Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Диагностика электромеханических систем транспортного комплекса. Контактная сеть. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 149 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Измерительное устройство имеет следующие характеристики: частоту замеров, превышающую 500 Гц, шаг измерений 70 мм при движении со скоростью 130 км/ч и возможность выполнять измерения при диапазонах изменения положения контактного провода по высоте не менее 1 м и по горизонтали не менее ±350 мм, а также возможность измерять одновременно параметры четырёх проводов.

Для освещения контактного провода применены лампы, наполненные парами натрия низкого давления. Эти лампы обладают следующими свойствами: они излучают свет с постоянной длиной волны и высокой эффективностью; трубка лампы достаточно длинная, чтобы охватить весь диапазон поперечного отклонения провода (зигзага); лампа быстро восстанавливает нормальный уровень светоотдачи при внезапных перерывах в электропитании.

Для восприятия изображения поверхности износа контактного провода в отраженном свете применяются телевизионные камеры на приборах с зарядовой связью. Они удобны для обзора объектов, положение которых изменяется по горизонтали, поскольку камеры осуществляют поэлементное (по пикселям) электрическое сканирование. Когда для измерения ширины контактного провода используются две камеры, каждая из которых имеет 5000 чувствительных элементов в линии, при горизонтальном отклонении провода ±350 мм теоретическая точность устройства составляет 0,07 мм.

Устройство состоит из трёх блоков: оптического, управления и обработки данных.

Оптический блок (рис. 3.13) установлен на крыше инспекционного вагона. Он оснащён тремя натриевыми лампами мощностью 180 Вт и источником электропитания частотой 70 кГц. Создаваемая лампами освещённость поверхности износа контактного провода достаточна для проведения измерений в дневное время.

Свет, отражённый от поверхности износа, воспринимается камерами через систему зеркал. Так как высота расположения контактного провода над уровнем головки рельса изменяется во время движения вагона, то расположение зеркал регулируется в зависимости от положения контактного провода по вертикали, которое определяется с помощью измерительного токоприёмника.

Блок управления оснащён переключателями, соединителями и индикаторами нештатных ситуаций. В качестве блока обработки данных использован персональный компьютер, в котором установлена плата обработки сигналов.

Лампы Зеркала Оптический фильтр Камера

Контактный провод

1500 мм

Рис. 3.13. Схема оптического блока

Опыт применения отдельных устройств и приборов для диагностики сети ГЭТ и железнодорожного транспорта показывает необходимость их комплексного использования на базе вагонов-лабораторий в составе единых измерительных комплексов, позволяющих одновременно контролировать целый ряд параметров контактной сети.

В настоящее время большинство стран, имеющих развитый электрический транспорт, располагает ВЛ для контроля основных параметров КП.

Существующие ВЛ в полном объёме или частично позволяют контролировать следующие параметры КС:

 положение провода в плане (зигзаги, выносы);

 высоту подвешивания КП над уровнем головок рельсов;

 уклоны КП;

 величину контактного нажатия токоприёмника;

 препятствие движению токоприемника от КП;

 износ КП.

Оборудование ВЛ размещается либо в прицепных вагонах, либо в специальных моторных вагонах-измерителях и поездах, имеющих автономную тягу.

Главное достоинство диагностических комплексов – это возможность контролировать основные параметры КС за один проезд участка, т. е. анализировать результаты во взаимосвязи. Однако следует отметить, что большинство ВЛ не имеет аппаратуры для оперативной обработки получаемой информации о состоянии КС, т. е. полученные записи подлежат последующей ручной обработке, что в значительной

степени снижает эффективность использования ВЛ, не исключает

Датчики

контролируемых

параметров

Блок гальванической

развязки

Блок согласования

Регистрирующий

прибор

Устройство

индикации

Датчик пути

Отметчик опор

субъективности в оценке состояния КС, так как результаты обработки во многом зависят от квалификации и опыта персонала, выполняющего расшифровку полученных записей. При всем разнообразии методов измерения отдельных параметров, способов регистрации получаемой информации, использованной элементной базы большинство измерительных комплексов построено по единой функциональной схеме (рис. 3.14).

Рис. 3.14. Функциональная схема измерительного

комплекса

Измерительный комплекс данного типа работает следующим образом: информация с датчиков контролируемых параметров поступает через изолирующий блок, предназначенный для гальванической развязки измерительной и регистрирующей аппаратуры с напряжением КС, в блок согласования, где происходит нормирование, а в случае необходимости – и преобразование сигналов с датчиков в электрический сигнал, пропорциональный величине контролируемого параметра. Полученная информация записывается регистрирующим прибором на носитель для последующей обработки.

Привязка записей к плану КС производится с помощью устройства, синхронизирующего скорость движения диаграммной ленты регистрирующего прибора со скоростью ВЛ, и фиксатора точек подвешивания КП, дающего специальные метки при прохождении токоприёмником фиксаторов, кронштейнов или струн.

Для визуального или звукового синхронного отображения поступающей информации используется блок индикации, позволяющий оператору в режиме реального времени фиксировать нарушение параметров контактной подвески.

От названных выше недостатков в значительной степени избавлен ВЛ японских национальных железных дорог (ЯНЖД) (рис. 3.15). Для обработки результатов измерений в ВЛ установлены малогабаритные ЭВМ. В состав измерительного комплекса входят приёмный блок первичной обработки информации, центральный блок и блок выдачи результатов. В приёмный блок поступают сигналы от всех датчиков, а также от осевого тахогенератора и путевых катушек системы автоматического контроля скорости движения поездов. Управление работой комплекса производится с пульта управления. Это позволяет регистрировать изображения наиболее существенных неисправностей контактной подвески, характерные моменты токосъёма и поведения токоприёмника.

Результаты измерений выдаются на печать у каждой опоры КС. Печатается номер опоры, расстояние между опорами, данные об отклонениях высоты и зигзага КП сверх допустимых норм. При проходе воздушных промежутков и мест сопряжения анкерных участков печатаются также данные о расстоянии между контактными проводами.

В конце 1996 г. на электрифицированные линии Октябрьской железной дороги поступил экспериментальный образец вагона нового поколения для бесконтактных исследований контактной сети. Вагон разработан и изготовлен Научно-исследовательским институтом электрофизической аппаратуры (НИИЭФА, Санкт-Петербург) на базе пассажирского цельнометаллического вагона. Для вагона-лаборатории нового поколения характерны:

 полная автоматизация процесса измерений и допусковый кон- троль параметров контактной сети, достигаемый компьютеризацией всех процессов диагностирования, регистрации и оформления получаемых результатов;

 бесконтактные методы измерения основных параметров кон- тактной подвески (зигзаг, вынос и высота контактного провода над

головкой рельса), не требующие использования измерительного токо-

Блок ручного

управления

Тахогенератор

Система

автоматического

контроля скорости

движения поездов

Телевизионная

установка

Регистрирующий

датчик

Пишущий

осциллограф

Блок первичной обработки сигналов

Основной блок (мини-ЭВМ)

Печатающее устройство

Устройство обработки данных

приёмника;

Рис. 3.15. Функциональная схема измерительного

оборудования вагона-лаборатории ЯНЖД

 оптоволоконные измерительные преобразователи и линии переда- чи информации от датчиков, находящихся на поднятом измерительном токоприёмнике, позволяющие исключить высоковольтную камеру;

 возможность выполнения диагностических измерений, отсут- ствующая в существующих вагонах-лабораториях (измерение в процессе движения нажатия токоприемника, износа контактного провода, определение его положения в плане, измерение высоты отходящих ветвей и фиксаторов, а также некоторых параметров пути, необходимых для анализа причин недостоверных результатов измерений);

 автоматическая привязка к месту измерений с помощью аппара- турных (оптоэлектронных) и программных средств;

 наличие мощных источников электропитания аппаратуры и си- стем жизнеобеспечения вагона, способных работать от подвагонных генераторов через буферную аккумуляторную батарею большой емко-

сти, автономного дизель-генератора вагона или внешней электросети

От датчиков От датчика износа

Усилители

датчика

износа

Блок

преобразо-

вателей

Блок гальва-

нической

развязки

Источник

питания

Датчики

Стойка АПОС

ДДК

ИВК

ЭЭК

~ 220 В = 110 В (55 В)

Дизель-генератор

~ 220 В

Обзорная

видеокамера

Функциональная

клавиатура

Монитор 2

Монитор 1

Смотровая вышка

Принтер

Клавиатура

Принтер

Персональный

компьютер СТВС

Периферийный

персональный

компьютер

Центральный

персональный

компьютер

Видеомонитор

Видеомагни-

тофон

(на стоянках), а также вычислительных ресурсов бортовых компьютеров, обеспечивающих дальнейшее развитие функциональных возможностей вагона;

 комфортные условия для экипажа при продолжительных ин- спекциях.

Выполнение диагностических функций вагона (рис. 3.16) обеспечивают следующие основные комплексы: датчико-диагностический (ДДК), информационно-вычислительный (ИВК) и электроэнергетический (ЭЭК).

Рис. 3.16. Основные комплексы диагностической аппаратуры вагона-

лаборатории

ДДК состоит из датчиков и аппаратуры предварительной обработ-

ТК

Стереоте левизионная система

Датчик износа Дат чик напряжения

Датчики т оеоприёмника Датчик перемещения

кузова

Датчик промежуточных опор

Датчик кривизны пути

Осталь ные датчики



ки сигналов (АПОС), поступающих далее в ИВК, который представляет собой двухуровневую локальную сеть из трёх персональных компьютеров (ПК).

Вагон для испытания контактной сети выполняет следующие диагностические функции.

 Бесконтактные измерения высоты подвески, зигзага и выноса группы контактных проводов. Измерение высоты контактного прово-

да (от одного до четырёх) над уровнем верха головок рельсов в диапазоне от 5500 до 6900 мм с погрешностью не более ±10 мм. Измерения выполняются (с погрешностью не более ±10 мм) при помощи установленной внутри вагона стереотелевизионной системы СТВС (рис. 3.17) с тремя линейными телекамерами ТК, одна из которых (средняя) предназначена для отстройки от ложных объектов, возникающих из-за многоэлементности объекта наблюдения. Подсветка контактного провода (КП) в темное время суток осуществляется системой галогенных фар, причем сигнал о необходимости включения (выключения) освещения подаётся от ИВК автоматически.

1 – датчик износа; 2 – акселерометр; 3 – датчик износа; 4 – контактные разновысо-

Рис. 3.17. Расположение датчиков:

кие датчики подхватов; 5 – датчик нажатия токоприёмника на контактный провод; 6 – датчик напряжения; 7 – датчик боковых перемещений кузова вагона; 8 – датчик «Гировертикаль»; 9 – датчик кривизны пути; 10 – датчик промежуточных опор;

11 – дальномерная система измерений высоты фиксаторов с лазерной подсветкой; 12 – датчик реперных опор; 13 – датчик скорости

 Измерение высоты и отклонения в плане отходящих проводов

ном

(анкерные ветви, воздушные стрелки). Измерения выполняются той же системой СТВС и с той же точностью, что и для основного контактного провода.

 Бесконтактные измерения износа контактного провода. Изме- рения могут быть выполнены для одного-четырёх проводов в подвеске с погрешностью не более ±3 % при диапазоне поперечных сечений

провода (1…0,5)

, где

– номинальная полная площадь попе-

речного сечения. В качестве датчика износа использовано оригинальное устройство, представляющее собой уникальный жгут из оптических волокон диаметром 0,2 мм каждое; линейная конфигурация его входного конца образована торцами волокон, расположенными в два ряда в шахматном порядке с расстоянием между волокнами 1 мм в каждом ряду. Результирующее расстояние между волокнами составляет 0,5 мм на протяжении всей длины входной части жгута, равной 1 м. На выходном конце воло´кна жгута разделены и армированы оптическими соединителями. Параллельно жгуту установлен линейный осветитель контактного провода, собранный из суперлюминесцентных светодиодов инфракрасного диапазона и работающий в импульсном режиме. Оба элемента расположены на верхней раме токоприёмника таким образом, что при его поднятии они оказываются на расстоянии 30…40 мм от нижней поверхности контактного провода и под углом 45° к нему. При работе осветителя отраженный свет попадает на те оптические воло´кна жгута, которые находятся под площадкой износа контактного провода. Ширина площадки износа измеряется количеством освещённых волокон, умноженным на 0,5 мм (погрешность не более ±0,25 мм). Освещённые волокна выявляются фотодиодами, подключенными к оптическим соединителям на выходном конце жгута. Таким образом осуществляется измерение износа по ширине площадки контактного провода, которая в ИВК пересчитывается и представляется в виде остаточных значений высоты поперечного сечения.

 Измерение нажатия токоприёмника на контактный провод.

Эти измерения выполняются в диапазоне 0…400 Н с погрешностью не более ±5 %. Средства измерений – оптоволоконные датчики нажатия (рис. 3.17), использующие тензочувствительные оптические элементы, меняющие коэффициент излучения оптических сигналов. Показания двух датчиков, размещённых по концам полоза токоприёмника, суммируются в ИВК.

 Измерение вертикальных ускорений токоприёмника в диапазоне ускорений от 0 до 50g с погрешностью ±0,5g. С этой целью применяют три акселерометра для учета массы полоза при обработке результатов измерений нажатия и резких воздействий на токоприёмник в вертикальном направлении, а также датчик продольных ускорений для регистрации ударов и подбоев.

 Дóпусковый двухпороговый контроль подхватов отходящих ветвей контактного провода и фиксаторов. Для этого используют две

пары датчиков, расположенных по бокам полоза токоприёмника, с разновысокими (разница в высоте 25 мм) гибкими касателями.

 Измерение напряжения на контактном проводе в диапазоне от 3 кВ постоянного тока и 25 кВ тока с частотой 50 Гц с погрешностью не более ±1 %.

 Автоматическая фиксация отрывов токоприемника. Фиксация отрывов осуществляется с погрешностью не более ±1 % при исчезновении напряжения.

 Измерение перемещений кузова вагона относительно уровня го- ловки рельса (УГР). Эти измерения проводят в пределах от 0 до 150 мм

с погрешностью не более ±2 % датчиками с оптоэлектронным кодированием линейных перемещений.

 Измерение возвышения головки наружного рельса в пределах от 0 до 200 мм. Для получения результата используют совокупные измерения перемещений кузова вагона и истинного горизонта гироскопическим устройством «Гировертикаль».

 Измерение ускорений кузова вагона. Ускорения измеряют в вер- тикальном, продольном и поперечном направлениях в диапазоне от –20 до +20 м/с2.

 Измерение просадок пути. В пределах от 0 до 100 м с погреш- ностью не более ±5 % выполняют совокупные измерения боковых перемещений кузова датчиками, размещёнными у противоположных тамбуров вагона, и истинного горизонта устройством «Гировертикаль».

 Измерение радиуса кривизны пути. Радиус измеряется в пре- делах от 800 до 3000 м с погрешностью не более ±10 % измеряемой величины, используя в качестве датчика вращающийся трансформатор, измеряющий угол поворота тележки вагона относительно его кузова.

 Измерение температуры окружающей среды в диапазоне от –50

токоприёмника, Н

до +50 °С с погрешностью не более ±1 °С. Для этого используют датчик на основе термопары.

 Автоматическая привязка к месту измерений (по номерам опор и пройденному пути). Для этой цели используют оптоэлектронные

датчики промежуточных опор (по одному с каждой стороны вагона), реагирующие на фиксаторы. При идентификации поступающих от датчиков сигналов «Опора» используется также информация от датчика скорости и пути, определяющая местонахождение опоры. В тёмное время суток фиксаторы подсвечиваются галогенными фарами.

 Измерение скорости движения. Скорость измеряется в пределах от 0 до 200 км/ч при пройденном пути от 0 до 200 км с погрешностью не более ±1 %. Для этого бесконтактный датчик с чувствительными элементами устанавливается на буксе вагона. Датчики реперных опор – инфракрасные приёмопередатчики, реагирующие на отражение от реперной опоры излучаемого ими сигнала.

В качестве примера на рис. 3.18 приведен фрагмент распечатки графической записи основных параметров: высоты, зигзага, нажатия с наложением сигнала от ударов и подбоев.

Сила нажатия

Зигзаг, см

Высота, см

Рис. 3.18. Фрагмент графической записи основных параметров

для скоростной подвески КС-200

Вертикальные линии соответствуют указанным внизу номерам опор. На графике видны погрешности в регулировке контактной сети:

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 149 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]