Проект системы определения схода вагона | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №6 (41) июнь 2012 г.

Статья просмотрена: 103 раза

Библиографическое описание:

Малинин С. С. Проект системы определения схода вагона // Молодой ученый. — 2012. — №6. — С. 38-39. — URL https://moluch.ru/archive/41/4990/ (дата обращения: 16.12.2018).

Система предназначается для оповещения машиниста о сходе вагона с целью предотвратить повреждения железнодорожного полотна колесами вагона, сошедшего с рельс, и более крупной аварии. Система построена на фиксации ударов колес вагона потерявшего контакт с рельсом. Эти удары вызывают изгибную волну шпально-рельсовой решетки, которая достигает колеса локомотива, на буксе которой установлен датчик ускорений. Датчик в момент прохождения изгибной волны фиксирует возникшее в вертикальном направлении ускорение в составе процесса колебаний буксы. Как показали исследования, увеличение амплитуды ускорения происходит на частоте встречи колеса со шпалой. Пик ускорения можно найти в спектре колебаний на указанной частоте. Таким образом, если этой частоте в спектре колебаний появится пик ускорения, превышающий соседние не менее, чем на 20%, и это повторится не менее двух раз, т.е. за две секунды, то следует считать, что произошел сход вагона и должен быть сигнал машинисту о торможении. На рис. 1. показана схема программы, реализующей описанный алгоритм для работы системы.

Для записи после схода надо 1 – 2 сек. Анализ процесса колебаний, воспринимаемого датчиком, строится на расчетах спектра ежесекундно, с поиском максимума в диапазоне частоты встречи колеса со шпалой. Эта частота непрерывно вычисляется с помощью показаний скоростемера. Это могут быть показания штатного скоростемера, сигнал с которого подается на АЦП, или с отдельного скоростемера, определяющего обороты колеса локомотива. Значительные ускорения, возникающие при наезде на стыки рельс, имеют частоту в спектре значительно ниже частоты встречи колеса вагона со шпалой при его сходе.

Алгоритмом предусматривается следующий порядок работы системы: сигналы с пьезодатчика поступают на усилитель, а затем на один из каналов АЦП и записываются в компьютер, одновременно через другой канал в компьютер поступают сигналы со скоростемера. По показаниям скоростемера вычисляется возможная для данной скорости движения частота встречи колеса со шпалой. Считываются показания пьезодатчика за 1с в количестве 211, т.е. 2048 амплитуд ускорения, что позволяет применить быстрое преобразование Фурье (БПФ) для расчета спектра или спектра Берга. После получения спектра в первую секунду движения, в нем определяется пик ускорения в диапазоне 5% частоты встречи колеса со шпалой (шпальная частота) и записывается в отдельный файл. Затем эта процедура повторяется для следующей секунды и полученный пик на шпальной частоте сравнивается с предыдущим. Если возникнет ситуация, что полученный пик ускорения будет больше предыдущего на 20 и более процентов, то это вероятнее всего связано со сходом вагона. В этом случае поступает импульс на сигнализатор о сходе, который видит и слышит машинист, поезд должен быть остановлен. Одновременно на жесткий диск компьютера записывается аварийный спектр для последующего анализа.


Рис. 1. Схема программы, определяющей сход вагона

Схема системы и её аппаратный состав приведены на рис. 2. В состав системы входят: пьезодатчик вибрации (акселерометр), установленный на буксе колесной пары локомотива, усилитель заряда, АЦП (аналого-цифровой преобразователь), скоростемер, компьютер и сигнализатор.




1– датчик вибрации,

2 – усилитель заряда,

3 – плата АЦП,

4 – компьютер,

5 – сигнализатор,

6 – букса колесной пары локомотива,

7 – скоростемер.


Рис. 2. Принципиальная схема системы определения схода вагона

Аппаратура монтируется на локомотиве в доступном для обслуживания месте, а сигнализатор устанавливается в кабине машиниста.

Основные термины (генерируются автоматически): сход вагона, пик ускорение, частота встречи колеса, шпальная частота, колесная пара локомотива, колесо локомотива, изгибная волна, расчет спектра, схема программы, спектр колебаний.


Похожие статьи

Исследование возможности создания системы оповещения...

сход вагона, скорость сигнала, частота встречи колеса, спектр, сход, пик ускорение, скорость движения поезда, динамометрический вагон, шпально-рельсовая решетка, букс локомотива.

Система контроля колесных пар железнодорожных вагонов

Устройство позволяет диагностировать колесные пары, как вагонов, так и локомотивов, а также

Через колесную пару передается вращающий момент тягового двигателя, а в месте контакта колес с рельсами в тяговом и тормозном режимах реализуются силы сцепления.

Ремонт колесных пар локомотива на подрельсовом...

Похожие статьи. Система контроля колесных пар железнодорожных вагонов.

Износ бандажей колесных пар одна из основных проблем при эксплуатации локомотивов.

Тележка мостового крана, исключающая сход крана с рельсов.

Использование ультразвуковых волн для измерения расстояния...

Частота ультразвука выше уровня частот, слышимых человеческим ухом, так как его

Рис. 2. Эквивалентная схема ультразвукового передатчика. Конденсатор С0 называется

Следовательно, для рассматриваемого сигнала она равна ширине спектра колебания на...

Практическая применимость результатов обработки...

Локомотивное (верхняя часть локомотива).

где Dkмакс,Dkмин — соответственно максимальная и минимальная дальность за один период колебания вагона, частота колебаний как

Генерация расчетных сейсмических воздействий по заданным...

Такой способ ведет к снижению уровня «среднего» спектра и расширению полосы частот.

Рис. 1. Схема параметризации спектра реакции (Ф.Ф. Аптикаев, 2012 г.)

f0 – преобладающая колебаний. Среднее значение β на более интенсивной горизонтальной компоненте...

Компьютерное моделирование движения железнодорожного...

С увеличением частоты, даже небольшие ускорения колебаний могут вызвать неприятные

Траектория движения колеса на стыках железнодорожного пути может быть аппроксимирована следующим выражением

Система контроля колесных пар железнодорожных вагонов.

Реакция синтезаторов на паразитное приращение фазы опорного...

Расчет АЧХ проведем с использованием программы MathCAD 7.0 по формуле.

Борисов В. И. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией

Ключевые слова: структурная схема, преобразователь частоты, короткозамкнутый ротор.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Исследование возможности создания системы оповещения...

сход вагона, скорость сигнала, частота встречи колеса, спектр, сход, пик ускорение, скорость движения поезда, динамометрический вагон, шпально-рельсовая решетка, букс локомотива.

Система контроля колесных пар железнодорожных вагонов

Устройство позволяет диагностировать колесные пары, как вагонов, так и локомотивов, а также

Через колесную пару передается вращающий момент тягового двигателя, а в месте контакта колес с рельсами в тяговом и тормозном режимах реализуются силы сцепления.

Ремонт колесных пар локомотива на подрельсовом...

Похожие статьи. Система контроля колесных пар железнодорожных вагонов.

Износ бандажей колесных пар одна из основных проблем при эксплуатации локомотивов.

Тележка мостового крана, исключающая сход крана с рельсов.

Использование ультразвуковых волн для измерения расстояния...

Частота ультразвука выше уровня частот, слышимых человеческим ухом, так как его

Рис. 2. Эквивалентная схема ультразвукового передатчика. Конденсатор С0 называется

Следовательно, для рассматриваемого сигнала она равна ширине спектра колебания на...

Практическая применимость результатов обработки...

Локомотивное (верхняя часть локомотива).

где Dkмакс,Dkмин — соответственно максимальная и минимальная дальность за один период колебания вагона, частота колебаний как

Генерация расчетных сейсмических воздействий по заданным...

Такой способ ведет к снижению уровня «среднего» спектра и расширению полосы частот.

Рис. 1. Схема параметризации спектра реакции (Ф.Ф. Аптикаев, 2012 г.)

f0 – преобладающая колебаний. Среднее значение β на более интенсивной горизонтальной компоненте...

Компьютерное моделирование движения железнодорожного...

С увеличением частоты, даже небольшие ускорения колебаний могут вызвать неприятные

Траектория движения колеса на стыках железнодорожного пути может быть аппроксимирована следующим выражением

Система контроля колесных пар железнодорожных вагонов.

Реакция синтезаторов на паразитное приращение фазы опорного...

Расчет АЧХ проведем с использованием программы MathCAD 7.0 по формуле.

Борисов В. И. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией

Ключевые слова: структурная схема, преобразователь частоты, короткозамкнутый ротор.

Задать вопрос