SK9619Y1 - Railway carriage with electronic testing of the weight, vibration and technical condition - Google Patents

Abstract

The railway carriage with electronic testing of the technical condition has data board (1) which is by contactless joint (10) connected to the speed sensor (2), by contactless joint (11) connected to the temperature sensor (3) and is also by contactless joint (12) connected to the pressure sensor (4), by contactless joint (13) connected to the brake status sensor (5), by contactless joint (14) connected to the sensor (8) of the brake cylinder position. Data board (1) is connected by contactless joint (15) to the cargo vibration sensor (9), by contactless joint (16) connected to the service block (6) and by contactless joint (17) connected to the operating unit (7).

Description

Oblasť technikyThe field of technology

Technické riešenie sa týka zdokonalenia vozňového parku železničnej dopravy v oblasti kontroly jeho nákladu, vibrácií a technického stavu vagóna, a tým aj zvýšenia jeho kvality a bezpečnosti.The technical solution refers to the improvement of the railway transport fleet in the area of control of its load, vibrations and the technical condition of the wagon, thereby also increasing its quality and safety.

Doterajší stav technikyCurrent state of the art

V súčasnej praxi často dochádza k haváriám, poruchám a prestojom v železničnej doprave, ktoré sú zapríčinené preťažením nákladu a vibráciami naložených vagónov, ktoré môže spôsobiť zle uložený náklad, a tým dochádza aj k poškodeniu technického stavu vagónov. Hlavnou príčinou je slabo kontrolovaný technický stav vagónov, nesystematická údržba a nízka prevencia vyplývajúca z neexistujúcej evidencie technických a prevádzkových parametrov železničných vagónov (rýchlosť, prejdená vzdialenosť, zaťaženie, resp. preťažovanie vozňov atď.). Tento stav je akútny a s pribúdajúcimi haváriami a kolíziami na železnici sa ešte zhoršuje. Dôsledkom toho sú značné finančné prostriedky vynakladané práve na opravy a údržbu tak vozového parku, ako aj samotnej železničnej trate a nehnuteľného majetku (staníc, strhnutých trolejov a pod.). Často sú sprevádzané aj stratami na ľudských životoch. Značné škody sú spôsobené tiež nevyhnutným obmedzením prevádzky na dopravnej ceste z dôvodu jej poškodenia a následných, často dlhotrvajúcich, náročných opráv. Na odstránenie týchto nedostatkov sú v praxi realizované riešenia, ktoré však riešia až havarijnú situáciu, nie však prvotnú príčinu. Sledovanou prevádzkou a včasnou plánovanou údržbou vozňového parku možno dospieť do štádia zamedzenia vstupu problémových dopravných prostriedkov na dopravnú cestu, a tým eliminovať rizikové situácie na minimum.In current practice, accidents, breakdowns and downtimes often occur in railway transport, which are caused by overloading of cargo and vibrations of loaded wagons, which can be caused by poorly stored cargo, and thus also damage to the technical condition of wagons. The main cause is the poorly controlled technical condition of wagons, non-systematic maintenance and low prevention resulting from non-existent records of technical and operational parameters of railway wagons (speed, distance traveled, loading or overloading of wagons, etc.). This situation is acute and is getting worse with increasing accidents and collisions on the railways. As a result, considerable funds are spent on repairs and maintenance of both the rolling stock and the railway line itself and real estate (stations, broken trolleys, etc.). They are often accompanied by loss of human life. Considerable damage is also caused by the inevitable restriction of traffic on the road due to its damage and subsequent, often long-lasting, demanding repairs. Solutions are implemented in practice to eliminate these shortcomings, but they only solve the emergency situation, but not the primary cause. With monitored operation and timely planned maintenance of the vehicle fleet, it is possible to reach the stage of preventing the entry of problematic means of transport onto the road, thereby eliminating risky situations to a minimum.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Podstata technického riešenia spočíva v inštalácii prvkov informačných technológií (IT) na každý prevádzkovaný železničný vagón a jeho náklad požadujúci vstup na dopravnú cestu a pomocou na ňom umiestnených uvedených prvkov IT vytvorení takých podmienok, že budú sledované, evidované a vyhodnocované všetky vopred zvolené prevádzkové parametre. Na základe takto kontrolovaných a priebežne vyhodnocovaných parametrov bude možné naplánovať údržbu, sledovať priebežne technický stav vagónov, ale aj signalizovať poruchu v reálnom čase. Signalizácia porúch v reálnom čase umožní obmedzenie prevádzky poškodeného železničného vagóna, resp. okamžité stiahnutie z prevádzky vážne poškodeného železničného vagóna. Takto vybavené vagóny budú podliehať plánovanej údržbe podľa množstva ubehnutých kilometrov, podľa opotrebenia kritických uzlov železničných vagónov, resp. podľa množstva odvezeného materiálu, ale budú aj signalizovať nerovnomerne uložený náklad na vagóne (resp. preťažený vagón) a pod. Následne takýto vagón nebude až do odstránenia poruchy vpustený na dopravnú cestu. Aplikácia prvkov IT na železničnom vagóne umožní jeho jednoznačnú identifikáciu a prenos prevádzkových parametrov do informačného systému železníc, čo značne zjednoduší prevádzku železničnej dopravy, štatistickú evidenciu, sledovanie technického stavu železničných vagónov a tiež nákladu, jeho hmotnosti a vibrácií, a z toho vyplývajúce plánovanie údržby.The essence of the technical solution consists in the installation of information technology (IT) elements on each operating railway wagon and its cargo requiring access to the transport route, and with the help of the listed IT elements placed on it, the creation of such conditions that all pre-selected operational parameters will be monitored, recorded and evaluated. On the basis of such controlled and continuously evaluated parameters, it will be possible to plan maintenance, continuously monitor the technical condition of the wagons, and also signal a malfunction in real time. Fault signaling in real time will make it possible to limit the operation of the damaged railway car, or immediate withdrawal from operation of a seriously damaged railway wagon. Wagons equipped in this way will be subject to planned maintenance according to the number of kilometers traveled, according to the wear of critical nodes of railway wagons, or according to the amount of material transported, but they will also signal an unevenly placed load on the wagon (or an overloaded wagon) and so on. Subsequently, such a wagon will not be allowed on the road until the fault is removed. The application of IT elements on a railcar will enable its unambiguous identification and transfer of operating parameters to the railway information system, which will greatly simplify the operation of rail transport, statistical records, monitoring of the technical condition of railcars and also the load, its weight and vibrations, and the resulting maintenance planning.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings

Technické riešenie je bližšie vysvetlené pomocou výkresu, pričom obr. 1 znázorňuje celkové blokové usporiadanie funkčných častí zariadenia a ich vzájomného prepojenia.The technical solution is explained in more detail with the help of a drawing, while fig. 1 shows the overall block layout of the functional parts of the device and their interconnection.

Príklady uskutočneniaImplementation examples

Na obr. 1 je uvedený príklad uskutočnenia technického riešenia. Znázorňuje jeho celkové blokové usporiadanie a vzájomné väzby jeho funkčných častí. Železničný vagón s elektronickou kontrolou hmotnosti nákladu, vibrácií a technického stavu nákladu je klasický železničný vagón doplnený o dátovú centrálu 1, ktorá prijíma informácie zo snímača 2 otáčok, zo snímača 3 teploty, zo snímača 4 tlaku, snímača 5 opotrebenia brzdových segmentov, snímača 8 polohy brzdového valca a snímača 9 nákladu. Dátová centrála 1 komunikuje pomocou servisného bloku 6 s technickým servisom v depe a cez prevádzkový blok 7 s prevádzkou železníc počas jazdy (strojvodca v lokomotíve, resp. prevádzka železničnej stanice). Dátová centrála 1 je bezkontaktným (rádioelektronickým) spojom pripojená k snímaču 2 otáčok, bezkontaktným spojom pripojená k snímaču 3 teploty a bezkontaktným spojom pripojená k snímaču 4 tlaku. Súčasne je bezkontaktným spojom pripojená k snímaču 5 stavu bŕzd, bezkontaktným spojom pripojená k snímaču 8 polohy brzdového valca a bezkontaktným spojom pripojená k snímaču 9 hmotnosti nákladu. Bezkontaktným spojom je dátová centrála 1 pripojená k servisnému bloku 6 a bezkontaktným spojom je pripojená k prevádzkovému bloku 7. Činnosť železničného vagóna s elektronickou kontrolou hmotnosti nákladu, vibrácií a technického stavu nákladu, t. j. klasického železničného vagóna vybaveného prvkami IT technológií, spočíva v tom, že dátová centrála 1 preberá a ukladá všetky dáta zo snímačov 2, 3, 4, 5, 8 a 9 a informuje o stave železničného vagóna, technický servis v depe a prevádzku železníc pomocou servisného bloku 6, t. j. ich kontrolné body počas jazdy. Na základe takto získaných údajov je možnosť vyhodnotiť technický stav železničného vagóna jeho nákladu a hmotnosti nákladu, ako aj prípadných vibrácií nákladu a obmedziť, resp. zabrániť (podľa závažnosti poruchy) jeho ďalšiemu nasadeniu v doprave. V dátovej centrále 1 sú vopred nastavené medzné stavy parametrov jednotlivých snímačov 2, 3, 4, 5, 8 a 9 a zároveň evidované prevádzkové parametre železničného vagóna a jeho jednotlivých uzlov a tiež ich zmeny. Takto pripravený železničný vagón je spôsobilý na plynulú a bezpečnú jazdu bez ohrozovania svojho okolia aj v súvislosti s nákladom a jeho vibráciami.In fig. 1 shows an example of the implementation of a technical solution. It shows its overall block arrangement and the interconnections of its functional parts. The railway wagon with electronic control of the weight of the load, vibrations and the technical condition of the load is a classic railway wagon supplemented with a data center 1, which receives information from the speed sensor 2, from the temperature sensor 3, from the pressure sensor 4, the brake segment wear sensor 5, the position sensor 8 brake cylinder and load sensor 9. Data center 1 communicates using service block 6 with technical service in the depot and through operation block 7 with railway operation during the journey (train driver in the locomotive, or operation of the railway station). The data center 1 is connected to the speed sensor 2 by a non-contact (radio-electronic) connection, to the temperature sensor 3 by a non-contact connection and to the pressure sensor 4 by a non-contact connection. At the same time, it is connected to the brake condition sensor 5 by a non-contact connection, to the brake cylinder position sensor 8 by a non-contact connection, and to the load weight sensor 9 by a non-contact connection. The data center 1 is connected to the service block 6 by a non-contact link, and it is connected to the operating block 7 by a non-contact link. j. of a classic railway wagon equipped with elements of IT technologies, consists in the fact that the data center 1 receives and stores all data from sensors 2, 3, 4, 5, 8 and 9 and informs about the condition of the railway wagon, technical service in the depot and railway operation using the service block 6, t. j. their checkpoints while driving. Based on the data obtained in this way, it is possible to evaluate the technical condition of the railway wagon of its cargo and the weight of the cargo, as well as possible vibrations of the cargo and limit or prevent (depending on the severity of the malfunction) its further use in transport. In the data center 1, the limit states of the parameters of the individual sensors 2, 3, 4, 5, 8 and 9 are pre-set, and at the same time, the operational parameters of the railway wagon and its individual nodes, as well as their changes, are recorded. A railway wagon prepared in this way is capable of smooth and safe driving without endangering its surroundings, even in connection with the load and its vibrations.

Prevádzka železničného vagóna s elektronickou kontrolou hmotnosti nákladu, vibrácií a tiež technického stavu nákladu je nasledujúca:The operation of a railway wagon with electronic control of load weight, vibrations and also the technical condition of the load is as follows:

- Dátová centrála 1 zhromažďuje prostredníctvom snímačov 2, 3, 4, 5, 8 a 9 všetky informácie o technickom stave vagóna, polohe nákladu a všetkých prevádzkových parametroch železničného vagóna a zároveň pripája k uvedeným údajom aj identifikačné čísla, resp. rozpoznávacie znaky vagóna.- Data center 1 collects through sensors 2, 3, 4, 5, 8 and 9 all information about the technical condition of the wagon, the position of the load and all the operating parameters of the railway wagon, and at the same time it also adds identification numbers or identification marks of the wagon.

- Prostredníctvom snímača 2 otáčok vyhodnocuje parametre (rýchlosť vagóna, odjazdené kilometre a stav otáčania príslušného súkolesia na železničnom vagóne, nákladu a jeho hmotnosti a prípadných vibrácií). Uvedené dáta slúžia na sledovanie bezporuchovej prevádzky, ale súčasne umožňujú na základe najazdených kilometrov naplánovať jednotlivé druhy opráv (priebežnú a generálnu) v záujme predikcie havárií a kolízií počas prevádzky.- Using the 2-speed sensor, it evaluates the parameters (wagon speed, kilometers traveled and the state of rotation of the relevant gear wheel on the railway wagon, the load and its weight and possible vibrations). The mentioned data are used to monitor trouble-free operation, but at the same time, they allow planning individual types of repairs (interim and general) based on mileage in order to predict accidents and collisions during operation.

- Prostredníctvom snímača 3 teploty sleduje a vyhodnocuje teplotu kritických uzlov vagóna, a tým aj jeho schopnosť prevádzky, a súčasne informuje strojvodcu a obslužný personál železníc o potrebe okamžite zasiahnuť a predísť možnej havárii a následným škodám v plnej prevádzke v prípade sledovaných komponentov, medzi ktoré patrí aj sledovaný náklad, jeho hmotnosť a vibrácie.- Through temperature sensor 3, it monitors and evaluates the temperature of the critical nodes of the wagon, and thus its ability to operate, and at the same time informs the train driver and railway service personnel of the need to immediately intervene and prevent a possible accident and subsequent damage in full operation in the case of monitored components, which include also the monitored load, its weight and vibrations.

- Prostredníctvom snímača 4 tlaku sleduje reakciu a schopnosť prevádzky brzdového systému.- Through the pressure sensor 4, it monitors the reaction and ability to operate the brake system.

- Prostredníctvom snímača 5 stavu bŕzd, resp. opotrebenia brzdových segmentov sleduje schopnosť prevádzky vagóna z pohľadu spôsobilosti bŕzd a zároveň signalizuje technickému personálu potrebu ich včasnej výmeny aj v súvislosti s nákladom.- Through sensor 5 of the brake condition, or the wear of the brake segments monitors the wagon's ability to operate from the point of view of the brakes' capability and at the same time signals to the technical staff the need for their timely replacement also in connection with the load.

- Prostredníctvom snímača 8 polohy brzdového valca sleduje a vyhodnocuje jeho polohu. V prípade negatívneho signálu od niektorého z brzdových valcov obmedzí, resp. znemožní rozjazd vlaku až do odstránenia poruchy.- Monitors and evaluates the position of the brake cylinder via sensor 8. In the case of a negative signal from one of the brake cylinders, it limits or will prevent the train from starting until the fault is removed.

- Snímač 9 hmotnosti nákladu sleduje, vyhodnocuje a signalizuje preťaženosť vozňa a zároveň rovnomernosť uloženia nákladu a jeho prípadné vibrácie.- Sensor 9 of the load weight monitors, evaluates and signals overloading of the wagon and at the same time the uniformity of the load storage and its possible vibrations.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Vzhľadom na to, že prevádzkyschopnosti vagónového parku nie je venovaná dostatočná pozornosť, dochádza v prevádzke železničnej dopravy k častým kolíziám, resp. haváriám, čomu môže zabrániť práve systematické sledovanie a evidencia technického stavu vagónov a ich nákladu. Riešenie je použiteľné vo všetkých spoločnostiach a firmách prevádzkujúcich železničnú dopravu.Due to the fact that sufficient attention is not paid to the operability of the wagon park, there are frequent collisions in the operation of railway transport, or accidents, which can be prevented precisely by systematic monitoring and recording of the technical condition of wagons and their load. The solution can be used in all companies and companies operating railway transport.

Zoznam vzťahových značiek dátová centrála snímač otáčokList of related brands data center speed sensor

3 snímač teploty snímač tlaku snímač stavu bŕzd snímač polohy prevádzkový blok3 temperature sensor pressure sensor brake condition sensor position sensor operating block

8 snímač polohy brzdového valca snímač vibrácií nákladu8 brake cylinder position sensor load vibration sensor

Claims (1)

NÁROKY NA OCHRANUCLAIMS FOR PROTECTION Železničný vagón s elektronickou kontrolou hmotnosti nákladu, vibrácií a technického stavu nákladu, vyznačujúci sa tým, že obsahuje dátovú centrálu (1), ktorá je bezkontaktne pripojená k snímaču 5 (2) otáčok, bezkontaktne pripojená k snímaču (3) teploty a je tiež bezkontaktne pripojená k snímaču (4) tlaku, bezkontaktne pripojená k snímaču (5) stavu bŕzd, bezkontaktne pripojená k snímaču (8) polohy brzdového valca, pričom bezkontaktným spojom je dátová centrála (1) pripojená k snímaču (9) vibrácií nákladu, bezkontaktným spojom pripojená k servisnému bloku (6) a bezkontaktným spojom pripojená k prevádzkovému bloku (7).Railway wagon with electronic control of load weight, vibration and technical condition of the load, characterized by the fact that it contains a data center (1) which is non-contactly connected to the sensor 5 (2) of revolutions, non-contactly connected to the sensor (3) temperature and is also non-contact connected to the pressure sensor (4), non-contact connected to the brake condition sensor (5), non-contact connected to the brake cylinder position sensor (8), while the non-contact connection is the data center (1) connected to the load vibration sensor (9), non-contact connected to the service block (6) and connected to the operating block (7) by non-contact connections.