Диагностика колесных пар подвижного состава с помощью весоизмерительной системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Тен, Евгений Енгунович

• Тен, Евгений Енгунович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тен, Евгений Енгунович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ состояния вопроса диагностики колесных пар подвижного состава

1.1. Общие сведения, причины и факторы возникновения дефектов колесной пары

1.2. Обзор методов определения ползунов на круге катания колесной пары

1.3. Весоизмерительная система, как средство определения дефектов колесных пар

1.4. Принцип работы весоизмерительной системы и ее компонентов

1.4.1. Принцип измерения веса подвижного состава

1.4.2. Факторы, влияющие на процесс измерения веса подвижного состава

1.4.3. Факторы, возмущающие колебания кузова вагона

1.4.4. Факторы, оказывающие влияющие на тензодатчики

1.5. Цель и задачи исследования

2. Обоснование методики определения дефектов колесной пары подвижного состава с помощью весоизмерительной системы

2.1. Факторы безопасного движения поездов

2.2. Сравнительный анализ существующих основных методов диагностики колесных пар

2.3. Обоснование внедрения устройства диагностики колесных пар подвижного состава на основе весоизмерения

2.4. Причины построения устройства определения дефектов колесных пар подвижного состава

3. Аналитические исследования колебательных процессов в системе

«вагон - путь»

3.1. Постановка задачи исследования

3.2. Колебательные движения железнодорожного экипажа

3.3. Анализ системы уравнений движения экипажа вагона применительно к задачам диссертации

3.3.1. Анализ собственных колебаний подпрыгивания и галопирования с учетом демпфирования

3.3.2. Анализ вынужденных колебаний подпрыгивания и галопирования

с учетом демпфирования

3.4. Оценка частоты собственных колебаний измерительной системы

4. Имитационное моделирование процесса силового воздействия вагона на рельс через колесные пары

4.1. Имитационная модель процесса силового воздействия вагона на рельс через колесные пары без дефекта

4.2. Имитационная модель процесса силового воздействия вагона на

рельс через колесные пары с ползуном на круге катания

5. Технические решения по диагностике колесных пар подвижного состава и их технико-экономическая оценка

5.1. Устройство диагностики колесных пар подвижного состава

5.2. Экспериментальные исследования силового воздействия тележки вагона на рельс и определение ползуна на круге катания колеса

5.3. Частотный анализ результатов эксперимента

5.4. Технико-экономическая оценка эффективности разработанного диагностического комплекса

Заключение

Библиографический список

Приложение А

Приложение Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Диагностика колесных пар подвижного состава с помощью весоизмерительной системы»

Введение

Безопасность движения на железных дорогах в первую очередь, обеспечивается исправным состоянием подвижного состава. По статистике, наибольшему износу и неисправностям на железной дороге подвержена колесная пара. В связи с этим особое внимание уделяется диагностике и контролю ее качества.

Значение диагностики технического состояния подвижного состава для обеспечения стабильности и безопасности перевозок на железнодорожном транспорте трудно переоценить. Своевременное и точное выявление дефектов обеспечивает: снижение аварийности, предотвращение катастрофических разрушений, исключение необоснованных ремонтов и продление срока службы колесных пар, что в свою очередь приводит к значительному сокращению экономических потерь [42].

Как раздел транспортной науки, диагностика колесной пары сформировалась под влиянием исследований в области динамики вагонов, на основе трудов: C.B. Вертинского [15], М.Ф. Вериго [13, 14], В.А. Лаза-ряна [47], В.Н. Данилова [28], H.A. Ковалева [38], В.Б. Меделя, И.П. Исаева, В.Н. Иванова, Е.П. Блохина [14], H.H. Кудрявцева [45], А.Я. Когана [13], В.Д. Дановича, М.Л. Коротенко, С.И. Коношенко, А.Л. Голубенко [24], А.Н. Савоськина [8, 79], Л.О. Грачевой [25], А.У. Галеева, H.A. Панькина, М.М. Соколова [81, 82], Т.А. Тибилова, Ю.С. Ромена [76], H.A. Радченко,

A.A. Львова, В.Ф. Ушкалова, A.A. Хохлова [96], В.Д. Хусидова [98], И.И. Челнокова, Ю.М. Черкашина, A.A. Панченко и многих других. Из зарубежных ученых следует назвать Картера, Калкера, П.К. Мюллера [60],

B.К. Гарга, Р.В. Дуккипати [21].

Современные тенденции развития железнодорожного транспорта связаны с усложнением конструкций подвижного состава, ростом интенсивности движения поездов, увеличением нагрузки на ось. Поэтому

важным фактором в обеспечении высокой надежности и безопасности движения на железных дорогах является эффективное определение неисправностей и дефектов колес вагонов и локомотивов.

В настоящее время существует множество подходов к решению задач выявления дефектов на круге катания колесных пар, с успехом реализованных на практике. Тем не менее, вопрос о дифференцированном обнаружении дефектов имеет ряд нерешенных проблем, так же наблюдается потребность в модернизации диагностического оборудования. Прежде всего, это обусловлено тем, что случающиеся аварии и происшествия на железнодорожном транспорте могут приводить к многочисленным человеческим жертвам, экологическим катастрофам и весьма ощутимым материальным убыткам.

В сложившихся условиях необходима разработка новых и совершенствование существующих методов и приборов диагностики, объединенных в единую комплексную систему; следует перейти от морально устаревших средств диагностики к новым или модернизированным системам, что позволит повысить эффективность обслуживания локомотивного и вагонного парков.

Немаловажную роль при проведении диагностики играет так называемый человеческий фактор. Поэтому в настоящее время для диагностирующих комплексов характерна тенденция полной автоматизации процесса диагностики. Некачественная работа осмотрщика, проводящего контрольно-измерительные операции, вследствие различных субъективных и объективных факторов во многих случаях может привести к возникновению транспортных происшествий, аварий и крушений.

Одним из выходов из сложившейся ситуации может быть внедрение новых автоматизированных систем контроля и диагностики. Благодаря полной автоматизации процесса влияние человеческого фактора сводится практически к минимуму или исключается полностью.

В настоящее время на сети железных дорог России получили широкое распространение отечественные средства диагностики технического состояния колес подвижного состава, обеспечивающие повышение безопасности движения и снижение эксплуатационных затрат. В результате длительных экспериментальных и конструкторских работ отечественными разработчиками был создан ряд автоматизированных комплексов диагностики, обеспечивающих целостный контроль колесных пар и полностью исключающих человеческий фактор.

Для обеспечения безопасности на железных дорогах также широко используется большой ассортимент и зарубежного оборудования, позволяющего решать ряд задач технической диагностики подвижного состава. Однако они достаточно дорогостоящие и часто не адаптированы к российскому рынку. Кроме того, они не позволяют создать комплексную систему, включающую применение нескольких методов и приборов и дающих максимально объективную и полную информацию о состоянии колесной пары.

Другой современной тенденцией организации систем мониторинга колесных пар следует выделить интегрирование в рамках единого комплекса функций нескольких модулей, обеспечивающих получение полной информации о параметрах колесной пары.

Одним из важнейших и неотъемлемых параметров, обеспечивающих безопасность грузовых и пассажирских перевозок, является вес. Именно вес определяет величину и характер нагрузок, как на колесную пару, так и на всю ходовую часть подвижного состава.

Часто несовершенная система взвешивания приводит к искажениям массы грузов, неполному использованию грузоподъемности вагонов, потере доходов при перевозке неучтенной массы грузов, росту убытков от несохранных перевозок грузов. Не выявленные перегрузы вагонов создают угрозу безопасности движения поездов. Для железных дорог,

обеспечивающих основной грузооборот между производителями и потребителями, экономически необходимо иметь средства контроля массы железнодорожных составов, отвечающих особенностям перевозимых грузов и соответствующих действующим нормам и стандартам.

Весоизмерительные системы являются не только измерительным оборудованием для определения веса, но и важным источником дополнительной информации, которая может быть использована, как при диагностике колесных пар подвижного состава, так и для оценки общих показателей перевозочного процесса. На ходу поезда с помощью весоизмерительной системы можно достаточно успешно выявлять на поверхности катания колеса такие дефекты, как ползун, навар, выщербины и

ДР-

Проведение диагностики с использованием в качестве диагностического оборудования весоизмерительной системы позволит повысить эффективность обнаружения дефектов колесных пар и предупредить вероятность возникновения аварийных ситуаций на железной дороге, вызванных данными дефектами, что значительно повысит безопасность на железнодорожном транспорте.

Актуальность диссертационной работы

Отказы техники на железной дороге являются причиной возникновения опасных ситуаций и чрезвычайных происшествий, при этом большое число случаев приходятся на отказы из-за дефектов колесной пары подвижного состава. Поэтому на сегодняшний день весьма актуальной проблемой является создание и развитие методов анализа и диагностики состояния колесных пар железнодорожного транспорта.

Оперативное и достоверное определение неисправностей позволит в будущем не допустить выхода из строя ответственных узлов и деталей подвижного состава, избежать тяжелых последствий, создающих угрозу безопасному движению поездов. Помимо этого, проведение диагностики

технического состояния поезда способствует уменьшению расходов на техническое обслуживание и ремонт, обеспечивает энергосбережение, за счет снижения издержек на тягу поездов, сокращению задержек в движении, уменьшению износа конструктивных элементов рельсового пути и подвижного состава.

В настоящее время «Стратегией инновационного развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г» («Белая книга» ОАО «РЖД») в разделе IV. Система управления и обеспечения безопасности движения поездов поставлена задача повышения достоверности диагностики подвижного состава на ходу поезда, а также в своде технико-технологических проблем железнодорожного транспорта, ограничивающих рост эффективности («Красная книга») озвучена проблема недостаточного развития систем диагностики и контроля подвижного состава, как на станциях технического обслуживания, так и в пути следования.

В этой связи затронутая в работе тема вызывает интерес и своей актуальностью, и широкой сферой применения. Для ОАО «Российские железные дороги» задачи качественного и достоверного определения дефектов стоит сегодня, как никогда остро. Именно поэтому диагностика колесных пар подвижного состава с помощью весоизмерительной системы является актуальной областью исследования, как в экономическом, так и техническом аспекте.

Методы исследования. В работе использовались научные основы и принципы теоретической механики, сопротивления материалов, математического анализа, вероятностные методы оценок результатов измерения, методы математического моделирования с применением компьютерных технологий.

Достоверность результатов работы подтверждается:

• сходимостью результатов экспериментальных данных и данных имитационного моделирования, не превышающей 10%;

® применением обоснованных ведущими учеными в данной области допущений;

® использованием при решении поставленных задач общеизвестных математических методов дифференциального исчисления, теории сигналов, векторной алгебры;

• критическим обсуждением результатов работы на научно-технических конференциях.

Научная новизна диссертационной работы:

• разработана методика определения ползуна на круге катания колесных пар подвижного состава, с помощью весоизмерительной системы;

в разработана имитационная модель процесса силового воздействия вагона на рельс через колесные пары, учитывающая влияние ползуна на круге катания колеса;

• разработан алгоритм обработки сигналов от весоизмерительной системы, включая и сигнал, возникающий под действием ползуна на круге катания колеса.

Практическая ценность работы состоит в том, что:

• разработано диагностическое устройство для определения ползуна на круге катания колесных пар подвижного состава;

• разработано программное обеспечение для устройства диагностики колесных пар подвижного состава;

• разработанная методика определения ползунов на круге катания колесных пар подвижного состава позволяет проводить диагностику при сквозном проезде поезда через данное устройство;

• в ряде случаев разработанное программное обеспечение можно использовать на существующих весоизмерительных системах для расширения их функциональных возможностей.

Личный вклад автора

Наиболее значимые исследования, включая постановку цели и задач работы, разработку методики проведения эксперимента по определению ползуна на круге катания колесных пар подвижного состава, разработку комплекса диагностики колесных пар подвижного состава, разработку алгоритма и программы для ПК, внедрение методики и программы в учебный процесс, выполнены автором лично. Авторство подтверждается опубликованными работами и апробациями результатов диссертационной работы на научных конференциях.

Реализация результатов работы

Диагностическое устройство для определения ползуна на круге катания колесных пар подвижного состава на основе весоизмерительной системы внедрено в ремонтном локомотивном депо «Дальневосточное» Дальневосточной железной дороги - филиала ОАО «РЖД»,

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при проведении лабораторных занятий по дисциплине «Информационно-измерительная техника» на кафедре «Электротехника, электроника и электромеханика» в Дальневосточном государственном университете путей сообщения.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы и ее результаты докладывались и обсуждались:

• на Пятой Международной научной конференции творческой молодежи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке», Хабаровск, ДВГУПС, 17-19 апреля 2007 г.;

• Российско-корейском семинаре молодых ученых по науке и технологиям, Новосибирск, НГТУ, 17-20 сентября 2007 г.;

• Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии», Томск, ТПУ, 17-19 октября 2007 г.;

« 45-й Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки «Инновационные технологии - транспорту и промышленности», Хабаровск, ДВГУПС, 7-9 ноября 2007 г.;

• Международной научно-практической конференции учены транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки «Подвижной состав XXI века», Хабаровск, ДВГУПС, 13-14 ноября 2008 г.;

• XIII краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов «Молодые ученые - Хабаровскому краю», Хабаровск, ТОГУ, 14-25 января 2011 г.;

• семинарах кафедры «Электротехника, электроника и электромеханика», Хабаровск, ДВГУПС, 2005-2008 гг.

Публикации

По материала диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, из них 2 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях перечня ВАК Министерства образования и науки РФ, 7 статей и тезисов докладов на научно-технических конференциях.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка и приложения. Работа содержит 143 страницы текста, 10 таблиц, 40 рисунков, два приложения на 6 страницах и библиографический список из 102 наименований.

1. Анализ состояния вопроса диагностики колесных пар подвижного состава

1.1. Общие сведения, причины и факторы возникновения дефектов колесной пары

Работа системы колесо-рельс подвижного состава связана со значительным износом обоих компонентов, однако в особой степени это относится к колесным парам. В процессе эксплуатации колесная пара подвергается воздействию статических и динамических нагрузок, в результате которых возникают многочисленные дефекты, ухудшаются геометрия колеса, прочностные характеристики материала и состояние круга катания, растут напряжения, уменьшается плавность хода и уровень безопасности движения. Ситуация усугубляется по мере увеличения срока службы рельсов и колесных пар.

Таким образом, возникающие в процессе эксплуатации, дефекты являются достаточно актуальной проблемой и подробное изучение и своевременная, точная диагностика дефектов колес должны помочь предупредить их развитие и способствовать повышению эффективности перевозочного процесса в целом.

Термин «дефект» применяют при контроле и диагностике качества продукции в процессе изготовления, диагностики и ремонта. Дефектом является каждое отдельное несоответствие продукции определенным установленным требованиям или стандартам [5, 27, 54, 63]. В зависимости от места расположения, характера и степени повреждения все дефекты условно подразделяются на следующие виды:

• производственные и эксплуатационные;

• явные и скрытые;

» критические, значительные и малозначительные;

® устранимые и неустранимые.

Производственные дефекты являются результатом нарушений, допущенных в процессе изготовления или ремонта. К ним относятся дефекты, возникающие при нарушении технологии сварки, пайки, наплавки, клепки, механической, термической и других видов обработки, а также металлургические дефекты, возникающие при отливке и прокате. Дефекты продукции, проявляющиеся в процессе эксплуатации, являются эксплуатационными.

Дефект называется явным, когда для его выявления в нормативной документации рекомендуются определенные методы, правила и средства. Скрытым дефектом является дефект, для выявления которого соответствующие методы, правила и средства в нормативной документации не предусматриваются.

Критический дефект - это дефект, при наличии которого использование продукции (детали, сборочной единицы, изделия) по назначению недопустимо или невозможно из-за несоответствия требованиям надежности и безопасности. Значительным дефектом является дефект, который значительно влияет на использование продукции и (или) на ее долговечность, однако не является критическим. Малозначительный дефект существенно не влияет на использование по назначению и долговечность продукции.

Устранимым называется дефект, исправление которого экономически целесообразно и технически возможно. Неустранимый дефект технически устранить невозможно или невыгодно исходя из экономических соображений.

Для того чтобы успешно определять дефекты, необходимо, прежде всего, знать их характерные особенности, признаки проявления и причины возникновения. В рамках данной работы остановимся на наиболее часто встречающихся дефектах, возникающих в колесных парах подвижного состава железнодорожного транспорта в период эксплуатации.

Геометрические и физические параметры профиля колеса в процессе эксплуатации существенно изменяются. Особое значение имеют дефекты на поверхности катания, такие как ползун, прокат, выщербина, навар и другие.

Навар - смещение металла на поверхности катания (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Навары на бандаже колеса

Ползуны на поверхности катания колесной пары подвижного состава чаще всего возникают в результате интенсивного проскальзывания колес при неблагоприятных условиях сцепления.

На месте ползунов чаще всего возникают выщербины, которые обычно располагаются симметрично на одной линии обоих колёс. Выщербинами называют местные углубления на поверхности обода колесной пары, которые появляются из-за отслаивания или выкрашивания металла. При прохождении колеса по рельсу создаются повторяющиеся ударные нагрузки высокой интенсивности, которые приводят к проскальзыванию колеса в процессе движения, вследствие чего появляется выщербина (рис. 1.2).

На круге катания колеса допускаются выщербины глубиной до 10 мм или длиной наибольшего расстояния до 25 мм у пассажирских вагонов. В области выщербины толщина обода колеса не должна быть меньше допустимой (31 мм - пассажирские поезда при скорости до 120 км\ч, 34 мм - до 140 км\ч, 40 мм - до 160 км\ч).

Рис. 1.2. Выщербины на круге катания колеса

В последнее время участились случаи образования проката колес -равномерного износа по кругу катания колес (рис. 1.3). Данный дефект образуется в большинстве случаев из-за жёсткости пути, высокой скорости и различных образований на поверхности катания колес. Обычно 1 мм проката бандажа колесной пары происходит обычно после пробега колеса 30 ООО км. При большом прокате гребень колеса низко опускается и может ослаблять соединение рельсов, касаться болтов рельсовых креплений и даже срезать их болты, что угрожает безопасности движения поездов. Допускается:

• в скорых пассажирских поездах (свыше 120 км/ч) - до 5 мм

• в дальних пассажирских поездах (до 120 км/ч) - до 7 мм

в в пригородных и местных пассажирских поездах - до 8 мм.

Рис. 1.3. Прокат по кругу катания

Ползун - повреждение поверхности катания колесной пары транспортных средств (вагоном, подвижного состава железных дорог и метрополитена) относительно оси вращения, проявляющееся в появлении плоской площадки на круговой поверхности катания (рис. 1.4). Наиболее распространенной причиной появления ползуна является блокировка колес при движении (юз), которая приводит к истиранию поверхности катания. Юз — скольжение по опорной поверхности (рельсам) колёс вагона, в результате их заклинивания.

Рис. 1.4. Ползун на круге катания колеса

Ползуны во время движения вагона вызывают удары, разрушительно воздействующие на колёсные пары, рельсовый путь и ходовые части, возникают повторяющиеся ударные нагрузки высокой интенсивности, влияние которых усиливается вследствие высокой жесткости контактирующих поверхностей. При обнаружении ползуна на поверхности катания колеса необходимо действовать согласно требованиям таблица 1.1 [68, 70].

Таблица 11 Действия локомотивной бригады при обнаружении ползуна

Величина ползуна или навара Условие и скорость следования (V)

Локомотив, ССПС с бандажными колёсными парами и моторный вагон МВПС Прицепной вагон МВПС, ССПС с цельнокатанными колёсными парами и вагоны поезда

до 1 мм — V установленная

■ от 1 до 2 мм (вкл.), в пасс, поезде навар от 0,5 мм до 2 мм (вкл.) До ПТО, имеющие средства для замены колёсных пар: пасс. - V не выше 100 км/ч груз. - V не выше 70 км/ч

от 1 до 2 мм (вкл.) от 2 до 6 мм (вкл.) Цо ближайшей станции, V не выше 15 км/ч, где колёсная пара должна быть заменена (навар можно устранить абразивным кругом)

от 2 до 4 мм (вкл.) от 6 до 12 мм (вкл.) До ближайшей станции, V не выше 10 км/ч, где колёсная пара должна быть заменена (навар можно устранить абразивным кругом)

свыше 4 мм I свыше 12 мм До ближайшей станции, V не выше 10 км/ч, при этом исключить возможность вращения колёсной пары через вывешивание или иной способ транспортирования. Локомотив от состава отцепляется, ТЦ, ТЭД повреждённой колесной пары отключить. При выводе локомотива, ССПС с перегона путём скольжения колёсной пары на тормозных башмаках необходимо производить смазку рельсов, обеспечивающее скольжение.

Ползун обмеряется абсолютным шаблоном. В случае отсутствия шаблона на остановках по пути следования допускается определение глубины ползуна по его длине согласно таблице таблица 1.2.

Таблица 1.2. Определение глубины ползуна по езо длине

Длина ползуна, мм 50 60 85 120 145 205

Глубина ползуна, мм 0,7 1 2 4 6 12

При данном виде дефекта взаимодействие колесной пары и путей представляет собой удар, сила которого достигает значительных величин и вызывает крупные деформации на месте контакта колесо-рельс. Эта сила удара характеризуется величиной в сотни кН, ускорениями до 90д и частотой до 1 кГц. Вследствие этого выявление ползунов на ранней стадии является актуальной задачей, по причине увеличения времени службы колеса и подвижного состава в целом.

Колесные пары постоянно подвергаются воздействию механических и термических сил, что приводит к повышенному и ненормальному износу деталей. В таблица 1.3 представлена статистика одного пассажирского вагонного депо, из которой виден объем выявляемых дефектов.

Колесная пара является самым ответственным составляющей ходовой части вагона. В процессе эксплуатации колесо подвергается воздействию широкого спектра динамических нагрузок, как со стороны элементов пути, так и со стороны вагона, вызванных различными факторами (неровность, кривизна, прогибы и стыки рельсов, взаимодействие вагонов внутри состава через автосцепку и др.). Вследствие чего оно неизбежно деформируется, появляются дефекты, которые приводят к последующему разрушению колес. Поэтому для обеспечения качественной работы на железной дороге очень важно осуществлять строгий контроль за состоянием колесных пар, разрабатывать и применять ме-

тодики, позволяющие своевременно выявлять различные виды дефектов.

Таблица 1.3. Распределение бракоеок и неисправностей в межремонт-

ный период за 12 месяцев 2011 года с распределением по предприятиям приписки вазонов (пассажирское вазонное депо, Хабаровск)

Неисправности ЛВЧД-1 Структурные подразделения ОАО «ФПК» Сторонние организации Итого

2010 2011 -/+ 2010 2011 -/+ 2010 2011 -/+ 2010 2011 -/+

Выщербины 504 487 -17 10 19 [phone]

Ползун 1 12 +11 1 2 +1 0 3 +3 2 17 +15

Остроконечный накат 479 152 -327 13 1 -12 11 0 -11 503 153 -350

Тонкий гребень 10 15 +15 - - - 0 2 +2 10 17 +7

Навар 1 0 -1 0 1 +1 - - - 1 1 -

Нарушение ЛКП кузова 1 0 -1 - - - - - - 1 0 -1

Подготовка к пересылки на завод 26 1 -25 - - - - - - 26 1 -25

Согласно рекламации 8 7 -1 - - - - - - 8 7 -1

Разрушение подшипника генератора 0 1 +1 - - - - - - 0 1 + 1

Обрыв переходной площадки 0 1 + 1 - - - - - - 0 1 +1

Раздавливание обода колеса - - - 0 1 + 1 - - - 0 1 + 1

Кольцевые выработки - - - - - - 1 0 -1 1 0 -1

Не отрегулирован поводок тележки 1 0 -1 - - - - - - 1 0 -1

Букса, обводнение смазки 0 1 +1 - - - - - - 0 1 +1

Трещина предскобы генератора 0 1 +1 - - - - - - 0 1 +1

Неисправна УКВ 2 8 +6 - - - - - - 2 8 +6

Трещина хребтовой балки - - - - - - 0 1 +1 0 1 +1

Трещина рамы компрессора МАБ-2 - - - - - - 1 0 -1 1 0 -1

Неисправно в/в отопление 2 0 -2 - - - - - - 2 0 -2

Неисправен ЭЧТК 0 3 +3 - - - 0 1 +1 0 4 +4

Итого 1035 690 -345 24 24 - 55 46 -9 1114 760 -354

Помимо прочего на прочность колеса влияет и высокая температура, возникающая в процессе торможения, особенно в зоне перехода обода к диску. По мере уменьшения толщины обода температура в зоне обода и диска, значительно увеличивается. В результате уменьшения толщины диска, с внутренней стороны колеса к зоне перехода к ободу происходит рост радиальных напряжений в диске и на поверхности катания образуются дефекты тормозного происхождения [51, 52, 53].

1.2. Обзор методов определения ползунов на круге катания колесной пары

Согласно современным требованиям контроль за техническим состоянием подвижного состава охватывает все больше критических параметров. В настоящее время стандартами безопасности на железнодорожном транспорте предусматривается контроль следующих основных параметров:

• наличие юза колесной пары;

« наличие дефектов по кругу катания колеса;

• наличие перегруженных и неравномерно загруженных вагонов и степень отклонения нагрузки от нормы.

При росте скоростей движения большее значение приобретает диагностика дефектов подвижного состава, требуется достоверная информация о характере износа и наличии дефектов всех элементов колесной пары. Следует отметить, что вместе с тем резко возрастают требования к достоверности диагностики, что обусловлено как возможными высокими убытками при пропуске дефектов, приводящих к аварийным ситуациям, так и высокой стоимостью ложных остановок поездов, особенно движущихся по главным магистралям.

За время своей службы колёсные пары подвергаются периодическому осмотру, полному и обыкновенному освидетельствованию. Кон-

троль колёсных пар производится: вагонных и локомотивных депо, в пунктах подготовки вагонов к транспортным перевозкам; на станциях, где по графику движения предусматривается стоянка для технического осмотра вагонов; на станциях расформирования и формирования поездов; после аварии, крушения, схода вагона с рельсов или столкновения и при текущем отцепочном ремонте. Во время осмотра проверяют, нет ли на бандажах ползунов, трещин, выщербин, плен, вмятин, подреза, остроконечного наката гребня и раковин.

Обыкновенное освидетельствование колёсной пары, которое выполняется при каждой подкатке под вагон и при текущем ремонте, производится следующим образом. Колёсные пары до очистки осматривают на предмет выявления сдвига ступицы на оси или ослабления, трещин на средней части оси. Далее выполняются все проверки, предусмотренные осмотром колёсных пар под вагоном, и дополнительно производят: очистку от смазки и грязи; проверку шеек, средней части оси и предсту-пичных частей магнитным дефектоскопом; контроль ультразвуковым дефектоскопом подступичных частей оси колёсных пар; осмотр и сверку размеров всех элементов колёсной пары и их искосов в соответствии с установленными допусками для эксплуатации и при ремонте.

Полное освидетельствование колёсных пар выполняется: при замене бандажей, капитальных ремонтах, ремонте с распрессовкой элементов; в случае нечеткости клейм и знаков последнего полного освидетельствования; после аварий и крушений поездов; после вырубок неметаллических включений, волосовин и других пороков на оси в пределах установленных нормативов; при ремонте локомотивов и вагонов на заводах.

В процессе полного освидетельствования колёсной пары выполняют все работы, предусмотренные обыкновенным освидетельствованием, и дополнительно: очистку колёсной пары от краски; проверку под-

ступичных частей осей колёсных пар ультразвуковым дефектоскопом перед запрессовкой, проверку шеек и средней части оси магнитным дефектоскопом; если они не подвергались прессовым работам; разборку букс с роликовыми подшипниками; постановку знаков и клейм полного освидетельствования.

Износ и другие дефекты на круге катания колеса определяются визуальным осмотром, шаблонами, измерительными инструментами и с помощью различных методов диагностики.

Системы диагностики технического состояния колесных пар.

Детектор дефектных колес (ДДК) - комплекс, который является напольным автоматизированным средством диагностики технического состояния колес тележек вагонов на ходу поезда. ДДК предназначен для определения дефектов на круге катания колесных пар, приводящих к значительным динамическим перегрузкам неподрессоренных частей вагонов в пути. На рис. 1.5 представлены составные элементы системы.

Рис. 1.5. Диагностический комплекс ДДК

Принцип работы детектора дефектных колес основан на измерении тензометрическими датчиками вертикальных сил, которые возникают во время проезда колес по рельсу при их динамическом взаимодействии и сравнение полученных величин с допустимыми нормируемыми уровнями сил. Недопустимые динамические перегрузки колес и рельсов приводят к превышению нормального уровня, что в свою очередь означает наличие на круге катания колесной пары дефекта. Для грузовых вагонов определены три нормируемых уровня сил: 28 тс - осмотр колесной пары, решение о выкатке принимает осмотрщик; 35 тс - осмотр колесной пары, решение о выкатке принимает осмотрщик; 50 тс - выкатка колесной пары обязательна.

Системы обнаружения дефектов колес по кругу катания ДИСК-К, ДИСК2-К (разработчик УО ВНИИЖТ) являются напольным оборудованием, состоящим их трех зон контроля поверхности катания колес. В каждой зоне на полках подошв рельсов закрепляются виброизмерительные датчики (пьезоэлектрические акселерометры).

Данные подсистемы применяются для определения на ходу поезда дефектов на круге катания бандажа колесных пар (ползуны, выщербины, навары, неравномерный прокат), которые создают ударное воздействие колеса на рельс. Колесные пары с вышеперечисленными дефектами во время ударного воздействия по рельсу создают в последнем ускорения, измеряемые пьезоэлектрическими датчиками (пьезо акселерометрами), которые преобразуют динамическое воздействие колеса на рельс в электрический сигнал.

Подсистемы КТСМ-К, КТСМ-02К (рис. 1.6) входят в состав систем КТСМ-01 и КТСМ-02 (комплекс технических систем модернизированный) и служат для выявления дефектов колес по кругу катания и неравномерного износа. Комплекс технических средств КТСМ предназначен для модернизации находящейся в эксплуатации аппаратуры обнаружения

перегретых букс ПОНАБ путем замены стойки передающей перегонного оборудования ПОНАБ и стойки аппаратуры на средства КТСМ.

а) б)

Рис. 1.6. Подсистема КТСМ-02БТВК: а - постовое перегонное оборудование; б -

напольное оборудование

Системы АСОК, АСОК-Л предназначены для оперативного контроля элементов профиля бандажа колесных пар (параметры гребня, диаметр колеса, наличие и размеры ползуна, не параллельность колесных пар тележек и др.) при движении локомотива со скоростью до 50 км/ч. Система позволяет выявлять и исключать из эксплуатации колеса с дефектами. Информация о дефектах поступает на монитор оператора ПТО в течение нескольких минут после обмера поезда.

Принцип действия данной системы основан на том, что колесные пары подвергаются облучению с нескольких направлений многоканальной системой измерительных датчиков. На основе измерения запаздывания отраженных сигналов вычисляются параметры бандажа колесных пар. Блок бесконтактных датчиков устанавливается к подошве рельса.

Автоматизированный диагностический комплекс 5Р-1038 (рис. 1.7) предназначен для измерения геометрии поверхности колеса, а также определения износа и неисправностей колесных пар на ходу поезда, фиксирования дефектов колес и отправке снятых данных на ближайший ПТО.

За основу был взят триангуляционный метод измерения с применением луча лазера. Измерение с рабочей стороны осуществляется лучом

лазера, который фокусируется оптической системой на поверхности гребня в заданной точке. Рассеянное по поверхности гребня излучение через узкополосный инфракрасный фильтр преобразуется в электрический сигнал, который поступает в блок управления, где производится обработка сигналов. Одновременно на поверхность бандажа наносятся магнитные метки, которые снимаются датчиками, расположенными на рельсе, и автоматически производится расчет длины окружности, что позволяет определить диаметр колесной пары.

Рис. 1.7. Расположение оборудования комплекса 5Р-1038

Для выявления дефектов внутри колеса, которые нельзя обнаружить визуальным осмотром, проводится неразрушающий контроль. Не-разрушающий контроль (НК) - это измерение физических параметров различных сред без вмешательства в среду их передачи. Неразрушающий контроль особенно важен при производстве и эксплуатации жизненно важных компонентов, изделий и конструкций; для выявления различных дефектов, например, разъедание, растрескивание, ржавление. Совокупность методов и средств, предназначенных для обнаружения дефектов деталей без их разрушения, составляет основу дефектоскопии.

Сегодня неразрушающий контроль представляет собой самостоятельно развивающуюся отрасль науки и техники, которая находит широкое применение в различных сферах производства и особенно на транс-

порте [64]. В соответствии с ГОСТ 18353-79 предусмотрены следующие виды неразрушающего контроля, представленные в таблица 1.4.

Таблица 1.4 Виды неразрушающего контроля

Вид контроля По характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом По первичному информативному параметру По способу получения первичной информации

Магнитный Магнитный Коэрцитивной силы Намагниченности Остаточной индукции Магнитной проницаемости Напряженности Эффекта Баркгау-зена Индукционный Феррозондовый Магнитографический Пондеромоторный Магниторезисторный

Электрический Электрический Трибоэлекрический Термоэлекрический Электропотенциальный Электроемкостный Электростатический порошковый Электропараметрический Электроискровой Рекомбинационного излучения Экзоэлектронной эмиссии Шумовой Контактной разности потенциалов

Вихретоковый Прошедшего излучения Отраженного излучения Амплитудный Фазовый Частотный Спектральный Многочастотный Трансформаторный Параметрический

Вид контроля По характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом По первичному информативному параметру По способу получения первичной информации

Радиоволновой Прошедшего излучения Отраженного излучения Рассеянного излучения Резонансный Амплитудный Фазовый Частотный Временной Поляризационный Геометрический Детекторный (диодный) Болометрический Термисторный Интерференционный Голографический Жидких кристаллов Термобумаг Термолюминофоров Фотоуправляемых полупроводниковых пластин Калориметрический

Тепловой Тепловой контактный Конвективный Собственного излучения Термометрический Теплометрический Пирометрический Жидких кристаллов Термокрасок Термобумаг Термолюминофоров Термозависимых параметров Оптический Интерференционный Калориметрический

Вид контроля По характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом По первичному информативному параметру По способу получения первичной информации

Оптический Прошедшего излучения Отраженного излучения Рассеянного излучения Индуцированного излучения Амплитудный Фазовый Частотный Временной Поляризационный Геометрический Спектральный Интерференционный Нефелометрический Голографический Рефрактометрический Рефлексометрический Визуально-оптический

Радиационный Прошедшего излучения Рассеянного излучения Активационного анализа Характеристического излучения Автоэмиссионный Плотности потока энергии Спектральный Сцинтилляционный Ионизационный Вторичных электронов Радиографический Радиоскопический

Акустический Прошедшего излучения Отраженного излучения (эхо-метод) Резонансный Импедансный Свободных колебаний Акустико-эмиссионный Амплитудный Фазовый Временной Частотный Спектральный Пьезоэлектрический Электромагнитно- акустический Микрофонный Порошковый

Вид контроля По характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом По первичному информативному параметру По способу получения первичной информации

Поиск течей Недиффузионное проникновение тестового вещества сквозь неплотности преграды Масспектрометри-ческий Адсорбционный Непрерывный пробоот-бор

Все усложняющиеся задачи по повышению безопасности и надежности транспортных объектов требуют дальнейшего совершенствования методик и средств неразрушающего контроля. Применение по отдельности классических методов уже не дает эффективных результатов. Только комбинированные, различные по принципу взаимодействия методы контроля, могут, взаимно дополняя друг друга, исключить возможные недостатки исследования и обеспечить получение достаточно достоверной информации о состоянии исследуемого объекта. Ряд новых задач невозможно решить стандартными методами неразрушающего контроля. Стали появляться весьма сложные матричные системы, различные сочетания методов, в обработку начали входить уже целые группы физических параметров.

На сегодняшний день современным системам неразрушающего контроля свойственен рост производительности контрольных операций и расширение объема проверяемых параметров. Внедрение автоматизированных систем неразрушающего контроля вызван необходимостью снятия и обработки значительных массивов информации при контроле изделий. Особенно перспективны контрольно-диагностические автоматы там, где человеку неудобно или опасно находиться, например, при кон-

троле очень больших поверхностей, в условиях высокой радиации, повышенных температур, агрессивных сред и т.д.

Современной тенденцией в организации систем контроля колесных пар является интеграция нескольких модулей в рамках единого комплекса функций, обеспечивающего получение полной и объективной информации о параметрах колесной пары. Комплексное применение методик и приборов позволяет существенно свести к минимуму ущербы, связанные с авариями и катастрофами, а, следовательно, повысить эксплуатационную надежность. Например, автоматизированная система диагностики колесных пар Авгур 5.3 (г. Санкт-Петербург) содержит приборы ручного контроля УДС2-32 и УДС2-52 «ЗОНД-2», а также линейку оборудования типа УСК для сканирования. В сочетании с другими методами это эффективно позволяет предотвратить допуск в эксплуатацию дефектных деталей. В данном диагностическом комплексе одновременно реализуются 4 метода (локальный поиск дефектов, измерение твердости отдельных точек оси и колеса, когерентное измерение размеров дефектов и оценка влияния дефектов на ресурс). В итоге происходит оценка остаточного ресурса в тысяча тонно-километрах.

Также успешно эксплуатируется автоматизированный комплекс контроля колесных пар "Пеленг-автомат" производства ЗАО "Алтек" (г. Санкт-Петербург). Основу комплекса составляет многоканальный ультразвуковой дефектоскоп, реализованный на базе промышленного компьютера. Для выявления дефектов используется свойство ультразвуковых колебаний отражаться от неоднородностей материала контролируемого изделия. В процессе поиска дефектов производится их сканирование кратковременными зондирующими импульсами с высокочастотным заполнением. Для формирования зондирующих импульсов и приема эхо-сигналов, отраженных от дефектов, используются пьезоэлектрические преобразователи. Процесс контроля и сохранение его результа-

тов в данных диагностических системах полностью автоматизированы. Благодаря автоматизированной установке влияние человеческого фактора на процесс диагностики дефектов сведено к минимуму.

С 90-х годов XX века на железнодорожном транспорте для выявления дефектов и неисправностей тягового подвижного состава стали внедряться вибродиагностические комплексы. Механические колебания или вибрация являются наиболее доступными для измерений и универсальными параметрами для определения технического состояния колес. Анализ параметров вибрации колесной пары позволяет без разборки определять ее техническое состояние. Согласно статистическому паспорту дефектов колесных пар, представленному в виде непрерывного разложения сигнала виброускорений, можно оперативно с весьма высокой степенью достоверности получать сведения о характере имеющихся у колесных пар неисправностей и степени опасности, которую они представляют. При проведении регулярных измерений вибраций может быть выявлено появление новых дефектов и прослежено их развитие. В этом случае можно спрогнозировать время, в течение которого необходимо проводить ремонтные мероприятия или техническое обслуживание, а следовательно, заранее планировать период проведения и объем ремонта.

Вибродиагностические комплексы производства ООО «Инкотес» (г. Нижний Новгород) на базе портативного сборщика-анализатора сигналов «СМ-3002» и программного обеспечения «АРМИД» вот уже несколько лет успешно применяются в системе технического обслуживания подвижного состава железных дорог России. Типовая процедура диагностики состоит в следующем. В память переносного виброизмерительного устройства из базы данных, которую хранит базовый компьютер в лаборатории диагностики депо, загружают программу сбора информации. Программа содержит сведения о номерах электропоезда и колесных

пар, точках установки вибродатчиков, режимах измерений. Каждую колесную пару стандартным образом взвешивают на домкратах. После этого ее раскручивают до определенной частоты вращения и, согласно методике и инструкции измерений, записывают вибрацию в установленных точках. После проведения измерений по всем колесным парам, полученные данные загружают в базовый компьютер. Программа диагностирования, установленная в базовом компьютере, проводит автоматизированный поиск неисправностей и формирует для каждой колесной пары диагностическое сообщение.

Для выявления и оценки дефектов применяются обобщенные относительные диагностические критерии, которые автоматически рассчитываются диагностической программой по спектрам измеренных вибросигналов. Вибродиагностические комплексы позволяют с высокой степенью точности выявлять внешние дефекты на поверхности катания колёсных пар и ранжировать их по критерию «отцепочный», установленному на основе оценки действительного воздействия колёсной пары на путь при эксплуатации подвижного состава.

К сожалению, перечисленные выше комплексы диагностики обладают следующими недостатками: большие временные затраты на выявление дефектов, необходимость проведения обследования в условиях депо или пункта технического осмотра, дороговизна, невозможность использования на магистральных путях.

Обратимся к зарубежному опыту решения проблемы диагностики дефектов колесной пары. Достаточно недавно на железных дорогах ряда зарубежных стран начали внедряться системы контроля параметров колесных пар подвижного состава в движении, действующие по принципу бесконтактного оптического измерения. Данные системы позволяют выявлять неисправности колесной пары задолго до того, как они могут стать причиной аварии. С помощью них можно в динамике измерять

различные параметры колеса, например, диаметр, толщина и высота гребня, толщина обода, ширина изнашиваемой части поверхности катания колесной пары.

В основе большинства систем лежит зондирующий луч лазера, расположенный ниже уровня рельса. Этот луч проецируется под соответствующим углом на боковую поверхность колесной пары. К таким системам относятся TreadView (компания ДЕЛ Technology Rail, Великобритания), WPMS (Lynxrail, Австралия), WheelSpec (Imagemap, США), GeoTech (разработка итальянской компании Technogamma, выпускается компанией Proximaat, Нидерланды) и ряд других.

Общие принципы построения подобных систем можно рассмотреть на примере используемой на железных дорогах Северной Америки системы WIS (компания International Electronic Machine, США). Система WIS способна определять ползуны, овальность, дефекты на поверхности и внутри металла. Она совмещается с большинством применяемых в настоящее время напольных устройств аналогичного назначения. В системе используется высокоскоростной лазерный сканер. Программное обеспечение системы WIS позволяет обрабатывать полученные изображения, анализировать графическую информацию и переводить ее в цифровой вид согласно заданного формата протокола измерений. Овальность колес и ползуны определяются при помощи оптических датчиков и измерителей ускорения, установленных на рельсе. Система WIS удобно и просто интегрируется в общую систему технического обслуживания и ремонта подвижного состава.

Основным достоинством подобных систем следует назвать возможность проведения диагностических измерений при текущей скорости движения подвижного состава. Недостатки обусловлены тем, что при наклонном падении сканирующего лазерного луча на поверхность колесной пары освещение поверхности колеса в косых пучках приводит к

появлению дополнительных искажений, которые обусловливаются изменением угла падения луча, что в свою очередь ведет к возникновению дополнительных ошибок измерения. Стоит отметить также достаточно высокую стоимость подобных зарубежных диагностирующих комплексов.

В настоящее время активно ведутся разработки диагностических систем с применением лазерных датчиков и в России. Автоматизированная система диагностики технических параметров колеса вагонов «Комплекс» (г. Новосибирск) применяет бесконтактный лазерный контроль поверхности колеса движущихся объектов с помощью триангуляционных датчиков положения. Система позволяет проводить бесконтактное измерение геометрических параметров бандажа колесных пар и колеса на ходу поезда при скоростях до 60 км/ч в различных климатических условиях.

Несмотря на то, что цена таких автоматизированных установок отечественного производства ниже по сравнению с зарубежным аналогами, тем не менее, она доступна только для больших предприятий. С другой стороны не на каждом предприятии требуется производить такой диапазон надзора, для какого необходима дорогостоящая автоматизированная установка. Также к недостаткам данных систем диагностики относится необходимость в наличии высококвалифицированного персонала, способного обслуживать сложный технологический комплекс.

1.3. Весоизмерительная система, как средство определения

дефектов колесных пар

На сегодняшний день существует множество путей к решению задач определения дефектов колесной пары подвижного состава железнодорожного транспорта, которые с успехом реализуются на практике. Несмотря на это, вопрос о качественном и быстром способе обнаружения

дефектов колесных пар до сих пор остается открытым, и требует совершенствования и развития. В этой связи остается потребность в улучшении диагностического оборудования, его функциональности и расширении области применения. Это обусловлено тем, что случающиеся аварии и происшествия на железнодорожном транспорте часто приводят к многочисленным человеческим жертвам, экологическим катастрофам и весьма ощутимым материальным убыткам.

На сегодняшний день на сети железных дорог России получили широкое распространение отечественные средства диагностики технического состояния подвижного состава, обеспечивающие повышение безопасности движения и снижение эксплуатационных затрат. К их числу относятся современные системы мониторинга состояния колесных пар. В результате длительных экспериментальных и конструкторских работ отечественными разработчиками был создан ряд автоматизированных комплексов диагностики, обеспечивающих целостный контроль колесных пар и полностью исключающий человеческий фактор, который, как правило, является причиной техногенных катастроф. Однако существует проблема объединения этих средств диагностики в одну целостную систему мониторинга.

Для обеспечения безопасности на железных дорогах также широко используется большой ассортимент зарубежного оборудования, позволяющий выполнять мероприятия по технической диагностики подвижного состава. Однако оно достаточно дорогостоящие и порой не адаптированы к российским реалиям. Помимо этого, они плохо интегрируются в уже используемые системы, включающие использование набора методов и приборов и обеспечивающих наиболее достоверную информацию о состоянии колесной пары подвижного состава [1, 48].

Немаловажную роль при проведении диагностики играет так называемый человеческий фактор. Некачественная работа специалиста,

проводящего контрольно-измерительные операции, вследствие различных субъективных и объективных факторов во многих случаях может привести к возникновению транспортных происшествий, аварий и крушений. Поэтому в настоящее время характерна тенденция полной автоматизации процесса диагностики и полное исключение человека из данного процесса. Благодаря полной автоматизации процесса диагностики влияние человеческого фактора сводится практически к минимуму.

Одним из направлений развития систем контроля технического состояния колесных пар, является интеграция нескольких подсистем в единый комплекс, позволяющий получить полную информацию о параметрах колесной пары. В этой связи одним из важнейших и неотъемлемых компонентов такой системы, обеспечивающих безопасность грузопассажирских перевозок на железнодорожном транспорте, является высокоэффеетивная весоизмерительная система. Надобность в такой системе проявляется в том, что нынешние системы взвешивания часто приводят к искажениям массы грузов, неполному использованию грузоподъемности вагонов, потере доходов при перевозке неучтенной массы грузов, росту убытков от несохранных перевозок грузов. Не выявленные перегрузы вагонов создают угрозу безопасности движения поездов.

Для железных дорог, обеспечивающих основной грузооборот между производителями и потребителями, экономически необходимо иметь средства контроля массы железнодорожных составов, отвечающих особенностям перевозимых грузов и соответствующих действующим нормам и стандартам. По различным причинам требуется проводить мониторинг массы вагонов не только в пунктах погрузки и разгрузки, но и на промежуточных стадиях без нарушения графика грузоперевозок, то есть, в реальном времени.

Если в начальной и конечной точках транспортировки вопросы определения массы решается традиционными весоизмерительными

средствами, то на промежуточных этапах перевозки груза выполнить измерения с необходимой степенью точности не всегда удается. Это объясняется отсутствием достаточного объема измерительных комплексов и их низкой эффективностью. Кроме того, недостаточно проработаны принципиальные вопросы по эффективной организации мероприятий вычисления веса в движении и не решен ряд проблем экономического и производственно-технологического характера.

Классификация весоизмерительных устройств

Для взвешивания перевозимых грузов в целях учета перевозок и контроля технических норм загрузки вагонов, применяются вагонные весы различных типов (рис. 1.8) [16, 46, 56, 61, 90, 88].

Вагонные »ееы

I лвомчрическне

-Варосииыс в ре. псы Рсльшшле исшпки

Кпшакгпыс в выремх рельсов

И'$чершелыше ре ¡ьсы

-кЧН1К>0 НЫ

-Мое НЮ!

1лларт1еч1»ш<к.скш. , Днначичефичоские

-гычажныо

■I Глэтформеиные

Рычажные ПО I ШСН5чу рельса

Контакты« на |жпьс

Рис. 1.8. Классификация вагонных весов

Электронные

-Ф\и щмешшш

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Тен, Евгений Енгунович

Заключение

В результате проведенных в данной диссертационной работе исследований получены следующие наиболее значимые результаты:

• предложена и обоснована методика определения ползунов на поверхности катания колесных пар подвижного состава с помощью весоизмерительной системы;

• проведены аналитические и экспериментальные исследования процесса силового воздействия вагона на рельс через колесные пары;

• разработана имитационная модель процесса силового воздействия вагона на рельс через колесные пары без дефекта и с дефектом (ползуном) на бандаже колеса;

• разработано устройство определения ползунов на круге катания колесных пар подвижного состава с помощью весоизмерительной системы;

• разработано программное обеспечение для устройства определения ползунов на поверхности катания колесных пар подвижного состава;

• рассчитан срок окупаемости при оснащении разработанным устройством ремонтных депо, который составляет 3 года.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тен, Евгений Енгунович, 2012 год

Библиографический список

1. Акулов, М.П. Безопасность движения поездов [Текст] / М.П. Акулов // Железнодорожный транспорт, 2003. - №3. - С. 26-36.

2. Аппель, П. Теоретическая механика [Текст] / П. Аппель // М.: Физма-тгиз, 1960. -Т.1. -515 с.

3. Аппель, П. Теоретическая механика [Текст] / П. Аппель // М.: Физма-тгиз, 1960. - Т.2. - 487 с.

4. Арнольд, В.И. Математические методы классической механики [Текст] / В.И. Арнольд // М.: Наука, 1974. - 431 с.

5. Асташкевич, Б.М. Исследование эксплуатационных дефектов фрикционного сопряжения тормозной колодки с колесом вагона [Текст] / Б.М. Асташкевич, С.Г. Иванов, И.Н. Воронин, A.B. Фофанова, В.И. Маршев // Вестник ВНИИЖТ, 2004. - №4. - С. 44-48.

6. Бабаков, И.М. Теория колебаний [Текст] / И.М. Бабаков /У М.: Наука, 1975. - Т.1. - 631 с.

7. Баскаков, С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника» [Текст] / С.И. Баскаков // М.: Высш.шк., 2003. - 462 с.

8. Бирюков, И.В. Механическая часть тягового подвижного состава [Текст] / И.В. Бирюков, А.Н. Савоськин, Г.П. Бурчак ; под ред. И.В. Бирюкова // М.: Транспорт, 1992. -440 с.

9. Булгаков, Б.В. Колебания [Текст] / Б.В. Булгаков // М.: Гостехиздат. 1954.-892 с.

10. Бутенин, Н.В. Элементы теории нелинейных колебаний [Текст] / Н.В. Бутенин //П.: Судпромгиз, 1962. -416 с.

11. Валеев, Г.Г. Путевые датчики [Текст] / Г.Г. Валеев //Железнодорожный транспорт, 1996. - №5. - С. 52-54.

12. Венедиктов, А.З. Современное состояние и перспективы развития измерительно-диагностических систем на железнодорожном транспорте [Текст] / А.З. Венедиктов, О.В. Пальчик, В.Н. Тирёшкин. Д.С. Доков // Наука и техника транспорта, 2005. - №4. - С. 10-16.

13. Вериго, М.Ф. Взаимодействие пути и подвижного состава [Текст] / М.Ф. Вериго, А.Я. Коган ; под ред. М.Ф. Вериго // М.: Транспорт, 1991. - 360 с.

14. Вериго, М.Ф. Имитационное моделирование сил взаимодействия экипажа и пути [Текст] / М.Ф. Вериго, Г.И. Петров, В.В. Хусидов // Бюллетень ОСЖД, Варшава, 1995. - №6. - С. 3-8.

15. Вершинский, C.B. Динамика вагона [Текст] / C.B. Вершийнский, В.Н. Данилов, В.Д. Хусидов ; под ред. C.B. Вершинского // М.: Транспорт, 1991.-360 с.

16. Винокурова, Т.А. Анализ состояния и перспективы развития весового хозяйства на сети железных дорог России [Текст] / Т.А. Винокурова, Е.А. Иконников, Е.А. Решетникова // Вестник ВНИИЖТ, 2001. -№4. - С. 44-48.

17. Власьевский, C.B. Автоматизированный комплекс для оценки веса и динамического воздействия подвижного состава на верхнее строение пути [Текст]/C.B. Власьевский, A.A. Панченко//Железнодорожный транспорт, 2007. - №11. - С. 42-45.

18. Власьевский, C.B. Возможности железнодорожных весов новой конструкции [Текст] / C.B. Власьевский, А.И. Коробов, A.A. Панченко // Железнодорожный транспорт, 2007. - №7. - С. 42-44.

19. Власьевский, C.B. Математическое моделирование колесной пары с дефектом [Текст] / C.B. Власьевский, A.A. Панченко, Е.Е. Тен // Электроника и электрооборудование транспорта, 2012. - №1. - С. 2-8.

20. Волков, Б.А. Оценка экономической эффективности инвестиций и инноваций на железнодорожном транспорте [Текст] / Б.А. Волков // М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2009. - 152 с.

21. Гарг, В.К. Динамика подвижного состава: Пер. с англ. [Текст] / В.К. Гарг, Р.В. Дуккипати // М.: Транспорт, 1988. - 391 с.

22. Глухов, А.К. Современное состояние и угрозы транспортной безопасности в России [Текст] / А.К. Глухов, А.И. Фетисов, С.С. Бузин // Вестник транспорта, 2006. - №1. - С. 22-26.

23. Годовой отчет ОАО «РЖД» [Текст], 2010 г.

24. Голубенко, А.Л. Сцепление колеса с рельсом [Текст] / А.Л. Голубени/Киев, 1993. - 448 с.

25. Грачева, Л.О. Спектральный анализ вынужденных колебаний вагона при случайных неровностях железнодорожного пути и выбор параметров рессорного подвешивания [Текст] / Л.О. Грачева // Труды ВНИИЖТ. - М.: Транспорт, 1967. - Вып. 347. - С. 151-168.

26. Гультяев, А.К. Визуальное моделирование в среде Matlab: Учебный курс [Текст] / А.К. Гультяев // СПб.: Питер, 2000. - 432 с.

27. Гурвич, А.К. О классификации дефектов в рельсах [Текст] / А.К. Гурвич // В мире неразрушающего контроля, 2004. - №3. - С. 64-65.

28. Данилов, В.Н. Железнодорожный путь и его взаимодействие с подвижным составом [Текст] / В.Н. Данилов // М.: Трансжелдориздат, 1961. -111 с.

29. Ден-Гартог, Дж. Механические колебания: Пер. с англ. [Текст] / Дж. Ден-Гартог // М.: Физматгиз, 1960. - 580 с.

30. Дьяконов, В.П. Matlab: Учебный курс [Текст] / В.П. Дьяконов // СПб.: Питер, 2001. -560 с.

31. Дьяконов, В.П. Вей влеты. От теории к практике [Текст] / В.П. Дьяконов // Солон Р, - 440 с.

32. Ерилин, E.G. Совершенствование технических средств обеспечения безопасности [Текст] / Е.С. Ерилин, А.Л. Фогель // Железнодорожный транспорт, 2005. - №2. - С. 47-50.

33. Ермаков, В.М. О сходах порожних вагонов [Текст] / В.М. Ермаков, В.О. Певзнер II Железнодорожный транспорт, 2002. - №3. - С. 2935.

34. Жуков, М.В. Выбор методов и средств диагностирования и восстановления с учетом экономической целесообразности [Текст] / М.В. Жуков, В.В. Карибский // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2001. - №3. - С. 58-62.

35. Жуковский, Н.Е. Полное собрание сочинений [Текст] / Н.Е. Жуковский//М.-Л./ОНТИ, НКТП, 1937. -Т.8.-291 с.

36. Карман, Т. Математические методы в инженерном деле [Текст] / Т. Карман, М. Био II М. - Л.: Гостехиздат, 1948.-415 с.

37. Каудерер, Г. Нелинейная механика [Текст] / Г. Каудер // М.: И.Л, 1961.-778 с.

38. Ковалев, H.A. Боковые колебания подвижного состава [Текст] / H.A. Ковалев // М.: Транспорт, 1957. - 257 с.

39. Коган, А.Я. Взаимодействие колеса и рельса при качении [Текст] / А.Я. Коган // Вестник ВНИИЖТ, 2004. - №5. - С. 33-40.

40. Коган, А.Я. Некоторые особенности воздействия на путь подвижной нагрузки [Текст] / А.Я. Коган // Вестник ВНИИЖТ. 2005. - №3. - С. 16-19.

41. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров [Текст] / Г. Корн, Т. Корн // М.: «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1978. - 832с.

42. Котельников, A.B. Железнодорожный транспорт России в 2000...2030гг. (научная концепция) [Текст] / A.B. Котельников, A.C. Нестрахов // Вестник ВНИИЖТ, 2000. - №5. - С. 3-16.

43. Красковский, А.Е. Что понимать под термином «безопасность движения» [Текст]/А.Е. Красковский, H.A. Новосадов // Железнодорожный транспорт, 1996. - №9. - С. 39=44.

44. Красковский, А.Е. Экономические механизмы управления безопасностью движения [Текст] / А.Е. Красковский // Железнодорожный транспорт, 2002. - №5. - С. 29-34.

45. Кудрявцев, H.H. Исследование динамики необрессоренных масс [Текст] / H.H. Кудрявцев // Труды ВНИИЖТ. - М.: Транспорт, 1965. -Вып. 287. - 168 с.

46. Курлаев, А.Р. Лазерные весы для взвешивания вагонов в движении [Текст] / А.Р. Курлаев, Ю.В. Сидорин, В.В. Птенцов Я Вестник ВНИИЖТ, 2002. - №3. - С. 45-48.

47. Лазарян, В.А. Динамика вагонов [Текст] / В.А. Лазарян // М.: Трансжелдориздат, 1964. - 255 с.

48. Лисенков, В.М. Пути повышения безопасности перевозок [Текст] / В.М. Лисенков, A.B. Лисенков //Железнодорожный транспорт, 2003. - №7.-С. 14-20.

49. Лукин, В.В. Вагоны. Общий курс [Текст] / В.В. Лукин, П.С. Анисимов, Ю.П. Федосеев // М.: Маршрут, 2004. - 424 с.

50. Малкин, И.Г. Некоторые задачи в теории нелинейных колебаний [Текст] / И.Г. Малкин // М.: Гостехиздат, 1956. - 492 с.

51. Марков, Д.П. Задир боковых поверхностей рельсов и гребней колес [Текст] / Д.П. Марков // Вестник ВНИИЖТ, 2004. - №4. - С. 40-44.

52. Марков, Д.П. Контактная усталость колес и рельсов [Текст] / Д.П. Марков // Вестник ВНИИЖТ, 2001. - №6. - С. 8-14.

53. Марков, Д.П. Оптимизация колесно-рельсовой трибосистемы [Текст] / Д.П. Марков // Вестник ВНИИЖТ, 2004. - №6. - С. 32-39.

54. Марков, Д.П. Типы катастрофического изнашивания колесно-рельсовых сталей [Текст] / Д.П. Марков // Вестник ВНИИЖТ, 2004. -№2. - С. 30-35.

55. Митрохин, А.Н. «Колесо-рельс»: Требуется более совершенная теория [Текст] / А.Н. Митрохин // Железнодорожный транспорт, 1998. -№7. - С. 41-44.

56. Мобильные весы для определения осевой нагрузки [Текст] //Железные дороги мира, 2004. - №1. - С. 50-53.

57. Моделирование динамики подвижного состава [Текст] // Железные дороги мира, 1996. - №10. - С 24-26.

58. Моделирование системы колесо - рельс [Текст] // Железные дороги мира, 2005. - №2. - С. 45-52.

59. Моделирование сложной мехатронной системы [Текст] // Железные дороги мира, 2004. - №2. - С. 50-52.

60. Мюллер, П.К. Математические методы в динамике транспортных устройств [Текст] / П.К. Мюллер / Динамика высокоскоростного транспорта: пер. с англ. под ред. Т.А. Тибилова // М.: Транспорт, 1988. - С. 39-58.

61. Панченко, A.A. Анализ конструкций железнодорожных весов и технологии измерения [Текст] / A.A. Панченко, Е.Е. Тен // Труды 45-й Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки «Инновационные технологии - транспорту и промышленности». Хабаровск: ДВГУПС, 2007. - Т.1. - С. 39-44.

62. Панченко, A.A. Использование автоматизированных весоизмерительных комплексов для оценки износа колесных пар подвижного состава [Текст] / A.A. Панченко, Е.Е. Тен // Материалы международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии». Томск: ТПУ, 2007. - С. 120-122.

63. Панченко, A.A. Систематизация эксплуатационных дефектов колесных пар подвижного состава магистральных железных дорог [Текст] / A.A. Панченко, Е.Е. Тен // Транспорт Урала, 2008. - №2. - С. 51-52.

64. Пашолок, И.Л. Применение рентгеновской тензометрии для нераз-рушающего контроля остаточных напряжений цельнокатаных колес [Текст] / И.Л. Пашолок, A.B. Сухов, С.Л. Шиткин, A.B. Романов // Вестник ВНИИЖТ, 2005. - №4. - С. 23-28.

65. Певзнер, В.О. Управлять безопасностью можно [Текст] / В.О. Певз-нер //Железнодорожный транспорт, 2003. - №11. - С. 40-42.

66. Передовые технологии взвешивания для железнодорожного транспорта [Текст] //Железные дороги мира, 2006. - №11. - С. 56-61.

67. Писаревский, Г.Е. Развитие материально-технической базы весового хозяйства - основа безопасности перевозок грузов [Текст] / Г.Е. Писаревский, Т.В. Елисеева, Е.А. Иконников // Вестник ВНИИЖТ, 2004. - №3. - С.27-30.

68. Ползун (рельсовый транспорт) [Электронный ресурс] // Википедия. Свободная энциклопедия: http://ru.wiki ресПа.огд/\ллк|/ползун_ (рель-совый_ транспорт)

69. Попов, В.А. Гарантированной безопасности перевозочного процесса - функциональную стратегию [Текст] / В.А. Попов // Железнодорожный транспорт, 2007. - №4. - С. 2.

70. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. Официальное издание [Текст] ; отв. за выпуск Л.В. Рыжова. - По заказу МПС РФ, 2000. - 71 с.

71. Проталинский, О.М. Система диагностики предаварийных ситуаций [Текст] / О.М. Проталинский // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2003. - №12. - С. 40-43.

72. Птенцов, B.B. Опыт эксплуатации вагонных электронных весов [Текст] / В.В. Птенцов, Н.З. Цыпин, A.B. Кузнецов, В.В. Востриков,

B.Н. Муравьев // Вестник ВНИИЖТ, 1999. - №3. - С. 45-47.

73. Расчет колесных пар [Текст] //Железные дороги мира, 2005. - №9. -

C.53-59.

74. Результаты деятельности хозяйств ОАО «РЖД» по обеспечению безопасности движения в 2007 г. [Текст] //Железнодорожный транспорт, 2008. - №4. - С. 78-83.

75. Романовский, П.И. Ряды Фурье [Текст] / П.И. Романовский // М.: «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1973.-336 с.

76. Ромен, Ю.С. Математическое моделирование влияния перекоса колесных пар на интенсивность износных процессов [Текст] / Ю.С. Ромен // Тезисы докладов IX Международной конференции «Проблемы механики железнодорожного транспорта». - Днепропетровск, 1996. - С.127-128.

77. Рубцов, Ю.Ф. Системы мониторинга и диагностики [Текст] / Ю.Ф. Рубцов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2000. - №5. - С. 68-70.

78. Рыбаков, Р.В. Оценка погрешности измерения нагрузки на колесо при взвешивании вагона портативными весами ВИУ1 [Текст] / Р.В. Рыбаков // Практика приборостроения, 2003. - №3. - С. 26-31.

79. Савоськин, А.Н. К выбору методики прочностного и динамического расчета рам тележек электропоезда [Текст] /А.Н. Савоськин // Труды МИИТ. - М.: Транспорт, 1968. - Вып. 265. - С. 77-98.

80. Сенянский, М.В. Вагонные весы [Текст] / М.В. Сенянский, В.А. Годзи-ковский, H.A. Брусов, Д.М. Сенянский // Датчики и системы, 2002. -№5. - С. 48-52.

81. Соколов, M.M. Диагностика вагонов [Текст] / M.M. Соколов // M.: Транспорт, 1990. - 197 с.

82. Соколов, М.М. Динамическая нагруженность вагона [Текст] / М.М. Соколов, В.Д. Хусидов, Ю.Г. Минкин // М.: Транспорт, 1981. - 207 с.

83. Солонина, А.И. Основы цифровой обработки сигналов; Курс лекций [Текст] / А.И. Солонина // СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 608 с.

84. Солошенко, В.Н. Применение электронных весов конструкции ВНИИЖТа для взвешивания вагонов в движении [Текст] / В.Н. Солошенко, C.B. Клинцова, Е.А. Иконников, А.М. Кирюшатов// Вестник ВНИИЖТ, 1996. - №6. - С. 41-46.

85. Сорокина, Л.В. Техническая эксплуатация железных дорог и безопасность движения [Текст] / Л.В. Сорокина // М.: Маршрут, 2005, -74 с.

86. Стенд для исследования системы колесо - рельс [Текст] // Железные дороги мира, 2005. - №4. - С. 41-46.

87. Суслов, Г.К. Основы аналитической механики [Текст] / Г.К. Суслов // М.: Гостехиздат, 1944. - 655 с.

88. Тен, Е.Е. Анализ весоизмерительных устройств используемых на железной дороге России [Текст] / Е.Е. Тен // Тезисы LXVI Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта». - Д.: ДИИТ, 2006. - С. 331.

89. Тен, Е.Е. Анализ возможности диагностики подвижного состава с помощью весоизмерительной системы [Текст] / Е.Е. Тен // Тезисы докладов «Российско-корейский семинар молодых ученых по науке и технологии». - Новосибирск: НГТУ, 2007. - С. 98-105.

90. Тен, Е.Е. Анализ железнодорожных весов для взвешивания несыпучих грузов [Текст] / Е.Е. Тен // Труды Пятой международной научной конференции творческой молодежи «Научно-техническое и эконо-

мическое сотрудничество стран АТР в XXI веке». - Хабаровск: ДВГУПС, 2007. - Т.З. - С.15-17.

91. Тен, Е.Е. Моделирование физических параметров изношенности колесных пар для разработки экспертной системы весоизмерительных комплексов [Текст] / Е.Е. Тен // Материалы международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии». - Томск: ТПУ, 2007. - С. 123-125.

92. Тен, Е.Е. Экспресс-диагностика колесных пар подвижного состава железных дорог [Текст] / Е.Е. Тен // Материалы XIII краевого конкурса молодых ученых и аспирантов «Молодые ученые - Хабаровскому краю». - Хабаровск: ТОГУ, 2011. - Т.2. - С. 204-208.

93. Тимошенко, С.П. Колебания в инженерном деле: пер. с англ. под ред. Э.И. Григолюка [Текст] / С.П. Тимошенко, Д.Х. Янг, У. Уивер // М.: Машиностроение, 1985. - 472 с.

94. Толкунов, М.В. Оценка эффективности размещения вагонных весов на железнодорожных станциях [Текст] / М.В. Толкунов // Вестник ВНИИЖТ, 2001. - №3. - С.46-48.

95. Ушкалов, В.Ф. Математическое моделирование колебаний рельсовых транспортных средств [Текст] / В.Ф. Ушкалов // Киев: Наук, думка, 1989. - 240 с.

96. Хохлов, A.A. Построение единой математической модели колебаний многоосных экипажей [Текст] / A.A. Хохлов // Вестник ВНИИЖТ, 1982.

- №3. - С. 23-25.

97. Храпатый, A.B. Повышение безопасности движения на базе новых технических средств [Текст] / A.B. Храпатый // Железнодорожный транспорт, 2002. - №12. - С. 8-13.

98. Хусидов, В.Д. Колебания грузовых вагонов при нелинейных связях кузова с тележками [Текст] / В.Д. Хусидов // Вестник ВНИИЖТ, 1967.

- №1. - С. 25-30.

99. Чепков, В.И. О погрешности взвешивания железнодорожных вагонов в движении [Текст] / В.И. Чепков, В.А. Фирсанов // Практика приборостроения, 2003. - №3. - С. 74-76.

100. Чхаидзе, Г.А. К вопросу построения математической модели динамики электровоза при его движении на прямолинейных участках железнодорожного пути [Текст] / Г.А. Чхаидзе, A.B. Чхаидзе, Т.Ф. Мчедлишвили // Проблемы механики, 2005. - №1(18). - С. 67-73.

Ю1.Шахунянц, Г.М. Железнодорожный путь [Текст] / Г.М. Шахунянц // М.: Транспорт, 1969.-536с.

Ю2.Штрахман, Л.Г. Весы для железнодорожного транспорта. Практика и перспективы [Текст] / Л.Г. Штрахман, В.В. Филонюк // Практика приборостроения, 2003. - №4. - С.90-95.