Введение к работе
Актуальность проблемы
В долгосрочной стратегической программе создания интеллектуального отраслевого комплекса управления безопасностью перевозок ОАО «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»), одно из главенствующих мест занимает диагностика, как в условиях изготовления новых типов подвижного состава, так и при ремонте, эксплуатации локомотивов и вагонов (рис. 1).
Укрупнено, диагностика разбита на два основных направления: диагностика подвижного состава и диагностика пути. Что касается инфраструктуры, то здесь практически везде применяется контроль технического состояния ее объектов.
Статическая диагностика пути включает в себя: пооперационную (ультразвуковую), выходную (акустикогалаграфическую), прогнозную (управление эксплуатационной работой). Динамическая диагностика пути строится на системе акустоэмиссионного сканирования.
Статическая диагностика подвижного состава охватывает пооперационную (вибро, ультразвук, акустоэмиссия), управление технологическими процессами ремонта, выходной контроль. Динамический диагностика подвижного состава базируется на трех основных системах: идентификация пороговых значений, прогноз для управления эксплуатационной работой и идентификация схода локомотивов, пассажирских и грузовых вагонов.
Определение схода локомотива и пассажирского вагона не представляет технической сложности, так как имеется возможность электропитания различных датчиков, установленных на их ходовых частях. Эти системы разработаны и успешно проходят ходовые испытания. Следует отметить, что и другие разделы программы диагностики отраслевой направленности получили свое успешной развитие, ряд из них уже сегодня облечены в конкретные конструктивные решения. Совершенно по-другому обстоят дела с грузовым парком.
До настоящего времени попытки реализовать систему идентификации сходов вагонов в реальном времени требовали определенной их модернизации путем постановки различного класса датчиков, преобразователей, пассивных индикаторов. Учитывая громадный парк грузовых вагонов (более 1 000 000 единиц), даже в условиях дореформенного периода это считалось только теоретически возможным. В условиях же реформирования, когда приватный грузовой парк существенно превысил инвентарный, возможность модернизации грузовых вагонов стало и теоретически невозможной.
ЦУБ (Центр управления безопасностью)
Рис.1
Без решения проблемы идентификации схода грузовых составов и контроля целостности рельсов отраслевую стратегическую систему безопасности нельзя рассматривать как надежный гарант безаварийных перевозок.
Поэтому, учитывая сложность этой проблемы, ее решение следует вести поэтапно. Первым актуальным направлением в предлагаемой работе следует считать изыскание принципов построения такой системы, которая была бы свободной от необходимости какой либо модернизации массового грузового парка.
Цели и задачи исследования.
Целью данной работы являются исследование для создания совмещенной локомотивной системы идентификации схода вагонов в составе грузовых поездов и целостности рельсового пути.
В связи с этим:
1. Определено место диагностических технологий в отраслевой
стратегической программе создания системы прямого управления безопасности
движения.
-
Обоснована необходимость повышения уровня безопасности движения путем создания системы идентификации схода подвижного состава, в первую очередь для грузовых вагонов и целостности рельсового пути.
-
Проведен анализ систем диагностического класса, которые в прямую или косвенно идентифицируют сход грузовых вагонов.
4. Исследован бесконтактный метод электромагнитной локации для
постоянного контроля наличия контакта колеса с рельсом при движении
железнодорожного транспорта.
5. Предложен физический характер построения системы.
6. Применен расчет для определения длины прохождения
электромагнитного импульса.
7. Разработана принципиальная схема построения локационной электромагнитной системы контроля схода грузовых вагонов и целостности рельсового пути.
Научная новизна диссертации.
Научную новизну диссертации составляют:
1. Разработка метода бесконтактного зондирования для определения
целостности рельсов и наличие (отсутствие) контакта в системе колесо-рельс.
2. Использование телеграфных уравнений для расчета длины
прохождения зондирующего импульса в рельсах.
-
Исследованы физические принципы работы системы.
-
Определены принципы построения фазовых излучателей.
5. Выстроен алгоритм работы для функционирования системы в
двухплечевом режиме.
-
Разработана структурная схема системы электромагнитного зондирования.
-
Экспериментально доказано возможность мониторирования целостности рельса и наличие акустического контакта в системы «колесо-рельс» в режиме реального времени.
Практическая значимость работы.
В процессе выполнения диссертационного исследования определены реальные технические и научные направления, позволившие уже на стадии выполнения данной работы получить первые практические результаты:
- «Поддержать предложение по разработке и внедрению комплексной системы интеллектуального управления техническим состоянием пути и подвижного состава на основе новых методов неразрушающего контроля, построенных на базе применения локационных диагностических систем -исполнители Горьковская железная дорога-филиал ОАО «РЖД», ЦТех, РФЯЦ,
ЦИР, МИИТ, срок исполнения 2012-2014 гг.» - пункт 3.14 решения XII Научно-практической конференции. МИИТ. Москва. 2011г.;
- заключен договор на создание промышленной системы контроля идентификации схода вагонов на базе выполненного исследования.
Структура и объем работы.
Научный доклад состоит из четырех глав, заключения, списка научных трудов по выполненной теме и списка использованной литературы.