Мониторинг ремонта и эксплуатации подвижного состава как система управления безопасностью перевозок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, кандидат технических наук в форме науч. докл. Глухов, Александр Александрович

• Глухов, Александр Александрович
• кандидат технических наук в форме науч. докл.
• 2001

Оглавление диссертации кандидат технических наук в форме науч. докл. Глухов, Александр Александрович

Актуальность проблемы. В настоящее время четко прослеживается тенденция к возрождению российской промышленности, что незамедлительно нашло свое отражение на востребование народным хозяйством железнодорожного транспорта. Так, в 2000 году железные дороги Министерства путей сообщения (МПС) Российской Федерации перевезли свыше одного миллиарда тонн груза, что превысило на 14% грузооборот 1994 года.

Прогнозирование резкого увеличения грузооборота заставило МПС РФ пересмотреть существующие транспортные технологии и найти новые методы увеличения производительности подвижного состава.

В марте 2001 года была разработана и принята новая модель перевозочного процесса, в основу которой были положены следующие принципы:

• единая железнодорожная сеть без внутренних границ и стыков между железными дорогами;

• единые полигоны обращ^дарВ^ШЙиыХ -локомотивов; - 9 * » " Ч - Г '

• централизация функций'упр'ашгения Перевозочным процессом;

• разделение на железных дорогах функций хозяйственной деятельности и управления перевозками.

Практическая реализация данных принципов, заложенных в новой м<- - перевозочного процесса, потребовала от подвижного состава -вы, вагоны) выйти на новые технические параметры сети: "на гарантийного плеча безотказной работы локомотива 1000л9 км (увеличение более чем в 2,5 раза по сравнению с

3 Ьствующим регламентом);

• длина гарантийного плеча безотказной работы вагона 1000-1500 км (увеличение более чем в 1,5 раза по сравнению с существующим регламентом);

• тяговое плечо работы локомотивной бригады до 500 км (увеличение более чем в 1,5 раза по сравнению с существующим регламентом);

• увеличение веса грузового поезда до 12 000 т (увеличение более чем в 3 раза);

• увеличение скоростей движения до 160 км/ч для пассажирских поездов и до 140 км/ч для грузовых поездов.

Реализация новой модели перевозочного процесса ориентирована на применение существующего подвижного состава, обновление которого начнется только с 2005 года. Крайне жесткие эксплуатационные требования новой модели и ее базирование на реальном техническом состоянии подвижного состава потребовало изыскать новые технические и организационные решения, которые бы позволили эксплуатировать подвижной состав, исключив при этом поломки, аварии и крушения.

Поставленные проблемы тесно Связаны с работами известных зарубежных и отечественных ученых: Гонсалеса Р., Ту Дж., Иванова М.И., Переселенкова Г.С, Гавриленкова A.B., Мастаченко В.Н., Спиридонова Э.С. и других. Изучение этих работ позволило оценить сложность поставленной задачи и наметить пути ее реализации.

Цель работы заключается в разработке принципов и интегрированной системы, которые позволяют за счет ужесточения контроля технологического процесса достигнуть высокого уровня ремонта локомотивов и вагонов, а также проводить мониторинг технического состояния подвижного состава при движении поезда с определением реального эксплуатационного ресурса в реальном масштабе времени и выдавать управляющие воздействия для обеспечения безопасности перевозочного процесса.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

• проанализированы системы диагностики подшишгаков и буксовых узлов грузовых вагонов;

• проанализированы системы диагностики подшипников, тяговых электродвигателей, колесно-моторных блоков на стенде, колесно-моторных блоков при выполнении текущих ремонтов;

• разработан вибродиагностический комплекс, позволяющий контролировать качество выполнения операций путем сравнения с результатами контроля ранее выполненных операций;

• разработаны принципы построения постовых систем для диагностики буксовых узлов грузовых вагонов;

• разработаны схемы для реализации контроля колесно-редукторных блоков электровозов и тепловозов при движении;

• предложен мониторинг подвижного состава, позволяющий в реальном режиме времени определять техническое состояние узлов, наиболее ответственных за безопасность перевозок.

Научная новизна. Впервые предложены и разработаны:

1. Принципы и многозвенная система сопоставления виброхарактеристик предыдущих и последующих операций, где за базовую характеристику принимается амплитудно-частотный спектр подшипника, при этом создается реальная сквозная система контроля качества ремонтного цикла подвижного состава {мониторирования ремонта) на базе вибродиагностических комплексов.

2. Программа и аппаратная часть для мониторинга технического состояния подвижного состава при движении поезда путем создания сложного трехуровнего алгоритма получения, обработки и принятия решения по полученным вибропараметрам узлов и механизмов, ответственных за безаварийную эксплуатацию подвижного состава.

3. Алгоритм с тремя уровнями обработки информации:

• первый уровень включает получение статических виброхарактеристик узлов подвижного состава в условиях депо;

• второй уровень заключается в обработке полученной информации для определения диагностических признаков и передаче их в депо и в систему третьего уровня;

• третий уровень принимает результаты второго уровня, получает и обрабатывает динамические виброхарактеристики с постовых (для вагонов) и бортовых (для локомотивов) систем и ведет их непрерывное сопоставительное сравнение;

• третий уровень является заключительной частью мониторинга подвижного состава и не только контролирует предельные значения вибропараметров, но и отслеживает градиент изменения технических характеристик каждого из контролируемых узлов в. реальном масштабе времени, чем достигается реальный инструмент управления безопасностью движения.

Достоверность предлагаемых методов подтверждена экспериментальной проверкой бортовых и постовых диагностических систем на полигоне Горьковской железной дороги.

Практическая ценность представленной работы заключается в создании теоретически обоснованных, практически эффективных и простых в применении систем компьютерной диагностики подвижного состава, которые могут быть использованы на сети железных дорог Российской Федерации.

Апробация работы проводилась на заседаниях научно-технических советов Горьковской железной дороги и Коллегии Министерства путей г л1'. сообщения РФ. Данная разработка легла в основу концепции построения системы безопасности движения для отраслевой программы по данному направлению на 2001 -2005 годы.

Публикации. По данной работе опубликовано четыре, научных работы.

На защиту выносятся следующие результаты:

• принципы построения сквозного контроля технологий на основе анализа виброхарактеристик;

• вибродиагностические комплексы, как основа мониторинга ремонтных технологий;

• алгоритм, программа и аппаратные средства для мониторинга подвижного состава при движении поезда;

• мониторинг подвижного состава, как инструмент управления безопасностью движения.

Содержание работы

1. Вибродиагностические комплексы - основа мониторинга ремонта и эксплуатации подвижного состава.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Мониторинг ремонта и эксплуатации подвижного состава как система управления безопасностью перевозок»

Анализ современной отечественной и зарубежной вибродиагностической аппаратуры, применяемой в железнодорожных технологиях, показал, что в настоящее время при всей сложности и высокой стоимости работ ни одна из них не гарантирует достоверность данных по остаточному эксплуатационному ресурсу подвижного состава.

Для решения проблемы управления безопасностью движения был сформирован на опыте отечественных разработок базовый вибродиагностический комплекс, достоинствами которого стали универсальность, дешевизна и простота обслуживания за счет применения только одного датчика - пьезоакселерометра (рис. 1).

1.2. Определение основных параметров компьютерной вибродиагностики.

Определение диапазонов частот дефектов

Методической основой систем вибродиагностики, принятых на Горьковской железной дороге,- является анализ низкочастотных спектров вибросмещений или виброускорений, полученных с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) процесса колебаний, записанного в одной (иногда двух) характерной точке агрегата. Такой точкой, например, для КМБ является букса колесной пары в хорошо доступном- для установки датчика вибрации месте, для электродвигателя точка над подшипниковым щитом и т.п линии связи о о усилитель датчик й 5 подшипник тяговый колесно-электродви- моторный гатель блок на стенде

АЦП компьютер колесно-моторный блок при текущем ремонте

Рис. 1. Одноканальная многофункциональная система вибродиагностики.

- Юг *

Так как время диагностики ограничено и процесс является случайным, то во время записи в нем могут не присутствовать наибольшие амплитуды на частотах, соответствующих тому или иному дефекту. Поэтому, по многочисленным экспериментам, время записи одного цикла было ограничено 10 сек. БПФ применяется к записи длительностью 1 сек. Таким образом, в каждом диапазоне частот, соответствующего тому или иному дефекту, набирается 10 амплитуд. К ним применяется метод статистической обработки (с учетом коэффициента Стьюдента), описанной в работе Касандрова В.Н. и Лебедева В.В. «Обработка результатов измерений», т.е. анализ спектров сводится к расчету наибольших, возможных амплитуд на частотах, соответствующих тому или иному дефекту.

Для успешной вибродиагностики очень важным обстоятельством является точное знание частоты, при которой надо искать повышение амплитуды смещения или ускорения. Так как частота вращения отдельного или установленного на объекте исследования электродвигателя в каждом случае имеет разные значения и в процессе диагностики может изменяться, то необходимо установить диапазоны, в пределах которых она может меняться. Это необходимо для того, чтобы в полученных спектрах найти диапазоны частот, соответствующие тому или иному дефекту. Имеется ряд работ, в которых даны формулы для расчета частоты колебаний подшипников и редукторов. Так, в работе Шубова И.Р. «Шум и вибрации электрических машин» для подшипников и редуктора частоты дефектов определяются по следующим формулам: при повреждении сепаратора

1 (1-сШ0)п

-*------------ (1).

2 60 и при повреждении ролика

Боп(1- (скозр/Бо)2)

----------------------- (2), боа при повреждении роликов (овальность и гранность)

1>огпк(1- (йЯ)о)2) ^ =------------------------------------------(3),

120с1 при повреждении группы роликов (по АО "ВАСТ") $р,=(п/6<Ю(гН) (4),

2=&к+п/60 (5),

6), при повреждении наружного кольца гпк(1-ЛТ>0)

5«=------------------------------(7),

120 при повреждении внутреннего кольца гпк(1+с1/Оо) {в=--------------- (8),

120 при волнистости наружного кольца пк(1-сШ0) 120 при волнистости внутреннего кольца кп(1+сШо) fввк=--------------------------(10),

120 при повреждении зубьев колеса редуктора

4=2,пк (11), где п - частота вращения в об/мин, ъ - число тел качения, с! - диаметр тел качения (роликов), мм, О0- расчетный средний диаметр, мм, - число зубьев колеса редуктора, к=1,2,3,.- номер гармоники.

Из анализа спектров следует также, что биение якоря электродвигателя может быть связано с неравномерностью магнитного поля. Частота в этом случае определяется числом полюсов и пазов якоря и вычисляется по следующей формуле: п 2р 1 п = ---*---*(к + -), (12)

120л: д д причем г/2р=к+1^ где 2р - число полюсов, ъ - число зубцов (пазов) якоря, дик- целые числа.

С помощью этих формул находятся частоты, соответствующие тому или иному дефекту. Однако их действительные значения отличаются от расчетных. Как показала обработка результатов измерений, включая измерения частоты вращения с помощью стробоскопа, отличие действительной частоты дефекта от расчетной составляет ±10%. Поэтому границами диапазонов служат частоты, полученные расчетом и умноженные на 0,9 и 1,1 соответственно. В последующем границы диапазонов уточняются по фактическим спектрам, полученным в ходе диагностики.

Одного знания частот, на которых следует искать увеличения амплитуд недостаточно. Необходимы критерии, с. которыми надо сравнивать амплитуду смещения или ускорения полученную при диагностике для суждения об исправности или наличии дефекта.

Определение допустимых значений амплитуд смещений и ускорений.

Наиболее сложной с методологической точки зрения является задача определения критериев, по которым можно судить об исправности того или иного узла. Теоретически, т.е. расчетным путем их установить невозможно, остается единственный путь - экспериментальный. Он заключается в статистической обработке многих измерений.

К накоплению необходимого для статистической обработки количества измерений возможны два подхода: накопление спектров с помощью переносной анализирующей аппаратуры фирмы Брюль и Къер или накопления спектров с помощью работающей системы вибродиагностики, в которой допускаемые значения параметров установлены в первом приближении расчетным путем. Расчетные значения допускаемых величин можно получить, например, по методам, предложенным Гусаровым A.A. т.6 справочника "Вибрации в технике".

В любом случае по спектрам или с помощью стробоскопа определяется частота вращения. По формулам, приведенным выше, определяются диапазоны частот дефектов, и внутри каждого из них берется наибольшая амплитуда. Необходимо провести измерения на нескольких десятках агрегатов, таким образом, для каждого диапазона накапливается достаточное для статистической обработки количество амплитуд.

Обработка полученных результатов измерений ведется с помощью специально разработанной программы, в которой исключение выбросов происходит по следующим критериям: шах <^ср аср- ^¡п

V. =------------- ИЛИ V —--------------------------(13) п-1)/п атах- наибольшее значение амплитуды, ага;п- наименьшее значение амплитуды, аср-а^ п - число амплитуд, ёа,2 Е-—. п-1

Если V будет больше утах, взятого из таблиц упомянутой работы Касандрова В.Н. и Лебедева В.В., для надежности равной 0,95, то такая амплитуда отбрасывается.

Допускаемое значение вычисляется по формуле: Адоп= асР+За, (14) где а- стандарт.

Таким образом, методика поиска дефекта, при котором превышаются допускаемые значения, заключается в следующем:

• запись процесса колебаний производится в течение 10 сек. с шагом по времени, необходимым для того, чтобы в спектре были бы частоты всех контролируемых агрегатов. Обычно это 488 мксек., т.е. в компьютер вводится 20480 дискретных амплитуд процесса (условный период составляет 1 сек.), т.е. частотный диапазон ограничен ~1000 Гц.

• число полученных спектров составляет -10,

• число амплитуд для каждого дефекта -10.

Затем проводится статистическая обработка, упомянутая выше. Полученная возможная амплитуда сравнивается с допускаемой. Если она превышает ее, то узел считается поврежденным и требует ремонта.

1.3. Состав вибродиагностического комплекса Система вибродиагностики подшипников на стенде

Анализ аварий и нештатных ситуаций подвижного состава показал, что в 50% случаев они связаны с повреждениями подшипников. Поэтому качество ремонта большинства агрегатов зависит от качества ремонта устанавливаемых в них подшипников.

Контроль качества их ремонта производится на специальном стенде, на котором приводится во вращение внутреннее кольцо подшипника, а наружное кольцо удерживается специальным зажимом. Однако визуально или на слух все возможные дефекты определить невозможно. Поэтому была разработана система вибродиагностики подшипников на стенде после ремонта. Она же служит и входным контролем.

На рис. 2 показана схема стенда для контроля подшипников. Для того, чтобы предотвратить появление паразитных частот в спектре подшипника, связанных с работой электродвигателя, приводящего во вращение головку с подшипником, электродвигатель устанавливается на отдельном фундаменте, не связанном со стендом. Вращение передается с помощью ремня.

Также обязательным условием для конструкции стенда является отсутствие подшипников качения у вращающегося стола. Это необходимо для того, чтобы вибрация подшипников вала не вносила в спектр контролируемого подшипника амплитуд на частотах, относящихся к его дефектам.

Перед установкой на стенд подшипники подвергаются мойке или ультразвуковой очистке на специальных агрегатах. Для записи вибропроцесса датчик вибрации устанавливается на наружное кольцо в определенной точке, а затем усиленный сигнал через АЦП вводится в зажим для наружного кольца подшипника испытываемым подшипник приводнои электродвигатель

Схема системы вибродиагностики подшипников

0.30

0.15 О

Ли " —— I.■•!• поврежд. ролика 1-ая : •гармоника — л м

4 У

I 'Шг А

1%М повржд.ролика 2-ая гармоника гь й II

50 100 150 200 Гц

Спектр амплитуд виброускорений подшипника с дефектом ролика

Рис.2 Установка контроля подшипников компьютер, который с помощью специальной программы выявляет следующие дефекты:

• повреждение сепаратора;

• дефект ролика;

• повреждение наружного кольца;

• повреждение внутреннего кольца.

Частота вращения стенда, на который устанавливается подшипник, п= 860 об/мин. В таблице 1 приведены результаты проверки указанного подшипника. Во втором диапазоне зафиксировано превышение допустимого значения ускорения, указывающего, что имеет место износ роликов. При разборке подшипника зафиксировано шелушение роликов.

Таблица 1

Наименование Частота, Ускоре- Допустим. диапа- дефекта Гц ние, м/с2 ускорение, зона м/с2

1 Сепаратор 9 0,118 0,154

2 Ролик (износ, трещина) 45 0,407 0,377 о о Ролик (износ, трещина) 83 0,350 0,732

4 Повреждение наружного 86 0,425 0,895 кольца

5 Повреждение внутреннего 126 0,248 1,640 кольца

6 Ролик (износ, трещина) 137 0,180 0,472

7 Перекос наружного кольца 171 0,162 0,562

8 Ролик (износ, трещина) 215 0,146 0,626

9 Износ внутреннего кольца 248 0,170 0,826

10 Износ наружного кольца 263 0,159 0,687

11 Износ внутреннего кольца 379 0,280 0,343

Система вибродиагностики электродвигателей электровозов

Следующей ступенью контроля с целью не допустить установку агрегатов, имеющих дефекты, на локомотив является контроль электродвигателей на стенде испытательной станции.

Для контроля качества ремонта тяговых и вспомогательных электродвигателей на стенде была разработана система вибродиагностики (рис. 3), основанная на анализе спектра виброускорений, так как нижний порог частот дефектов у них достаточно высокий.

Съем сигнала у электродвигателей производится в точке над подшипниковыми узлами, В случае контроля тяговых электродвигателей запись процесса виброускорений производится в точках над подшипниковыми узлами: со стороны коллектора и с противоположной стороны. Запись ведется в течение 10 е., и в компьютер значения виброускорений поступают с шагом по времени, равным 488 мке (2048 амплитуд за одну сек.). Контролю подлежат следующие параметры:

• биение якоря;

• перекос оси якоря (разбег оси якоря);

• повреждение ролика подшипника якоря;

• повреждение наружного кольца подшипника якоря;

• повреждение внутреннего кольца подшипника якоря;

• повреждение группы роликов подшипника якоря;

• волнистость колец подшипника якоря.

Спектры виброускорений тяговых двигателей имеют характерный вид и амплитуды ускорений на частотах, соответствующих дефектам, имеют большие по сравнению с окружающими амплитуды ускорений. На рис. 3 показан спектр виброускорений одного из тяговых электродвигателей. Следует отметить то обстоятельство, что амплитуды ускорений, соответствующие определенным дефектам, имеют разные значения при вращениях якоря двигателя в разные стороны. Это было учтено при назначении допускаемых значений амплитуд ускорений, приведенных в таблице 2. датчик вибрации

Схема системы вибродиа гностики электродвигателей биение ^якоря ! вслнцст9ст(> нар. кольца: .л .•.7 • . Л.

-•}.[. .).|.

I 1.1.1. УЛ1^" ЙШ

О 100 200 300 Гц

Спектр амплитуд виброускорений электродвигателя

Рис.3 Установка контроля электродвигателей на стенде

Таблица 2 диапазона. Частота, Гц Допускаемые ускорения, м/с^

Правое вращение Левое вращение

1 15-17 0,144 0,191

2 30-34 0,150 0,156

3 68-80 0,129 0,122

4 80-94 0,675 0,538

5 120-140 1,495 1,447

6 195-230 0,365 0,501

7 600-800 0,715 0,543

1-й диапазон соответствует биению якоря,

2-й диапазон соответствует разбегу оси якоря,

3-й диапазон соответствует повреждению ролика подшипника якоря,

4-й диапазон соответствует дефекту наружного кольца подшипника якоря,

5-й диапазон соответствует дефекту внутреннего кольца подшипника якоря,

6-й диапазон соответствует повреждению группы роликов подшипника якоря,

7-й диапазон соответствует волнистости колец подшипника якоря.

Вибродиагностика всех вспомогательных двигателей производится по одной программе, в которой нужно только указать вид двигателя.

Система вибродиагностики колесно-моторных блоков (КМБ) электровозов на стенде после ремонта

После того, как произведен контроль всех подшипников и тягового двигателя они монтируются в колесно-моторный блок.

Для "контроля качества ремонта колесно-моторных блоков после ремонта была разработана система их вибродиагностики на стенде (рис. 4).

КМБ на стенде датчик разъем лнния связи

Усилитель [-► O—t->-|

Схема вибродиагностики КМБ на стенде

I"'.:!. .1.

1 буксы ! !

1 " 1 . биение якоря - -А- ! vi. ".Л i

АМ. 11 ' Y внутр 1 у^ копьио Л ! I —

16 32 48 Гц

Спектр амплитуд перемещений КМБ

Рис.4 Установка вибродиагностики КМБ на стенде

В качестве параметров контроля были выбраны следующие параметры:

• биение колесной пары;

• разбег оси колесной пары;

• повреждение ролика подшипника буксы;

• повреждение наружного кольца подшипника буксы;

• повреждение внутреннего кольца подшипника буксы; « биение якоря электродвигателя;

• разбег оси якоря электродвигателя;

• неравномерность магнитного поля электродвигателя;

• повреждение сепаратора подшипника электродвигателя;

• повреждение ролика подшипника электродвигателя;

• повреждение наружного кольца подшипника электродвигателя;

• повреждение внутреннего кольца подшипника электродвигателя;

• повреждение колеса редуктора;

• повреждение шестерни редуктора.

В качестве контрольных параметров были выбраны перемещения. В таблице 3 приведены значения допускаемых значений перемещений для КМБ электровоза В Л-80° на стенде. Спектры для выборки максимальных амплитуд в указанных диапазонах получены с помощью усилителей фирмы Брюль и Къер, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) фирмы Ьсагс) и компьютера, в который была введена соответствующая программа.

Учитывая важность выходного контроля КМБ перед установкой его под локомотив, выбраковка проводилась довольно строго. Датчик устанавливается на буксу и прокрутка производится в обе стороны, а в сомнительных случаях запись может производиться с обеих сторон КМБ. Это позволяет выявлять недостатки ремонта КМБ и объективно оценивать его качество. За год был выявлен всего 1 неисправный из 92 проверенных КМБ. Это показывает, что качество ремонта КМБ электровозов ВЛ-80С в локомотивном депо Горький-Сортировочный достаточно высокое.

Таблица 3 диапазона Наименование дефекта Границы частот, Гц Доп. амплитуда мм

1 Биение колесной пары 2,8-3,6 0,0400

2 Разбег оси пары 5,7-7,2 0,0170

Биение якоря электродвигателя 11,4-14,3 0,0100

4 Наружное кольцо подшипника буксы 17,5-25,1 0,0175

5 Ролик подшипника буксы 21,2-27,6 0,0135

6 Внутреннее кольцо подшипника буксы 28,5-37,0 0,0040

7 Разбег оси якоря электродвигателя 42,7-53,9 0,0055

8 Ролик подшипника электродвигателя 57,0-71,6 0,0030

9 Наружное кольцо подшипника электродвигателя 64,9-84,5 0,0069

10 Неравномерность магнитного поля 83-108 0,0059

11 Внутреннее кольцо подшипника электродвигателя 97-126 0,0029

12 Повреждение редуктора 184-224 0,0017

13 Повреждение колеса редуктора 257-315 0,00062

14 Повреждение шестерни редуктора 485-630 0,00028

Система вибродиагностики колесно-моторных блоков (КМБ) электровозов при проведении текущих ремонтов.

КМБ состоит из тягового электродвигателя, редуктора и колесной пары. Основные неисправности в процессе эксплуатации связаны с дефектами подшипников буксы, подшипников электродвигателя, износом колеса или шестерни редуктора, а также люфтами в осях колесной пары и электродвигателя. Анализ спектров ускорений, скоростей, смещений и частоты вращения колес, при которой они получены, показал, что наиболее приемлемыми для анализа являются смещения, имеющие заметные в спектре амплитуды на низких частотах (до 20 Гц). Поэтому для анализа дефектов КМБ при проведении текущего ремонта были выбраны смещения. Анализ также показал, что при установке одного пьезометрического датчика вибрации на буксу, спектр амплитуд смещений записанного вибропроцесса содержит необходимую информацию для суждения о состоянии узлов КМБ, имеющих вращающиеся детали. Для надежности определения механического состояния КМБ производится прокрутка в обе стороны, и для оценки его состояния берутся наибольшие значения. Кроме того в необходимых или сомнительных случаях записи ведутся с обоих букс колесной пары. На рис. 5 показан момент проведения вибродиагностики КМБ электровоза ВЛ-80С.

Для-суждения о техническом состоянии КМБ для контроля были выбраны те же параметры, что и при контроле на стенде:

• биение колесной пары;

• разбег оси колесной пары;

• повреждение ролика подшипника буксы;

• повреждение наружного кольца подшипника буксы;

• повреждение внутреннего кольца подшипника буксы;

• биение якоря электродвигателя;

• разбег оси якоря электродвигателя;

• неравномерность магнитного поля электродвигателя;

• повреждение сепаратора подшипника электродвигателя;

• повреждение ролика подшипника электродвигателя;

• повреждение наружного кольца подшипника электродвигателя;

• повреждение внутреннего кольца подшипника электродвигателя;

• повреждение колеса редуктора;

• повреждение шестерни редуктора.

Схема системы вибродиагностики КМБ при проведении ТР-1

Рис, 5 Установка вибродиагностики КМБ при проведении ТР-1

В таблице 4 приведены допускаемые значения перечисленных параметров. На первом этапе создания системы вибродиагностики допускаемые значения определялись на основе анализа большого количества спектров вибросмещений, полученных с помощью переносной аппаратуры фирмы Брюль и Къер. В дальнейшем, по мере накопления базы данных, допускаемые значения уточнялись.

Таблица 4 диапазона Наимен"*>янИе дефекта Границы частот, Гц Допустимая амплитуда, мм

1 Биение колесной пары 3,1-4,33 0,0400

2 Разбег оси колесной пары 6,2-8,66 0,0170 3 Повреждение сепаратора 8,75-10,85 0,0050

4 Биение якоря электродвигателя 12,4-17,4 0,0100

5 Повреждение ролика буксы 19,0-30,3 0,0175

6 Повреждение наружного кольца 23,0-33,3 0,0135

7 Разбег оси якоря 31,0-44,7 0,0040

8 Повреждение внутреннего кольца 46,5-65,0 0,0055

9 Повреждение ролика подшипника электродвигателя 62,0-86,6 0,0030

10 Повреждение наружного кольца 70,5-97,0 0,0069

11 Неравномерность магнитного поля 90-130 0,0059

12 Повреждение внутреннего кольца 105-147 0,0029

13 Повреждение редуктора 203-263 0,0017

14 Повреждение колеса редуктора 264-381 0,00062

15 Повреждение шестерни редуктора 528-762 0,00028

Система вибродиагностики колесно-моторных блоков (КМБ) тепловозов при проведении текущих ремонтов.

Основной предпосылкой к созданию систем компьютерной диагностики колесно-моторных блоков тепловозов были участившиеся в последнее время аварии, выводившие из эксплуатации тепловозы на пассажирских линиях и при перевозке грузов.

Анализ работы парка тепловозов Горьковской железной дороги показал, что количество внеплановых ремонтов тепловозов, связанных с повреждениями тяговых электродвигателей, букс колесной пары и моторно-осевых подшипников, составило 49%. Это те агрегаты, которые могут проходить вибродиагностику и может определяться их фактическое состояние при проведении текущего ремонта. Введение вибродиагностики колесно-моторных блоков тепловозов ЧМЭ-3 и подшипников, входящих во все перечисленные агрегаты, в локомотивном депо Горький-Сортировочный привело к тому, что процент неисправных тепловозов в этом депо снижен на 59% по сравнению со средним по дороге и является лучшим среди всех локомотивных депо дороги. Количество порч и неисправностей на 1 млн. км пробега этих тепловозов составляет 46% от среднего по дороге и является наименьшим по сравнению с другими депо дороги. В результате пробег этих тепловозов по этому депо за 1999 год составил 4,24 млн. км, ближайший лучший показатель по локомотивному депо Лянгасово составил 2,45 млн. км. Эти факты показывают, что внедрение вибродиагностики приводит к улучшению показателей работы локомотивных депо по тепловозам.

На Горьковской железной дороге эксплуатируется значительное число тепловозов (ЧМЭЗ, ТЭ10, М62), которые проходят текущий ремонт в локомотивных депо. Во время прохождения текущего ремонта производится контроль механических параметров КМБ. Конструкция КМБ тепловозов существенно отличается от КМБ электровозов. Для контроля КМБ тепловозов была разработана система вибродиагностики, которая также использует анализ спектра вибросмещений, и контролирует следующие параметры: • биение колесной пары;

• несоосность подшипников колесной пары;

• биение якоря электродвигателя; с повреждение ролика подшипника буксы;

• повреждение наружного кольца подшипника буксы;

• разбег оси якоря электродвигателя:::

• повреждение внутреннего кольца подшипника буксы;

• повреждение ролика подшипника электродвигателя;

• повреждение наружного кольца подшипника электродвигателя;

• неравномерность магнитного поля электродвигателя;

• повреждение внутреннего кольца подшипника электродвигателя;

• повреждение редуктора (перекос);

• повреждение колеса редуктора;

• повреждение шестерни редуктора.

При проведении вибродиагностики КМБ тепловозов включение тягового двигателя для поддержания стабильных оборотов производится через специальный тиристорный преобразователь. В противном случае для различных тепловозов обороты могут существенно отличаться (почти в два раза). Поврежденным КМБ считается в том случае, когда какой-либо из значащих критериев превысит предельную величину или два критерия по одному и тому же агрегату превысят норму, но будут меньше предельных.

Таким образом, вибродиагностика позволяет выявлять неисправности и делать заключение о работоспособности узлов КМБ тепловозов, не задерживая локомотивы надолго в депо, и отказаться от примитивных методов контроля их исправности.

Анализ вибрации с помощью виброанализирующей аппаратуры фирмы Брюль и Къер (Дания) показал, что при установке одного пьезометрического датчика вибрации на буксу тепловоза, также как и на электровозах, спектр амплитуд смещений записанного вибропроцесса содержит необходимую информацию для суждения о состоянии узлов КМБ, имеющих вращающиеся детали. На рис. 6 показан спектр амплитуд смещений, полученный с буксы тепловоза № 6681 с 0 до 130 Гц, а на рис. со 140 до 285 Гц.

-3 мм*10

Рис. 6. Часть спектра колебаний буксы тепловоза (130 Гц)

-S мм*10 пересопряжение; колес зубья шестерни зубья колеса 2-ая гар. ш 9 .•.'тте .vm-';-/^.

110 150 200 250 Гц

Рис. 7. Часть спектра от 110 до 285 Гц с буксы тепловоза

На рис. 6 на частоте 9 Гц хорошо виден пик, соответствующий частоте биения якоря, что также позволяет определять число оборотов внутри программы. Остальные пики, как показано на приведенном спектре, так же хорошо идентифицируются. На рис. 7 показано продолжение спектра в зоне более высоких частот, где также очень хорошо идентифицируются частоты различных дефектов.

В буксовом узле тепловоза используются подшипники типа 3534, имеющие следующие расчетные данные:

• средний диаметр <10=245 мм;

• диаметр тел качения (роликов) ск=36 мм;

• число тел качения п1= 18;

• угол контакта тел качения с кольцом а=21°;

• частота вращения п=82-142 об/мин.

Расчет частот дефектов этого подшипника по формулам (1-12) приведен в таблице 5. Таблица 5 п/п Наименование дефектов 1-я гарм. 2-я гарм. 3-я гарм. Примечание

1 Износ сепаратора 0,6-1 0,8-1,4 - В Гц

2 Повреждение ролика 9-16 18-32 28-47

3 Повреждение наружного кольца 11-18 21-37 32-55

4 Повреждение внутреннего кольца 14-24 28-49 43-73

5 Повреждение группы роликов 12-21 15-26 25-43

Аналогичные расчеты по подшипникам тягового электродвигателя 8Н32424 и 8Н62318, имеющих соответственно следующие данные:

• средний диаметр сЮ=215 мм, ё0=140 мм;

• диаметр тел качения <11=45 мм, (11=25 мм;

• число тел качения п1=13, п1=14;

• частота вращения п=420-720 об/мин приведены в таблицах 6 и 7:

Таблица 6 п/п Наименование дефектов 1-я гарм., Гц 2-я гарм., Гц 3-я гарм., Гц

1 Износ сепаратора 3-5 4-7

2 Повреждение ролика 32-55 64-110 96-164

3 Повреждение наружного. Кольца 36-62 72-123 108-165

4 Повреждение Внутреннего кольца 55-94 110-189 165-283

5 Повреждение группы роликов 43-74 59-102 91-156

Таблица 7 п/п Наименование дефектов 1-я гарм., Гц 2-я гарм., Гц 3-я гарм., Гц

1 Износ сепаратора 3-5 4-7

2 Повреждение ролика 38-65 76-130 114-195

3 Повреждение наружного кольца 40-69 80-138 121-207

4 Повреждение Внутреннего кольца 58-99 116-198 173-297

5 Повреждение группы роликов 62-106 47-81 98-168

Расчет частот дефектов редуктора приведен в таблице 8.

Таблица 8

NN п/п Наименование дефектов Диапазон частот, Гц Примечание

1 Пересопряжение колес редуктора 125-155

2 Повреждение колеса редуктора 105-180

3 Повреждение шестерни редуктора 532-912

Анализ результатов расчета диапазонов частот показал, что разделить частоты дефектов подшипников тягового двигателя практически невозможно, поэтому при наличии дефекта в том или ином подшипнике в программе не будет указываться какой это подшипник. Это можно определить, если это необходимо, после выкатки КМБ или разборки электродвигателя.

Таким образом, для диагностики КМБ тепловоза ЧМЭЗ назначаются диапазоны частот, приведенные в таблице 9.

Таблица 9

Наименование дефекта Диапазон п/п частот, Гц

1 Биение колесной пары 1-3

2 Разбег оси колесной пары 3-6 о э Биение якоря 7-12

4 Ролик подшипника буксы 13-15

5 Наружное кольцо подшипника 16-18 буксы

6 Внутреннее кольцо подшипника 19-21 буксы

7 Разбег оси якоря 14-24

8 Ролик подшипника электродвигателя 54-60

9 Наружное кольцо подшипника 61-76 электродвигателя

10 Внутреннее кольцо подшипника 77-98 электродвигателя

11 Пересопряжение колес редуктора 125-155

12 Износ зубьев колеса редуктора 105-180

13 Износ зубьев шестерни редуктора 210-360

Порядок проведения вибродиагностики колесно-моторных блоков тепловозов при выполнении текущего ремонта предусматривает минимальное время на эту операцию. Последовательность операций следующая: производится последовательная прокрутка в обе стороны всех шести КМБ, при которой в течение 10 сек. с одной из букс записываются амплитуды колебаний, т.е. время записи менее 10 мин. С каждого КМБ запись в компьютер делается в отдельные файлы. После чего вызывается программа вибродиагностики для последовательной непрерывной обработки всех файлов. По результатам диагностики мастеру выдается справка с указанием возможных повреждений и дается заключение о том, надо ли выкатывать какой-либо КМБ. Обработка записей программой построена по тому же принципу, что и КМБ электровоза.

2. Мониторинг подвижного состава при ремонте и эксплуатации -основа управления безопасностью движения

2.1. Программное обеспечение

Программное обеспечение должно состоять из трех частей, обеспечивающих оцифровку сигналов в депо, обработку информации в диагностическом центре и сопоставление в центре управления безопасности полученной информации с виброхарактеристиками, снимаемыми с тягового состава при движении поезда.

Первая часть программного обеспечения должна обеспечивать:

- оцифровку сигналов в соответствии с установками, передаваемыми из диагностического центра — продолжительность записи сигнала, частота оцифровки, маршрут записи, режим записи (параметры, устанавливаемые на усилителе заряда); запись в файл идентифицирующей информации (тип и номер диагностируемого блока, направление вращения при диагностике и т.д.);

-передачу в диагностический центр оцифрованных сигналов и идентифицирующей информации;

- прием результатов диагностики, их распечатку;

- просмотр базы данных результатов диагностики по запросу.

Вторая часть должна обеспечивать:

- прием и обработку оцифрованных сигналов;

- визуализацию записанных сигналов;

- визуализацию спектра записанных сигналов;

- контроль правильности проведения процедуры записи сигналов;

- калибровку систем диагностики в депо;

- графическое представление результатов диагностики;

- формирование справки о результатах диагностики;

-передачу результатов обработки в депо;

- ведение базы данных по результатам обработки;

-диагностику состояния подшипников качения 4-х типов, двигателей на стенде 2-х типов, КМБ на стенде и под локомотивом для электровозов ВЛ80, ВЛ60, тепловозов ЧМЭЗ и 2ТЭ10;

- адаптацию системы при подключении новых депо, расширении номенклатуры диагностируемых узлов, применению новых программам диагностики;

- графическое представление трендов результатов диагностики отдельных узлов;

- распечатку результатов обработки;

-синхронизацию процесса обмена информацией с первой частью программного обеспечения.

Третья часть должна обеспечивать:

- прием результатов второй части программного обеспечения;

- получение и обработку информации с бортовых систем вибродиагностики локомотивов и ведение непрерывного сопоставления;

-отслеживание градиента изменения технических характеристик контролируемых КМБ в реальном масштабе времени и, при необходимости, выдавать управляющие .воздействие на режим движения ~ тягового состава.

2.2. Основной алгоритм программы

В соответствии с принятой методикой диагностики подбирается необходимая аппаратура. Так как сигнал с датчика пропорционален ускорению, то для того, чтобы получить смещение необходимо полученный сигнал дважды проинтегрировать. Эта операция обычно выполняется непосредственно в усилителе. Наиболее надежными и точными являются интегрирующие усилители типа 2611 и 2635 фирмы Брюль и Къер. Эти усилители в комплекте с датчиками вибрации были выбраны в качестве измерительной части системы вибродиагностики. Однако в настоящее время отечественной промышленностью выпускаются усилители с аналогичными возможностями.

Для преобразования непрерывного сигнала, идущего от усилителя, в дискретные значения, на входе в компьютер устанавливается аналогоцифровой преобразователь (АЦП). Шаг дискретизации по времени ( устанавливается в соответствии с возможностями компьютера (объема памяти и быстродействия). Максимальный шаг по времени составляет 488 мксек, т.е. максимальная частота, доступная для анализа, ограничивается ~1 кГц. Современные компьютеры позволяют уменьшить шаг по времени до 122 мксек, что составляет 8192 ординаты на I сек. и расширяет спектр до ~ 4 кГц. Расширение спектра позволяет включить в анализ дефекты, имеющие частоты, величина которых 1,5-2 кГц и выше. Для приведения амплитуд к метрической мере (мм) необходимо ввести коэффициент перевода, на который надо умножить или поделить амплитуды, записанные с АЦП, чтобы они измерялись в мм. Определение коэффициента производится с помощью калибровочного вибростенда типа 4294 фирмы Брюль и Къер или калибратор АТ01 или АТ02 фирмы "01оЬаТе51", на которые устанавливается измерительный акселерометр, подключенный к усилителю, а сигнал с него передается по измерительной трассе на АЦП в компьютер. Частота калибровки 159,2 Гц, амплитуда ускорения 10м/с2, смещения 0,01 мм. Следовательно, в калибровочном спектре на частоте 159,2 Гц амплитуды ускорения или смещения соответствуют указанным величинам, и по ним определяется масштаб. Порядок расчетных действий определяется программой, схема, которой приведена на рис. 8. С момента ее запуска все действия, включая выработку заключения, происходят без участия человека. Исходными данными для расчета служат файлы, в которых записаны сигналы акселерометра, усиленные и превращенные в дискретные числовые значения с помощью АЦП. При вращении в разные стороны запись будет произведена в два файла, и каждый файл имеет свое имя и соответствует какой-либо буксе электровоза или агрегату, если он проходит испытания на стенде. Обработка всех файлов производится непрерывно, и заключение выдается в одной справке по каждой буксе или агрегату. Так, например, при контроле подшипников на стенде могут быть записаны показания с десяти подшипников (если в обе стороны, то 20 файлов) того или иного типа, которые будут обработаны, и по каждому подшипнику будет выдано заключение.

2.3. Принципы построения мониторинга при ремонте подвижного состава.

За основу построения мониторинга при ремонте подвижного состава выбирается подшипник буксового узла, как узел, проходящий через все технологические операции ремонта и сборки колесно-моторного блока и имеющий наиболее развитое вибродиагностическое информационное поле. За контрольные параметры, которые будут проверяться на всех

Рис. 8. Блок-схема алгоритма вибродиагностики последующих операциях после диагностики подшипников, приняты следующие дефекты:

• повреждение сепаратора;

• дефект ролика;

• повреждение наружного кольца;

• повреждение внутреннего кольца.

Если после проведения вибродиагностики электродвигателей виброхарактеристики подшипников превосходят допустимый уровень, или отличаются от первоначальных величин более, чем на 20%, то операция сборки электродвигателей должна быть повторена.

При контроле колесно-моторных блоков на стенде помимо вибродиагностики подшипников добавляется контроль биения якоря, перекоса оси якоря и повреждения ролика подшипника якоря. В этом случае, также как и в предыдущем, если эти параметры превосходят допустимые величины или отличаются более чем на 20% от первоначальных параметров, то операция сборки колесно-моторных блоков повторяется.

Такой принцип мониторирования выполнения операций при сборке колесно-моторных блоков позволяет резко сократить попадание на эксплуатацию потенциально ненадежных узлов, а большой статистический материал дал возможность выбрать закритический процент превышения первоначальных виброхарактеристик у подшипника и других узлов равным 20% (рис.9).

Внедрение такого принципа мониторинга выполнения технологических операций позволило резко улучшить качество выполнения технологического процесса (таб. 10)

Рис. 9. Зависимость качества ремонта от выбранной величины отклонений амплитуды от первоначальной.

Таблица 10. Анализ работы системы вибродиагностики в ТЧ-6 за 8 месяцев 2001 года

Узел Всего продиагнос-тировано Забраковано Диагноз подтвердился Оказались годными из числа забракованных % выявления брака

Шт. Шт. % Шт. % Шт. % %

Подшипники ВЛ-80 мял 645 69 11 68 98,5 1 1,4 100

Подшипники ЧМЭ-424 262 90 34,3 88 97,7 2 2,2 100

Подшипники ЧМЭ-318 243 90 37 90 100 0 0 100 тэд Электровоза 498 51 10,2 46 90,1 5 9,8 100

КМБна стенде электровоз 370 0 0 0 100

КМБ под электровозом 2622 4 0,1 4 100 0 0 100

КМБ под тепловозом 2127 6 0,2 6 100 0 0 100

2.4. Система мониторинга подвижного состава при движении поезда

Проведенные исследования показали, что контроль механического состояния колесно-моторных блоков электровозов и тепловозов на ходу поезда возможен. Однако решение этой задачи намного сложнее контроля колесно-моторных блоков в условиях локомотивного депо.

Прежде всего, необходимо было установить перечень дефектов, жизненно важных для колесно-моторных блоков во время движения. Анализ результатов вибродиагностики во время проведения ремонтов показал, что при контроле технического состояния на ходу, во избежание частых срабатываний системы, достаточно контролировать следующие параметры:

• дефекты роликов подшипника буксы,

• дефекты внутреннего кольца подшипника буксы,

• дефекты наружного кольца подшипника буксы,

• дефекты роликов подшипника тягового электродвигателя,

• дефекты внутреннего кольца подшипника тягового электродвигателя,

• дефекты наружного кольца подшипника тягового электродвигателя,

• перекос или пересопряжение колес редуктора,

• износ или повреждение зубьев колеса редуктора,

• износ или повреждение зубьев шестерни редуктора.

Таким образом, контролю подлежат 9 параметров. Для контроля за техническим состоянием колесно-моторных блоков на ходу был выбран спектр виброускорений, так как выбранные параметры имеют частоты, на которых виброускорения хорошо заметны. Нагруженность колесно-моторных блоков на ходу много выше, чем при контроле во время ремонта. Запись ускорений ведется с помощью вибродатчиков, устанавливаемых на буксы колесных пар колесно-моторных блоков. На рис. 10 показана схема бортовой системы контроля колесно-моторных блоков тепловоза.

Рис. 10. Схема контроля колесно-моторных блоков на ходу.

1-акселерометр; 2-коммугатор; 3-вычислительное устройство; 4-сигнализатор.

Величина амплитуд виброускорений в спектре много больше, но в нем появляется множество амплитуд, затеняющих амплитуды, соответствующие дефектам. Для избавления от паразитных частот параллельно с традиционным анализом проводился анализ апмлитудно-частотной спектральной плотности мощности. Сравнительные спектры, полученные по одним и тем же записям ускорений, приведены на рис. 11 спектр виброускорений и на рис. 12 спектральная плотность мощности.

Как показал анализ записей виброускорений, сделанных на различных скоростях движения, диапазон скоростей, в котором лучше всего производить контроль, лежит в пределах 60. .80 км/час.

1,0 2 м/с

0,5

Ы! ш

100 200 300 Гц

Рис. 11. Спектр ускорений колесно-моторного блока электровоза на ходу.

15

1С л Ааа ¡иЛМ -> 4 1д

100

200

ГЦ

Рис. 12. Спектральная плотность мощности ускорений колесно-моторного блока на ходу.

Для расчета допустимых значений выбранных параметров были произведены измерения на различных скоростях более 50 КМБ. Измерения проводились с помощью виброизмерительной аппаратуры фирмы Брюль и Къер , в состав которой входили вибродатчик типа 4370, усилитель заряда типа 2635 и измерительный магнитофон типа 2005. Записи процесса вибрации с буксы электровоза на ходу, в виде изменения виброускорений во времени, для анализа через АЦП вводились в компьютер. Затем с помощью БПФ процесс преобразовывался в спектр виброускорений. В каждом из диапазонов, соответствующих дефектам, выбирается наибольшая амплитуда и записывается в файл, соответствующий этому диапазону. Затем результаты по каждому диапазону со всех букс подвергались статистической обработке. Результаты обработки и расчетов сведены в таблицу 11.

Таблица 11.

Дефект Частоты, Гц Допустимое ускорение, м/с2

1 Повреждение ролика подшипника буксы 26-32 3,366

2 Повреждение наружного кольца подшипника буксы 32-39 4,500

3 Повреждение внутреннего кольца подшипника буксы 40-59 3,453

4 Повреждение ролика подшипника электродвигателя 67-78 2,614

5 Повреждение наружного кольца подшипника электродвигателя 88-111 1,858

6 Повреждение внутреннего кольца подшипника электродвигателя 142-157 1,274

7 Пересопряжение колес редуктора 240-265 2,402

8 Повреждение колеса редуктора 350-380 2,000

9 Повреждение шестерни редуктора 825-870 1,370

Возможны два варианта контроля колесно-моторных блоков электровозов на ходу:

• снятие сигнала с буксы электровоза при проходе мимо контрольного поста и передаче по радио сигнала с буксы;

• контроль осуществляется бортовым комплектом аппаратуры и результаты выдаются машинисту в виде светового сигнала.

В первом случае на электровоз устанавливаются: датчики с предусилителями и передатчик, а приемник и анализирующая аппаратура устанавливается в контрольном посте. Во втором случае на каждый электровоз устанавливаются датчики с предусилителями, АЦП, компьютер и световой сигнализатор.

Схема с контрольным постом может быть реализована только в том случае, если успешно завершатся испытания приемо-передаточной аппаратуры. Она годится для контроля обычных электровозов, но не годится для скоростных поездов.

Для скоростных поездов нужна бортовая аппаратура, дающая информацию непрерывно для машиниста, который в случае возникновения неисправности может принять меры немедленно.

Схема бортовой системы контроля механических параметров колесно-моторных блоков электровозов на ходу приведена на рис. 13.

В качестве датчиков применяются датчики отечественного производства с предусилителями. Они устанавливаются на каждую буксу электровоза с одной стороны. Сигнал с них поступает на согласующее устройство при его переходе с предусилителя на восьмиканальный АЦП, затем с АЦП в компьютер.

На рис. 14 показана схема обработки сигнала в компьютере.

Управляющий блок программы выполняет следующие функции:

• подключает к АЦП поочередно датчики вибрации с каждой из букс и дает команду на запись в течение 10 сек. в отдельный файл данных с каждой буксы;

• включает программу, содержащую БПФ для расчета 10 спектров виброускорений, по спектру определяется скорость вращения колесной пары и электродвигателя, затем расчитываются диапазоны частот,

Датчики вибрации с предусилителем

Рис. 13 Схема системы контроля колесно-моторных блоков на ходу поезда.

Рис. 14. Блок-схема управляющей программы вибродиагносгики КМБ при движении поезда

47 содержащие дефекты, и в каждом из них определяется возможная наибольшая амплитуда, которая сравнивается с допустимой, и делается заключение о техническом состоянии подшипников буксы, тягового электродвигателя и редуктора; • включает соответствующий техническому состоянию цвет светового сигнализатора-зеленый-все в порядке, желтый - будь внимателен агрегат близок неисправности, красный - агрегат неисправен необходимо идти в ближайшее локомотивное депо.

Таким образом, оперативно обеспечивается безопасность движения электровоза.Виброинформация, полученная при движении локомотивов с колесно-моторных блоков, непрерывно поступает и анализируется в диагностическом центре, а также сопоставляется с виброинформацией, полученной при проведении последнего текущего ремонта данного колесно-моторного блока, что позволяет определять не только его техническое состояние в реальном масштабе времени, но и градиент деградации узлов, наиболее ответственных за безопасность движения. Обладая всей этой информацией, центр управления безопасностью движения выдает необходимые управляющие воздействия на порядок ведения контролируемых железнодорожных составов (рис. 15).

Щшшёшшзэжй

Виброакустическая система контроля подшипников локомотивов

Виброакустическая система контроля тяговых двигателей на стенде

Виброакустическая система контроля КМБ на стенде

Виброакустическая система контроля

КМБдрн„ проведении ТР-1

Ж® ищи /д

Рис. 15. Схема управления безопасностью движения 49

Заключение

В данной работе впервые созданы основы мониторинга ремонта и эксплуатации подвижного состава, который позволит в реальном масштабе времени активно влиять на обеспечение безопасности перевозок. Проведенные исследования позволили получить следующие основные результаты:

1. Разработаны принципы и многозвенная система сквозного контроля качества ремонтного цикла подвижного состава (мониторирование технологического цикла ремонта) на базе разработанного вибродиагностического комплекса.

2. Разработаны программа и аппаратная часть для мониторинга технического состояния подвижного состава при движении поезда путем создания сложного трехуровнего алгоритма получения, обработки и принятия решения по полученным вибропараметрам узлов и механизмов, ответственных за безаварийную эксплуатацию подвижного состава.

3. Разработана система мониторинга подвижного состава на основе анализа виброхарактеристик, снимаемых с движущегося подвижного состава в реальном масштабе времени.

4. Разработаны принципы организации управления безопасностью движения.

50

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Основные параметры компьютерной вибродиагностики локомотивов и грузовых вагонов. ДЦИР, Н.Новгород, 2001 г.

2. Принципы мониторинга ремонта и эксплуатации подвижного состава. ДЦИР, Н.Новгород, 2001 г.

3. Система мониторинга подвижного состава при движении поезда. ДЦИР, Н.Новгород, 2001 г.

4. Вибродиагностические комплексы для электровозов и тепловозов. ДЦИР, Н.Новгород, 2001 г.