Автоматизированная система развески локомотивов - НИПВФ Тензор
Научно-исследовательская и производственно-внедренческая фирма

Смотрите также:

Разработана Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательская  и производственно-внедренческая фирма «Тензор-Р» (ООО «НИПВФ «Тензор-Р) совместно с Обществом с ограниченной ответственностью «Производственная компания «Новочеркасский электровозостроительный завод» (ООО «ПК «НЭВЗ») и Федеральным бюджетным учреждением «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Ростовской области» (ФБУ «Ростовский ЦСМ»).

Первый промышленный экземпляр системы развески изготовлен и введен в эксплуатацию для развески локомотивов путём измерений и автоматической балансировки статических нагрузок на рельсы от каждого колеса и определения вертикальных отклонений положения колес от горизонтальной плоскости, необходимых для обеспечения выравнивания этих нагрузок.

Позволяет с высокой точ- ностью определять показатели развески локомотивов различных типов, в том числе - относительную разность нагрузок от колес одной оси, разность нагрузок по осям в тележке, распределение нагрузок по тележкам и по сторонам локомотива.

Применяется в ООО «ПК «НЭВЗ» (г.Новочеркасск) при осуществлении точной регулировки и контроля показателей развески производимых предприятием магистральных электровозов ЭП1М, ЭП1П, ЭП20, 2ЭС5К, 3ЭС5К, 4ЭС5К, 3ЭС4К, тягового агрегата НП1, промышленного электровоза  НПМ2  и  других.  Показатели развески единицы подвижного состава железнодорожного транспорта определяются в соответствии с требованиями ГОСТ 337860-2016 «Железнодорожный подвижной состав. Методы контроля показателей развески».

Расположена в закрытом помещении, оборудованном подъездными путями, предназначенными для постановки единиц подвижного состава в зону развески. Зона развески представляет собой участок пути длиной не менее 23 метров с приямком, в котором находятся рельсы нижнего пути с размещенными на нём мобильными измерительными тележками. Возможность свободного перемещения позволяет обеспечивать тележкам нужное позиционирование для измерения параметров разных типов локомотивов. В зоне развески  расположено  огражденное   помещение   оператора,   в   котором   находятся   шкаф   управления, компьютер с периферийным оборудованием и специальным программным обеспечением (ПО).

Основные метрологические и технические характеристики системы развески представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Наименование характеристики Значение
Диапазон измерений измерительных каналов нагрузки, кН от 20 до 200
Цена деления измерительного канала нагрузки, кН 0,05
Пределы допускаемой относительной погрешности измерительного канала нагрузки, % от измеренного значения:
- в диапазоне от 20 до 60 кН
- свыше 60 до 200 кН


±1,0
±0,5
Диапазон измерений измерительного канала перемещения, мм от 0 до 16
Цена деления измерительного канала перемещения, мм 0,5
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерительного канала перемещения, мм ±2
Количество измерительных каналов нагрузки, шт. 12
Количество измерительных каналов вертикального перемещения, шт. 12

Таблица 2

Наименование характеристики Значение
Напряжение электропитания, В:
- однофазная трехпроводная сеть переменного тока
- трехфазная четырехпроводная сеть переменного тока
Частота напряжения электропитания, Гц

220 ±10%
220/380 ±10%
50 ±1
Потребляемая мощность, В·А, не более 20000
Габаритные размеры измерительной тележки, мм, не более
- высота
- ширина
- длина

2600
2000
1200
Масса измерительной тележки, кг, не более 2700
Условия эксплуатации:
- температура окружающей среды, °С
- относительная влажность, %
- атмосферное давление, кПа

от + 10 до + 40
от 30 до 80
от 96 до 106
Степень защиты оборудования СР по ГОСТ 14254‑2015 IP54
Время готовности системы развески к работе, мин. не более 5
Значение вероятности безотказной работы за 2000 часов 0,92
Средний срок службы (установленный срок службы оборудования до первого капитального ремонта), не менее 20 (8)

Система развески включает шесть измерительных тележек (ИТ), расположенных на рельсах нижнего пути, принцип действия которых основан на автоматическом измерении в процессе развески локомотива (или отдельной секции локомотива) вертикальных сил и отклонений каждого колеса от общей горизонтальной плоскости с помощью датчиков линейных перемещений и встроенных в стойки тележек весоизмерительных датчиков статических колесных нагрузок.

Развеска осуществляется под управлением установленного на компьютере системы ПО, которое подает команды на гидростанции гидравлических домкратов, встроенных в стойки ИТ, автоматически осуществляются вертикальные перемещения колес одновременно с измерением колесных нагрузок до достижения равномерного распределения нагрузок от колес на опоры.

После завершения процедуры развески значения колесных нагрузок и обеспечивающих балансировку отклонений колес локомотива от горизонтальной плоскости сохраняются в базе данных (БД) системы развески и могут быть распечатаны в виде протокола.

Перед началом процедуры развески инструментальные тележки размещают под каждой осью локомотива и под реборды каждого колеса устанавливаются опорные призмы. Процедура автоматической развески начинается с установки опорных стоек в горизонтальную плоскость, когда показания датчиков измерительных каналов вертикальных перемещений и датчиков измерительных каналов нагрузки имеют нулевые значения.

      Из этого положения система осуществляет подъем единицы подвижного состава на фиксированную высоту, так чтобы все колеса оторвались от рельса, после чего выполняет автоматическое выравнивание нагрузок от колес с помощью вертикальных перемещений стоек измерительных тележек.

По достижению равномерного распределения нагрузок от колес значения выравненных нагрузок и соответствующие последним значения отклонений колес от горизонтальной плоскости сохраняются в БД и протоколируются.  При этом обеспечивающие равномерную  балансировку локомотива отклонения колес от горизонтальной плоскости используют для регулировки рессорного подвешивания колесных пар.

Вертикальные перемещения стоек осуществляются встроенными гидравлическими домкратами,  управление которыми выполняется компьютером через программируемые микропроцессорные контроллеры, передающие управляющие сигналы подключенным к контроллеру гидростанциям ИТ системы.

Измерительная тележка представляет собой передвижную конструкцию, которая имеет возможность перемещения по рельсам нижнего пути и снабжена двумя стойками, жестко соединенными между собой. В стойках установлены гидравлические домкраты, 20-тонные весоизмерительные датчики, типа LS-20 (класса точности С3) и датчики линейного перемещения ЛТР-100.

Внутри тележек   также расположены гидростанция,  электрический шкаф,  блок питания  и  контроллер  с   функциями  измерений и управления устройствами автоматики и беспроводной связи с размещенным в помещении операторской компьютером системы.

Основой измерительной   части   системы являются  весоизмерительные тензометрические датчики силы и потенциометрические датчики линейных перемещений, встроенные в стойки тележек. Функции вторичных преобразователей аналоговых сигналов с весоизмерительных датчиков и датчиков линейных перемещений реализованы в программируемых контроллерах.

Контроллер обеспечивает подачу электрического питания на датчики и съем  с датчиков аналоговых сигналов, их аналого-цифровое преобразование, приведение к единицам измерений и передачу результатов измерений в виде цифровых данных на компьютер. Также в контроллере реализовано преобразование цифровых управляющих сигналов в аналоговые сигналы, которые подаются на органы управления гидростанцией.

Контроллер гальванически развязан с электрической сетью переменного тока и компьютером. Обмен данными между контроллером и пультом управления осуществляется по беспроводной связи через преобразователи RS-232 – WiFi.

Управление работой СР реализует установленное на компьютере ПО,  которое осуществляет обработку измерительной информации и управление процессом развески,  обеспечивает  сохранение результатов  развески  в  БД   и  получение этих результатов в распечатанном виде или на экране дисплея в наглядной и удобной для использования форме. ПО позволяет производить регулировку и сохранение параметров регулировки в контроллерах.

Вход пользователя в программу осуществляется после ввода пароля. Действия оператора ограничиваются запрограммированным в диалоговом интерфейсе минимальным набором функций. ПО обеспечивает удобный диалог для оператора и ограничивает взаимодействие оператора с метрологически значимой частью ПО, исключая влияние на результаты измерений.

Управление работой системы осуществляется с помощью кнопок, изображенных на экране компьютера, которым соответствуют команды алгоритма подготовки и запуска процесса развески.

Автоматическое выравнивание нагрузок запускается нажатием кнопки «Среднее по тележкам». В этом случае компьютером вычисляется среднее значение нагрузки от каждой колесной пары каждой тележки единицы подвижного состава и полученный результат используется в качестве целевого значения нагрузки от колесной пары.

Под управлением компьютера с помощью гидравлических домкратов осуществляется перераспределение нагрузок между стойками, расположенных под  тележками локомотива. После выравнивая и стабилизации нагрузок от колесных пар каждой тележки процедура завершается также автоматически.

Процесс развески останавливается после передачи контроллерами признака завершения регулирования с требуемой точностью. Все результаты измерений и расчетное положение проекции центра масс выводятся на экран компьютера.

По результатам развески формируются и печатаются протоколы в соответствии с технологическим этапом развески, имеющие номер, дату и данные оператора, контролировавшего развеску. Вся информация по результатам развешивания локомотива и контроля показателей развески сохраняется в БД.

Апробация. Испытания в целях утверждения типа системы развески проведены аккредитованным Государственным центром испытаний средств измерений ФБУ «Ростовский ЦСМ».

Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии Росстандарта РФ № 288 от 11 марта 2021 года утвержден тип средства измерений (СИ) и внесены соответствующие сведения Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы» (ФГУП «ВНИИМС») в  Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений (система развески зарегистрирована в Государственном реестре СИ под № 81173-21 как «Система определения статических нагрузок от колёс подвижного состава на рельсы»).

Первичная поверка системы развески проведена аккредитованным  ФБУ «Ростовский ЦСМ». Сведения о поверке внесены в Федеральный информационный  фонд по обеспечению единства измерений (Свидетельство о поверке № С-ВР/14-04-2021/57233949 от 14.04.21г.). Передача единиц величин от государственных первичных эталонов при поверке осуществлялась в соответствии с Государственными поверочными схемами для средств измерений силы (утверждена приказом Росстандарта № 2498 от 22.10.19г.) и для средств измерений длины в диапазоне от 1·10  ֿ⁹ до 100 м и длин волн в диапазоне от 0,2 до 50 мкм (утверждена приказом № 2440 от 29.12.18г.).

 Преимущества. Применение новой системы автоматизированной развески позволяет существенно уменьшить трудоемкость выполнения данной операции, резко сократив время на её  проведение, повысить удобство работы персонала и качество производимой продукции за счет достижения более равномерного распределения статической нагрузки между колесными парами, что обеспечивает максимальную силу тяги по сцеплению и увеличение допустимых скоростей движения локомотива.

В отличии от известных аналогов, как отечественных, так и зарубежных, развеска локомотива (или отдельной секции локомотива) производится автоматически под управлением компьютера и ПО системы СР, что практически исключает ошибки при регулировке положения колесных пар относительно узлов рессорного подвешивания, требуемых для достижения равномерности распределения нагрузок по колесам, тележкам и сторонам локомотива.

Проведение качественной развески способствует повышению безопасности движения, а также сокращению эксплуатационных расходов вследствие увеличения межремонтных интервалов, связанных с заменой изношенных колесных пар, повышению эксплуатационного ресурса тягового подвижного железнодорожного состава.