Вид РИД
Изобретение
Устройство диагностики токоприемников электроподвижного состава относится к вспомогательному железнодорожному оборудованию, в частности к устройству определения неисправности токоприемников в момент прохождения электроподвижного состава в зоне расположения устройства.
При эксплуатации токоприемники локомотива подвергаются механическому воздействию со стороны контактного провода и элементов контактной подвески, вследствие чего на токоприемнике возникают механические дефекты, выбоины и различные перекосы. Дальнейшая эксплуатация токоприемников с сильной деформацией приводит к повреждению самого контактного провода, подвески и как следствие всей линии контактной сети. Для исключения подобных случаев необходимо своевременное выявление локомотивов с неисправными токоприемниками и своевременная доставка информации о неисправности энергодиспетчеру.
Данное предложение является промышленно применимым, так как при разработке устройства диагностики неисправности токоприемников локомотивов использовались известные в мировой технике конструктивные элементы, способы и приемы.
Целью созданного устройства является своевременное выявление неисправности и предупреждение последствий.
По уровню техники устройства диагностики токоприемников электроподвижного состава наиболее близким аналогом по цели и технической сущности, выбранным за прототип является устройство известное как «Система диагностики состояния токоприемников электроподвижного состава» RU 113498 U1 МПК: B60L 5/24 от 01.09.2011, состоящее из оптической метки, закрепленной на контактном проводе и комплекта видеокамер, установленных в двух плоскостях для определения интенсивности вибрации метки в горизонтальной плоскости и перемещения в вертикальной. При наличии сколов, выбоин и дефектов на плоскости токоприемника контактный провод зацепляется за края выбоин и вибрирует, что и фиксируют камеры. Процесс выявления сколов и выбоин происходит с помощью программы обработки видеоизображения, установленной на видеосервере контрольного пункта.
Недостатком данной системы в указанном случае является то, что способ диагностики токоприемников базируется на визуально-программной обработке данных, поступающих с цифровых камер, а видеокамеры чувствительны к погодным условиям и уровню освещенности. В частности, снег, сильный дождь и вспышки молний могут приводить к ложному срабатыванию. Кроме того, возможность управления системой предполагает наличие широкополосного канала передачи данных до контрольного пункта установки системы, что дорого и не всегда технически реализуемо.
Техническим результатом от применения заявленного технического решения является возможность своевременного определения неисправности токоприемников локомотивов с дальнейшей передачей информации энергодиспетчеру.
Общественно-полезным эффектом является сокращение материальных ресурсов за счет предупреждения повреждения контактного провода и элементов контактной сети, а также повышение безопасности движения электротранспорта с токоприемными устройствами за счет своевременного определения неисправности.
Технический результат от применения устройства диагностики неисправности токоприемников локомотивов достигается за счет специальной конструкции устройства, которое в своем составе содержит:
Датчик 1; Батарея 2; Стабилизатор 3; 3-х осевой акселерометр и 3-х осевой гироскоп 4; Микроконтроллер 5; Радио-модуль 6; Антенны 7; Приемный блок 8.
В предлагаемом устройстве диагностики токоприемников электроподвижного состава заложен метод определения неисправности базирующийся на программной обработке данных о вибрации и перемещении провода поступающих с датчика положения.
Принцип, положенный в основу устройства диагностики неисправности токоприемников заключается в отслеживании ускорения и перемещения контактного провода при взаимодействии с токоприемником, вследствие каких-либо повреждений узлов токоприемника. При нормальном техническом состоянии токоприемника, значительных вибраций и перемещений контактного провода в горизонтальной, вертикальной и продольной плоскости не происходит.
Схема установки устройства поясняется рисунком Фиг. 1, на которой определение неисправного токоприемника происходит с помощью датчика (поз. 1) в момент прохождения поезда. Корпус датчика (поз. 1) изготавливается из ударопрочного пластика и крепится к контактному проводу при помощи стандартных крепежных устройств - струновых зажимов и скобы. Питание устройства осуществляется от литий-тионилхлоридной (Li-SOCI2) батареи, обеспечивающей стабильное питание, высокую энергоемкость, широкий диапазон температур.
Датчик (поз. 1) представляет собой корпус, внутри которого установлены элементы, представленные на рисунке Фиг. 2.
Питание устройства осуществляется от батареи (поз. 2) и стабилизатора напряжения (поз. 3). 3-х осевой акселерометр и 3-х осевой гироскоп (поз. 4) передает данные о смещении контактного провода в горизонтальной, вертикальной и продольной плоскостях на микроконтроллер (поз. 5), который обрабатывает данные. При превышении предельно допустимого порога уровня вибрации формируется сигнал тревоги, который с помощью радио-модуля (поз. 6) и встроенной антенны (поз. 7) передается по радиоканалу на приемный блок (поз. 8), далее по сети Ethernet информация с сигналом тревоги поступает на исполнительные устройства и устройства регистрации. В итоге энергодиспетчер получает сообщение о прохождении локомотива через устройство диагностики неисправности токоприемников локомотивов с неисправным токоприемником, что требует вывода данного локомотива из дальнейшей эксплуатации.
Процесс диагностики неисправности токоприемников локомотивов проходит следующим образом.
При приближении локомотива к зоне действия устройства диагностики неисправности токоприемников микроконтроллер получает данные о резком изменении координат нахождения встроенного 3-х осевого акселерометра и 3-х осевого гироскопа и обрабатывает их. Во время движения поезда с неисправным токоприемником и при взаимодействии токоприемник заставляет аномально вибрировать контактную подвеску, в результате чего датчик положения отслеживает сверхнормативные значения вибрации и перемещения контактного провода. В микроконтроллере запрограммирован алгоритм определения значений вибрации и перемещения контактного провода с установкой максимально допустимых порогов, при превышении которых формируется сигнал тревоги о неисправности токоприемника. Микроконтроллер передает сигнал тревоги при помощи радио-модуля и встроенной антенны на приемный блок. Далее сигнал по сети интернет доставляется на исполнительное устройство энергодиспетчера, который принимает решение об остановке поезда.
Устройство для диагностики неисправности токоприемников локомотивов, состоящее из датчика положения, установленного на контактном проводе, отличающееся тем, что датчик положения имеет в своем составе микроконтроллер, трехосевой акселерометр и трехосевой гироскоп для определения изменения координат положения, питающиеся от батареи со стабилизатором питания, где микроконтроллер выполнен с возможностью обрабатывать и сравнивать данные изменения координат, положения и при превышении предельно допустимых значений изменений координат формировать сигнал тревоги о неисправности токоприемника локомотива и передавать информацию через радиомодуль и антенны в приемный блок, сопряженный с сетью Ethernet, с последующей ее доставкой энергодиспетчеру.