средней силы от колеса на рельс Fcp порогового значения Fкp, колесную пару отмечали в базе данных как дефектную.where n is the number of passages of the wheelset along the measuring section, ε i are filtered symmetrical deformations, ε 0 are reference deformations determined experimentally when moving a car with a known axial load F 0 =105 kN at a speed of 2 km/h: ε 0 =15⋅ exp(- 52⋅x 2 ) mln -1 , depending on the distance between the pair of strain gauges and the wheel at a known axial load F 0 . The results obtained after each passage of the rolling stock along the measuring section were recorded in the database. When the average force from the wheel to the rail F cp exceeds the threshold value F kp , the wheelset was marked in the database as defective.

Результаты 76 проездов колесных пар с дефектом по измерительному участку приведены в табл.1.The results of 76 runs of wheel sets with a defect along the measuring section are shown in Table 1.

Затем рассчитывалось пороговое значение Т относительного количества проездов для каждой колесной пары, у которой был обнаружен дефект по формуле:

Figure 00000006
где Fcp - средняя сила воздействия колеса на рельс, Fкp - критическое значение силы (см. столбец 6 в табл.1), при превышении средней силы воздействия на рельс Fcp (см. столбец 4 в табл.1) Fкp. Для каждого колеса в базе данных фиксировали количество записей для проездов, в которых был обнаружен дефект и общее количество записей, рассчитывали их процентное соотношение и, при превышении этого соотношения порогового значения, колесную пару браковали и АЛСР отправляли сообщение об ограничении скорости движения поезда до 40 км/ч (см. столбец 4 в табл. 1).Then, the threshold value Т of the relative number of runs was calculated for each wheel pair, in which a defect was found according to the formula:
Figure 00000006
where F cp is the average force of the wheel on the rail, F kp is the critical value of the force (see column 6 in Table 1), when the average force on the rail is exceeded F cp (see column 4 in Table 1) F kp . For each wheel in the database, the number of entries for passages in which a defect was found and the total number of entries were recorded, their percentage ratio was calculated, and, if this ratio of the threshold value was exceeded, the wheel pair was rejected and the ALSR sent a message about limiting the speed of the train to 40 km /h (see column 4 in Table 1).

В результате было проконтролировано 280 колесных пар, из них 27 с дефектами, 5 из которых были забракованы по превышению порогового значения Т (табл. 1, строки 7, 9, 19, 20, 22)As a result, 280 wheelsets were inspected, 27 of them with defects, 5 of which were rejected for exceeding the threshold value T (Table 1, lines 7, 9, 19, 20, 22)

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

В предлагаемом способе, в отличие от прототипа, учитываются причины возникновения дефектов за счет расположения участков контроля после участков, на которых поверхность катания колеса подвергается динамическим нагрузкам. Расположение нескольких участков контроля и последующая отправка результатов в единую базу данных позволяют оценить текущее состояние поверхности катания колеса исходя из частоты обнаружения дефекта в процессе эксплуатации. Также способ позволяет контролировать скоростной режим железнодорожного состава и, следовательно, снижать динамическое воздействие дефектов на рельс.In the proposed method, in contrast to the prototype, the causes of defects are taken into account due to the location of the control sections after the sections on which the wheel tread is subjected to dynamic loads. The location of several control areas and the subsequent sending of the results to a single database make it possible to assess the current state of the wheel tread surface based on the frequency of defect detection during operation. Also, the method allows to control the speed of the train and, therefore, to reduce the dynamic impact of defects on the rail.

Преимуществом данного способа по сравнению с прототипом является то, что он устанавливает ограничение скорости подвижного состава при обнаружении дефектов, с целью предотвращения дальнейшего распространения дефекта и снижения его динамического воздействия на рельс, и записывает результаты контроля каждой колесной пары в базу данных. Это позволяет постоянно отслеживать состояние колесной пары в процессе эксплуатации.The advantage of this method in comparison with the prototype is that it sets the speed limit of the rolling stock when defects are detected, in order to prevent the further spread of the defect and reduce its dynamic impact on the rail, and records the results of the control of each wheel pair in the database. This allows you to constantly monitor the condition of the wheelset during operation.

Claims (5)

Способ контроля поверхности катания железнодорожных колес в движении, заключающийся в том, что на измерительном участке пути на рельс парами симметрично с двух сторон шейки рельса на середине его высоты устанавливают тензодатчики, таким образом чтобы их зоны чувствительности пересекались, задают пороговое значение силы колеса на рельс, в процессе движения колесной пары по измерительному участку регистрируют локальные минимумы симметричных деформаций на двух соседних парах тензодатчиков, по превышении симметричными деформациями порога селекции, устанавливаемого в 3-4 раза выше уровня собственных шумов измерительной аппаратуры, задают порядковый номер колесной пары равным единице и при каждом последующем превышении симметричными деформациями порога селекции контролируют следующую колесную пару, определяют скорость движения поезда, по которой определяют нижнюю границу частоты фильтрации, проводят фильтрацию симметричных деформаций, определяют продольную координату колеса на рельсе, по которой фиксируют моменты входа колеса в зону чувствительности и выхода из нее, в зоне чувствительности определяют значение силы от колеса на рельс по значениям фильтрованных симметричных деформаций и эталонных деформаций, отличающийся тем, что измерительную систему подключают к сети Интернет для связи с базой данных, оборудуют универсальным цифровым радиоканалом для отправки сообщений в систему автоматической локомотивной сигнализации и располагают ее после участков, на которых железнодорожный состав совершает маневр «разгон-торможение», определяют колесную пару, у которой значение средней силы от колеса на рельс превышает на любой паре тензодатчиков ее пороговое значение, устанавливаемое равным половине максимально допустимой динамической осевой нагрузки на рельс, как колесную пару с дефектом, устанавливают пороговое значение Т относительного количества проездов для каждой колесной пары, у которой был обнаружен дефект, по формуле:A method for monitoring the rolling surface of railway wheels in motion, which consists in the fact that on the measuring section of the path to the rail, strain gauges are installed in pairs symmetrically on both sides of the rail neck in the middle of its height so that their sensitivity zones intersect, the threshold value of the wheel force on the rail is set, during the movement of the wheelset along the measuring section, local minima of symmetrical deformations are recorded on two adjacent pairs of strain gauges, when the symmetrical deformations exceed the selection threshold, which is set 3-4 times higher than the level of intrinsic noise of the measuring equipment, the ordinal number of the wheelset is set equal to one and at each subsequent when the symmetrical deformations exceed the selection threshold, the next wheel pair is controlled, the speed of the train is determined, by which the lower limit of the filtration frequency is determined, the symmetrical deformations are filtered, the longitudinal coordinate of the wheel on the rail is determined, according to which sometimes the moments of wheel entry into and exit from the sensitivity zone are fixed, in the sensitivity zone the value of the force from the wheel to the rail is determined by the values of filtered symmetrical deformations and reference deformations, characterized in that the measuring system is connected to the Internet to communicate with the database, equipped with a universal a digital radio channel for sending messages to the automatic locomotive signaling system and placing it after the sections where the train performs the “acceleration-braking” maneuver, determine the wheel pair, in which the value of the average force from the wheel to the rail exceeds its threshold value on any pair of strain gauges, set equal to half of the maximum allowable dynamic axial load on the rail, as a wheel pair with a defect, set the threshold value T of the relative number of passes for each wheel pair in which a defect was found, according to the formula:
Figure 00000009
где
Figure 00000009
where
Fcp - средняя сила воздействия колеса на рельс;F cp - the average force of the impact of the wheel on the rail; Fкp - критическое значение силы,F kp - the critical value of the force, в базу данных передают информацию о порядковых номерах колесных пар, номерах вагонов, которым принадлежат дефектные колесные пары, и значение силы от колес на рельс, для каждого колеса фиксируют количество записей в базе данных для проездов, в которых был обнаружен дефект, и общее количество записей, рассчитывают их процентное соотношение и при превышении этого соотношения порогового значения колесную пару бракуют и устанавливают ограничение скорости для подвижного состава.information is transmitted to the database about the serial numbers of the wheel sets, the numbers of cars to which the defective wheel sets belong, and the value of the force from the wheels to the rail, for each wheel the number of records in the database for passages in which the defect was detected, and the total number of records are recorded , their percentage ratio is calculated, and if this ratio exceeds the threshold value, the wheelset is rejected and the speed limit for the rolling stock is set.
RU2021139001A 2021-12-24 Method for testing the rolling surface of railway wheels in motion RU2784392C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2784392C1 true RU2784392C1 (en) 2022-11-24

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803609C1 (en) * 2023-07-07 2023-09-18 Общество с ограниченной ответственностью "ВНИИЖТ-ИНЖИНИРИНГ" Method for strain gauge monitoring of the rolling surface of railway cars wheels

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29901917U1 (en) * 1999-02-04 1999-07-22 Schultheiß, Dominik, 95445 Bayreuth Wheel monitoring system
CN2378258Y (en) * 1999-07-22 2000-05-17 郑州铁路局郑州科学技术研究所 Railway wheel flat scar signal collecting device
FR2893900B1 (en) * 2005-11-29 2008-05-23 Signal Dev Sarl METHOD AND DEVICE FOR DETECTING CIRCULARITY FAULTS OF RAILWAY EQUIPMENT WHEELS AND SYSTEM COMPRISING SUCH A DEVICE
RU2582761C1 (en) * 2015-05-12 2016-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Кордон-Сервис" Automated system for measuring dynamic characteristics and detection of cars with negative dynamics
US9395276B2 (en) * 2011-12-07 2016-07-19 Railway Metrics And Dynamics Sweden Ab Method and system for detection and analysis of railway bogie operational problems
US20180222504A1 (en) * 2017-02-08 2018-08-09 Intel Corporation Location based railway anomaly detection

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29901917U1 (en) * 1999-02-04 1999-07-22 Schultheiß, Dominik, 95445 Bayreuth Wheel monitoring system
CN2378258Y (en) * 1999-07-22 2000-05-17 郑州铁路局郑州科学技术研究所 Railway wheel flat scar signal collecting device
FR2893900B1 (en) * 2005-11-29 2008-05-23 Signal Dev Sarl METHOD AND DEVICE FOR DETECTING CIRCULARITY FAULTS OF RAILWAY EQUIPMENT WHEELS AND SYSTEM COMPRISING SUCH A DEVICE
US9395276B2 (en) * 2011-12-07 2016-07-19 Railway Metrics And Dynamics Sweden Ab Method and system for detection and analysis of railway bogie operational problems
RU2582761C1 (en) * 2015-05-12 2016-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Кордон-Сервис" Automated system for measuring dynamic characteristics and detection of cars with negative dynamics
US20180222504A1 (en) * 2017-02-08 2018-08-09 Intel Corporation Location based railway anomaly detection

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803609C1 (en) * 2023-07-07 2023-09-18 Общество с ограниченной ответственностью "ВНИИЖТ-ИНЖИНИРИНГ" Method for strain gauge monitoring of the rolling surface of railway cars wheels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mori et al. Condition monitoring of railway track using in-service vehicle
US3718040A (en) Method and apparatus for evaluating railroad track structure and car performance
US6668239B1 (en) Track monitoring equipment
CN102548828B (en) Method and instrumentation for detection of rail defects, in particular rail top defects
CN109443264B (en) Online measuring device and method for wheel cake parameters of railway vehicle
CN113276905A (en) Identification method and measurement method for distinguishing track corrugation and wheel polygon abrasion
CN108290585B (en) Method and device for detecting derailment in a comparative controlled manner
Tsunashima et al. Japanese railway condition monitoring of tracks using in-service vehicle
US11926352B2 (en) Apparatus and method for wear detection of railroad vehicle wheels
RU2480711C2 (en) Method to detect defects of rolling surface of railway vehicles in motion
Corni et al. Real-time on-board condition monitoring of train axle bearings
DE102019210884B4 (en) Measuring arrangement and method for determining a distance between a distance sensor arranged on an axle-mounted gearbox of a rail-bound vehicle and a measuring zero surface outside the gearbox during operation
RU2784392C1 (en) Method for testing the rolling surface of railway wheels in motion
RU2625256C1 (en) Method for controlling tread surface of railway wheels in motion
CN110171442B (en) Detection system and detection method for wheel flat scars
RU2803609C1 (en) Method for strain gauge monitoring of the rolling surface of railway cars wheels
RU2708693C1 (en) Device and method for detecting defects of wheels of railway vehicles in motion
WO1987006203A1 (en) Apparatus for track-based detection of holes and flat spots in railway wheels
Ulianov et al. Overview of freight train derailments in the EU: causes, impacts, prevention and mitigation measures
RU2733939C2 (en) Method of estimating state of spring suspension of rolling stock bogies and device for implementation thereof
Bekher et al. Increasing the reliability of quality control of the wheels of freight cars in motion using digital data processing
Yangkai et al. Research on the principle of railway wheel out-ofroundness on-line dynamic detecting system based on Laser measurement
Dadié et al. Track geometry monitoring using smartphones on board commercial trains
RU2808857C1 (en) Method for diagnosis of technical condition of wheel pairs and boogies of railway car
RU2258017C2 (en) Method of monitoring condition of wheelset axle box