5.4 Определение дефектов поверхности катания колесных пар в движении
В результате научных исследований динамики воздействия дефектных колес с рельсом был разработан и внедрен на пунктах технического обслуживания детектор дефектных колес (ДДК). При этом использовался специализированный рельс, что вызывало определенные сложности, связанные с изменением верхнего строения пути.
Принцип действия аппаратуры основан на измерении специальными тензометрическими схемами вертикальных сил, действующих между колесом и рельсом при их динамическом взаимодействии, и сравнении измеренных значений с допустимыми нормируемыми уровнями сил. Превышение нормируемого уровня означает, что на поверхности катания колеса имеется неровность (или несколько неровностей), вызывающая недопустимые динамические перегрузки колёс и рельсов [ст.2].
Сведения
о наличии в составе поезда вагонов с
колёсными парами, подлежащими осмотру
и браковке, передаются по линии связи
на пункт технического обслуживания
(ПТО), перед которым установлена аппаратура
ДДК, в виде текстового файла с выходов
специализированного компьютера,
установленного на посту диагностики.
В связи с развитием микропроцессорной программируемой микро- схемотехники появилась возможность создания быстродействующих многоканальных тензометрических систем. Это позволило с новых позиций решать задачи диагностики колесных пар в движении.
Для исследований была выбрана микропроцессорная тензометрическая система «Динамика - 1». Суть метода заключается в регистрации как ударов от дефектов поверхности катания, так и боковых ударов гребня, приходящих не в плоскости симметрии рельса, а смещенные относительно нее. Эта методика исключила необходимость изменения верхнего строения пути [14].
Порядок расположения тензодатчиков играет важную роль в регистрации ударов. Их расположение производится попарно с противоположных сторон шейки рельса (рисунок 5.3), располагаются на участке 5 м. Сигналы с тензо- датчиков содержат две составляющие. Одна из них зависит от воздействия, оказываемого собственной массой вагона, а вторая – от его динамических характеристик. Уровни сигналов, вызванные ударными воздействиями, зна- чительно меньше сигналов, получаемых от динамических осевых нагрузок и поэтому их сложно регистрировать.
1
– n-я
пара тензодатчиков; 2 – (n
+ 1)-я пара
Рисунок 5.3 - Схема расположения тензодатчиков на рельсе
Разработанный алгоритм определения номера вагона и дефектной колесной пары основан на анализе показаний тензодатчиков и состоит в следующем. Данное расположение тензодатчиков позволяет регистрировать вертикальную силу и изгиб рельса. Сумма показаний тензодатчиков соответствует вертикальной силе, а разность – изгибу рельса, т.е. первым этапом работы алгоритма является подсчет сумм и разностей показаний пар тензодатчиков [2].
Второй этап работы алгоритма определяет моменты времени прохода колесных пар над каждой парой тензодатчиков. Для этого используется сумма показаний, получаемых с пар тензодатчиков, моменту прохождения колеса над каждой парой тензодатчиков соответствует пик сигнала. Из-за разности веса вагонов амплитуда пиков меняется, что приводит к усложнению поиска этих пиков [2].
Для отработки этой методики были проведены экспериментальные испытания в реальных условиях эксплуатации на измерительном участке первого пути 37 км в направлении Сокур – Инская. Измерения проводили на правом рельсе пути с установленными девятью парами тензодатчиков при движении грузового состава с локомотивом ВЛ – 80 и 67 вагонами.
В ходе испытаний было обнаружено 62 дефекта двух типов (ползуны и выщербины) [14]. Некоторые результаты испытаний показаны на рисунке
5.4 и рисунке 5.5.
а) б)
Рисунок 5.4 – Фотография выщербины на втором колесе 42 вагона грузового поезда №1 (а); б – зависимость асимметричных деформаций от времени, где 1,2,3 - номера каналов тензосистемы; tд - момент удара дефекта о рельс.
а)
б)
Рисунок 5.5 – Фотография ползуна на втором колесе 43 вагона грузового поезда №2 (а); б – зависимость асимметричных деформаций от времени, где 1,2,3 - номера каналов тензосистемы; tд - момент удара дефекта о рельс.
