Система беспроводного контроля нагрева букс пассажирского вагона

Система беспроводного контроля нагрева букс пассажирского вагона

Реферат

Изобретение относится к области средств рельсового транспорта, а именно подвижного состава рельсового транспорта, и может быть использовано для контроля состояния подвижного состава рельсового транспорта, в том числе пассажирских вагонов, вагонов метро, трамваев и других рельсовых транспортных средств, именно, температурного режима букс.

Известно (SU, авторское свидетельство 527328) устройство контроля температуры буксы вагона, содержащее контактный датчик температуры, размыкающий контакт которого включен между одним из выводов возвратной обмотки дистанционного переключателя и положительным полюсом источника питания, указатель аварии, подключенный к источнику питания через замыкающий контакт дистанционного переключателя, полупроводниковые триоды прямой проводимости, резисторы и конденсаторы. Размыкающий контакт дистанционного переключателя включен между одним из выводов сигнальной обмотки и дистанционного переключателя и положительным полюсом источника питания. Эммитер - коллекторные переходы триодов включены между выводами соответствующих обмоток дистанционного переключателя и отрицательным полюсом источника питания. База одного из триодов подключена к точке соединения сигнальной обмотки дистанционного переключателя и через параллельно включенные один из резисторов и конденсатор - к отрицательному полюсу источника питания, а база другого триода подключена к точке соединения возвратной обмотки дистанционного переключателя с размыкающим контактом датчика температуры и через другой резистор - к отрицательному полюсу источника питания.

Недостатком известного устройства следует признать непригодность его к оперативному контролю температуры буксы, т.е. невозможность предугадывания аварии.

Известно также (SU, авторское свидетельство 929484) устройство автоматического контроля перегрева букс. Известное устройство содержит термодатчики, установленные в колесных буксах и подключенные к источнику питания через резисторы и к пороговому элементу, выходной транзистор, в коллекторную цепь которого включены элементы сигнализации, и разделительные диоды. Также оно снабжено дополнительными пороговыми элементами, элементом ИЛИ и элементом памяти, подключенным к коллектору выходного транзистора через разделительный диод. Выходы первого дополнительного и порогового элементов через элемент ИЛИ подключены к базе выходного транзистора, один вход первого дополнительного порогового элемента соединен с термодатчиками, а другой - с источником опорного напряжения и с входом второго дополнительного порогового элемента, выход которого соединен с управляющим входом элемента памяти.

Недостатком известного устройства также следует признать непригодность его к оперативному контролю температуры буксы, т.е. невозможность предугадывания аварии.

Известна (RU, патент 53253) система диагностики электропоезда, содержащая датчик, воспринимающий рабочий параметр буксового узла и/или тягового редуктора, устройство индикации и измерительное устройство, электрически связанное с выходом датчика и с входом устройства индикации, при этом измерительное устройство выполнено с возможностью сравнения значения получаемого от датчика рабочего параметра буксового узла и/или тягового редуктора с пороговым значением этого рабочего параметра для выдачи сигнала на устройство индикации при превышении рабочим параметром порогового значения. При этом каждому буксовому узлу и/или тяговому редуктору соответствует свой отдельный датчик, который расположен на электропоезде, причем измерительное устройство выполнено с возможностью передачи, вместе с сигналом о превышении рабочим параметром порогового значения, информации о буксовом узле и/или тяговом редукторе, в котором это превышение зафиксировано, а устройство индикации выполнено с возможностью индикации этой информации.

Недостатком известной системы следует признать отсутствие возможности оперативной передачи информации проводнику вагона.

Известно (RU, патент 53254) устройство для дистанционного контроля температурного состояния букс подвижного состава, включающее корпус и расположенные в нем датчик температуры, электронную метку, выполненную с возможностью передачи информации на приемники электромагнитного излучения, распложенные вдоль следования подвижного состава, при этом датчик температуры связан с электронной меткой, которая содержит кодер, соединенный через модулятор с приемопередающей антенной. Датчик температуры выполнен на основе цифровой микросхемы, приемник электромагнитного излучения снабжен блоком согласования, соединенным с аппаратурой контроля температуры букс Диск или КТСМ, а электронная метка содержит коды типа подшипника и типа смазки.

Недостатком известной системы следует признать отсутствие возможности оперативной передачи информации проводнику вагона.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства можно признать (RU, патент 2220866) устройство для дистанционного контроля температурного состояния букс транспортных средств. Известное устройство содержит электронную метку, выполненную с возможностью дистанционной передачи информации на напольные устройства, размещенные вдоль следования транспортных средств, при этом электронная метка размещена внутри чашеобразного элемента, закрепленного одним из болтов, предназначенных для крепления крышки к буксе, и с использованием двух электропроводных документов, которые подключены к цепи задания кода сигнала, передаваемого электронной меткой, связана с термодатчиком, который размещен во внутренней осевой полости этого же болта. Термодатчик включает корпус, выполненный в виде тонкостенного трубчатого элемента, внешней боковой поверхностью плотно прилегающего к боковой поверхности внутренней полости упомянутого болта. Внутри корпуса термодатчика размещены втулка из электроизоляционного материала, в которой выполнены сквозные каналы для размещения электропроводных элементов от электронной метки, плавкая перемычка, выполненная из электропроводного материала с задаваемой температурой плавления, слой парафина, причем плавкая перемычка размещена между оголенными от изоляции концами электропроводных элементов и непосредственно контактирует с ними и со слоем парафина.

Недостатком известного технического решения следует признать недостоверность полученной информации из-за зависимости генерированного устройством сигнала от температуры внешней среды, что вводит ошибку в измерение температуры буксы. Кроме того, известное устройство не пригодно для определения начальной стадии разогрева буксы, на которой еще возможно предупреждение создания аварийной ситуации.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемой конструкции, состоит в обеспечении возможности оперативного контроля состояния буксы.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого устройства, состоит в предупреждении аварий подвижного состава рельсового транспорта из-за неисправности букс.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную систему беспроводного контроля нагрева букс. Разработанная система содержит два беспроводных датчика температуры букс, имеющих по внутренней антенне, каждый из которых установлен на одной из букс на каждой колесной паре. Кроме того, система содержит не менее одного приемника, установленного на внешней поверхности корпуса вагона, также содержащего внутреннюю антенну. Указанный приемник по двухпроводной связи подключен к блоку контроля и индикации, установленному в служебном купе проводника вагона, а по радиоканалу - к мобильному регистратору, носимому проводником и выполненному с возможностью регистрации параметров, выдаваемых беспроводными датчиками температуры букс. Указанные параметры содержат уникальный код датчика, однозначно характеризующий и контролируемую буксу, температуру буксы и, в предпочтительном варианте реализации, количество и температуру смазки в буксовом узле. Использование проводной связи между приемниками и блоком контроля и индикации упрощает реализацию указанного блока контроля и индикации, поскольку снимает ограничение - регистрировать информацию только от «своего» вагона. Блок контроля и индикации может быть выполнен с возможностью осуществления обработки и отображения информации, передаваемой беспроводными датчиками температуры букс своего вагона при одновременном обеспечении аварийной сигнализации с последующей выдачей сигнала в систему контроля безопасности и связи пассажирского поезда. Блок контроля и индикации предпочтительно выполнен с возможностью выдачи радиосигнала в систему контроля безопасности и связи пассажирского поезда, но возможен и вариант выполнения с использованием проводной связи. Для отсутствия возможности регистрации сигналов «чужих» беспроводных датчиков температуры букс, т.е. не приписанных к данному приемнику, желательно, чтобы приемопередающие устройства были выполнены с возможностью работы с сигналом с мощностью не свыше 1 мВт. Это практически устраняет возможность ложных срабатываний из-за регистрации двумя приемниками сигнала о превышения температуры от одного беспроводного датчика температуры буксы. Для подключения разработанной системы к общей системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда в предпочтительном варианте разработанная система содержит соответствующий интерфейс. Также в предпочтительном варианте реализации разработанная система может быть выполнена с возможностью установки дополнительных беспроводных датчиков состояния, предназначенных для контроля рабочих параметров узлов и агрегатов, контроля схода колесных пар с рельс, датчиков вибраций, а также датчиков состояния технических жидкостей, участвующих в работе узлов пассажирского вагона. В данном случае приемник должен быть выполнен с возможностью поочередного опроса информации от каждого датчика, расположенного в зоне его обслуживания, а блок контроля и индикации должен быть выполнен с возможностью обработки информации, полученной от дополнительных датчиков, а также передачи ее в систему безопасности и связи пассажирского поезда. Указанный мобильный регистратор должен быть выполнен с возможностью приема информации по радиоканалу от всех приемников вагона, к которому приписан данный мобильный регистратор. Обычно это осуществляют путем использования соответствующего диапазона радиоволн. Преимущественно мобильный регистратор и блок контроля и индикации дополнительно содержат жидкокристаллические подсвечиваемые дисплеи, предназначенные для отображения всех оперативных данных, текущих установок и прочей служебной информации. Кроме того, они могут быть выполнены с возможностью генерирования речевой информации об аварийном состоянии букс (и, возможно, других узлов и агрегатов пассажирского вагона) для проводника вагона. Также эта информация может быть передана с использованием заранее обусловленных сигналов. Желательно, чтобы система была выполнена с возможностью защиты от блокирующего и мешающего воздействия других радиоэлектронных средств, работающих на одних с системой радиочастотах, а также от взаимных и блокирующих влияний элементов системы, установленных на разных поездах и вагонах. Это обеспечит четкую работу системы без ложных срабатываний, а также пропуска действительно аварийных ситуаций.

Используемый беспроводный датчик температуры букс предпочтительно представляет собой герметичное электронное радиоустройство, предназначенное для измерения абсолютной температуры в точке его установки. Он может быть как контактным, так и бесконтактным. Обычно датчик размещают в компактном металлическом корпусе, имеющем в нижней части наружную резьбу, обеспечивающую прикрепление его к колесной паре. Преимущественно конструктивно он содержит собственно датчик температуры, располагаемый на контролируемой буксе, выход которого подключен к контроллеру, выход которого соединен с радиопередатчиком, при этом датчик температуры, контроллер и радиопередатчик подключены к необслуживаемому элементу питания. В предпочтительном варианте реализации приемник радиосигнала от беспроводного датчика температуры букс бывает расположен на внешней стенке вагона и выполнен с возможностью приема сигналов от зарегистрированных в нем беспроводных датчиков температуры букс, их предварительную обработку и выдачу информации в блок контроля и индикации по двухпроводной линии. Предпочтительно все приемники вагона соединены между собой и блоком контроля и информации двухпроводной линией и расположены на расстоянии не более 25 метров от стоящих на обслуживании беспроводных датчиков температуры букс. Это позволяет организовать бесперебойную регистрацию сигналов от беспроводных датчиков и передачу их в блок контроля и регистрации. Преимущественно электропитание приемников осуществлено от блока контроля и индикации по указанной двухпроводной линии напряжением 12 В постоянного тока, однако не исключено использование автономных источников электрического питания. Преимущественно приемник, а точнее его контроллер, выполнен с возможностью передачи информации в блок контроля и индикации с заданной периодичностью. Однако не исключен вариант, когда контроллер содержит схему сравнения температуры буксы, зарегистрированной собственно датчиком температуры, с заранее внесенным предельно допустимым значением, при этом передача информации приемнику происходит только в случае превышения измеренного значения заранее заданного предельного значения температуры. В предпочтительном варианте реализации мобильный регистратор представляет собой электронное устройство и содержит, по меньшей мере, светодиод индикации включенного состояния мобильного регистратора, звуковой динамик, подсвечиваемый жидкокристаллический дисплей, подсвечиваемые кнопки выбора и отмены выбора пунктов системного меню, подсвечиваемые кнопки прокрутки пунктов системного меню, подсвечиваемую кнопку сброса информации, скрытую кнопку перезапуска программы мобильного регистратора. Кроме того, мобильный регистратор может быть выполнен с возможностью вывода на его дисплей такой информации, как уникальные идентификаторы опрашиваемых беспроводных датчиков температуры буксы, информация о состоянии элементов питания опрашиваемых беспроводных датчиков температуры буксы, информация о состоянии собственной аккумуляторной батареи, уровень сигнала передатчика беспроводного датчика температуры буксы, системное меню устройства. Блок контроля и индикации может быть выполнен с возможностью приема оперативной информации о параметрах работы контролируемых агрегатов от всех беспроводных датчиков температуры букс вагона, о состоянии аккумуляторных батарей указанных датчиков, а также другой, поступающей в него от приемников информации о состоянии узлов и агрегатов вагона пассажирского поезда, с записью зарегистрированной информации в энергонезависимом устройстве памяти. Желательно, чтобы блок контроля и индикации был выполнен с возможностью подключение к системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда для передачи сообщений об аварийных ситуациях в вагоне. Это обеспечит сбор полной информации для начальника поезда и, при необходимости, передачи ее на ближайшую станцию или в другой адрес, заинтересованный в получении данной информации. На корпусе блока контроля и индикации размещены, по меньшей мере, подсвечиваемый жидкокристаллический дисплей, светодиод индикации режима работы блока контроля и индикации, звуковой динамик аварийной сигнализации, светодиод аварийной сигнализации, подсвечиваемые кнопки выбора и отмены выбора пунктов системного меню, подсвечиваемые кнопки прокрутки пунктов системного меню, скрытая кнопка перезапуска программы блока контроля и индикации. Кроме того, блок контроля и индикации может быть выполнен с возможностью вывода на жидкокристаллический дисплей такой информации, как название текущего режима работы, уникальные идентификаторы беспроводных датчиков температуры буксы и их местоположение в пространстве вагона, состояние элементов питания беспроводных датчиков температуры буксы, уровни принимаемых радиосигналов от беспроводных датчиков температуры буксы вагона, значение текущих абсолютных температур в точке установки беспроводных датчиков температуры буксы, а также уровень и состав жидкостей, контролируемых дополнительными беспроводными датчиками состояния агрегатов, сообщение об аварии контролируемого агрегата вагона, индикация активности интерфейса, системное меню устройства.

В базовом варианте реализации система работает следующим образом.

При подготовке пассажирского состава по команде начальника поезда активируют систему. Это может быть выполнено как с использованием системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда, так и непосредственно включив систему беспроводного контроля нагрева букс. С заданной периодичностью беспроводные датчики температуры букс по радиоканалу передают информацию о температуре в точке измерения соответствующему приемнику, который по получению указанной информации по системе проводной связи передает ее в блок контроля и индикации и по радиоканалу - на мобильный регистратор. От блока контроля и индикации информация поступает в систему контроля безопасности и связи пассажирского поезда. В том случае если полученная информация не свидетельствует о создании аварийной ситуации, ее регистрируют в энергонезависимой памяти системы контроля безопасности и связи. В случае возникновения аварийной ситуации происходит передача информации на носимый терминал начальника поезда. При поступлении информации на мобильный регистратор проводника вагона, подтверждающей отсутствие аварийной ситуации, данная информация не появляется на дисплее и не генерирует звуковой сигнал в любой его форме. Но в случае создания аварийной ситуации (начало разогрева буксы) на дисплее регистратора высвечивается соответствующая информация, дублируемая звуковым сигналом.

Использование разработанной системы позволяет повысить безопасность движения пассажирских поездов.

1. Система беспроводного контроля нагрева букс вагона пассажирского поезда, отличающаяся тем, что она содержит два беспроводных датчика температуры букс, имеющих по внутренней антенне, на каждой колесной паре, не менее одного приемника на вагон, также содержащего внутреннюю антенну, причем приемник по двухпроводной связи подключен к блоку контроля и индикации, установленному в служебном купе проводника вагона, а по радиоканалу - к мобильному регистратору, носимому проводником и выполненному с возможностью регистрации параметров, выдаваемых беспроводными датчиками температуры букс.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок контроля и индикации выполнен с возможностью осуществления обработки и отображения информации, передаваемой беспроводными датчиками температуры букс при одновременном обеспечении аварийной сигнализации с последующей выдачей сигнала в систему контроля безопасности и связи пассажирского поезда.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что ее приемопередающие устройства выполнены с возможностью работы с сигналом с мощностью не свыше 1 мВт.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит интерфейс подключения к системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда для передачи сообщений об аварийных ситуациях в вагоне.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью установки дополнительных беспроводных датчиков состояния, предназначенных для контроля рабочих параметров узлов и агрегатов, контроля схода колесных пар с рельс, датчиков вибраций, а также датчиков состояния технических жидкостей, участвующих в работе узлов пассажирского вагона.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что мобильный регистратор и блок контроля и индикации дополнительно содержат жидкокристаллические подсвечиваемые дисплеи, предназначенные для отображения всех оперативных данных, текущих установок и прочей служебной информации.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью защиты от блокирующего и мешающего воздействия других радиоэлектронных средств, работающих на одних с системой радиочастотах, а также от взаимных и блокирующих влияний элементов системы, установленных на разных поездах и вагонах.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что используемый беспроводный датчик температуры букс представляет собой герметичное электронное радиоустройство, предназначенное для измерения абсолютной температуры в точке его установки.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что датчик расположен в компактном металлическом корпусе, имеющем в нижней части наружную резьбу.

10. Система по п.8, отличающаяся тем, что датчик содержит датчик температуры, располагаемый на контролируемой буксе, выход которого подключен к контроллеру, выход которого соединен с радиопередатчиком, при этом датчик температуры, контроллер и радиопередатчик подключены к необслуживаемому элементу питания.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что приемник радиосигнала от беспроводного датчика температуры букс расположен на внешней стенке вагона и выполнен с возможностью приема сигналов от зарегистрированных в нем беспроводных датчиков температуры букс, их предварительную обработку и выдачу информации в блок контроля и индикации по двухпроводной линии.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что все приемники вагона соединены между собой и блоком контроля и информации двухпроводной линией и расположены на расстоянии не более 25 м от стоящих на обслуживании беспроводных датчиков температуры букс.

13. Система по п.11, отличающаяся тем, что электропитание приемников осуществлено от блока контроля и индикации по указанной двухпроводной линии напряжением 12 В постоянного тока.

14. Система по п.11, отличающаяся тем, что приемник выполнен с возможностью передачи информации в блок контроля и индикации с заданной периодичностью.

15. Система по п.1, отличающаяся тем, что мобильный регистратор содержит светодиод индикации включенного состояния мобильного регистратора, звуковой динамик, подсвечиваемый жидкокристаллический дисплей, подсвечиваемые кнопки выбора и отмены выбора пунктов системного меню, подсвечиваемые кнопки прокрутки пунктов системного меню, подсвечиваемую кнопку сброса информации, скрытую кнопку перезапуска программы мобильного регистратора.

16. Система по п.1, отличающаяся тем, что мобильный регистратор выполнен с возможностью вывода на его дисплей такой информации, как уникальные идентификаторы опрашиваемых беспроводных датчиков температуры буксы, информация о состоянии элементов питания опрашиваемых беспроводных датчиков температуры буксы, информация о состоянии собственной аккумуляторной батареи, уровень сигнала передатчика беспроводного датчика температуры буксы, системное меню устройства.

17. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок контроля и индикации выполнен с возможностью приема оперативной информации о параметрах работы контролируемых агрегатов от всех беспроводных датчиков температуры букс вагона, о состоянии аккумуляторных батарей указанных датчиков с записью зарегистрированной информации в энергонезависимом устройстве памяти.

18. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок контроля и индикации выполнен с возможностью подключения к системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда для передачи сообщений об аварийных ситуациях в вагоне.

19. Система по п.1, отличающаяся тем, что на корпусе блока контроля и индикации размещены подсвечиваемый жидкокристаллический дисплей, светодиод индикации режима работы блока контроля и индикации, звуковой динамик аварийной сигнализации, светодиод аварийной сигнализации, подсвечиваемые кнопки выбора и отмены выбора пунктов системного меню, подсвечиваемые кнопки прокрутки пунктов системного меню, скрытая кнопка перезапуска программы блока контроля и индикации.

20. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок контроля и индикации выполнен с возможностью вывода на жидкокристаллический дисплей такой информации как название текущего режима работы, уникальные идентификаторы датчиков температуры буксы и их местоположение в пространстве вагона, состояние элементов питания беспроводных датчиков температуры буксы, уровни принимаемых радиосигналов от беспроводных датчиков температуры буксы вагона, значение текущих абсолютных температур в точке установки беспроводных датчиков температуры буксы, а также уровень и состав жидкостей, контролируемых дополнительными беспроводными датчиками состояния агрегатов, сообщение об аварии контролируемого агрегата вагона, индикация активности интерфейса, системное меню устройства.