XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

Для повышения уровня безопасности движения поездов и контроля сошедших с рельсов колесных пар уже на протяжении более 30 лет и по настоящее время применяется устройство контроля схода подвижного состава (УКСПС). Неотъемлемым и основополагающим достоинством данного устройства является простота его конструкции, что в значительной степени отражает его высокую надежность. Выполненный в рамках статьи анализ позволил выявить ряд существенных недостатков:

- ложное срабатывание от ударов спрессованного снега, кусков льда и камней, попадающих на устройство с движущегося подвижного состава, что приводит к необоснованным остановкам поездов в пути и, как следствие, сбоям в графике движения;

- трудности использования снегоочистительной техники в местах установки устройства;

- необходимость приведения устройства в рабочее состояние после каждого срабатывания, в том числе ложного, удаленности устройства и невозможности в кратчайшее время реализовать данную операцию;

- калибровка устройства возможно только на месте установки.

Учет выше представленных недостатков направлен на оценку возможности их решения за счет внедрения новой системы либо модернизации существующей. Рассматриваемая система должна обеспечивать возможность реализации и использования скоростного движения, выполнять поставленные задачи при любых погодных условиях, в том числе находясь под слоем снега. Срабатывание устройства не должно быть причиной непосредственного касания колеса или провисающего предмета с элементами устройства, а вибрационное поле и удары не должны оказывать влияние на адекватность работы устройства. Точное определение стороны и номера от начала поезда сошедшей колесной пары в существующей системе невозможно, в связи с приведением устройства в нерабочее состояние после срабатывания.

Исключение необходимости восстановления датчика после срабатывания и уменьшение количества ложных срабатываний учтено при разработке системы контроля волочащихся и провисающих предметов (СКВП), которые выступают за нижний габарит подвижного состава на ходу поезда. Работа данной системы возможна в составе аппаратуры КТСМ с учетом сохранения технических характеристик в интервале температур от минус 60°С до плюс 55°С и допустимой относительной влажности до 100% при 25˚С. Руководствуясь основными техническими характеристиками, следует, что гарантированное срабатывание системы происходит при создании усилия 42кН (84 кг м/сек). Учет типа рельсов отражается в контролируемой области наличия «волочащихся» и провисающих предметов по вертикали.

Следует отметить, что сложность выбора критерия значения разрушающей силы и наличие проблем с ложными срабатываниями являются недостатками данной системы. Идентификация сошедшего с рельс подвижного состава с учетом вышеперечисленных недостатков существующих систем должна исключать физический контакт с элементами токопроводящей цепи устройства и разрушением исполнительного элемента ударом колесной пары. Обоснованием использования бесконтактного метода обнаружения металлических предметов, находящихся за пределами нижнего габарита, является анализ существующих средств автоматизации, их конструкционных параметров и технических характеристик, достоинств и недостатков, чувствительности к параметрам окружающей среды.

Руководствуясь устройством и принципом работы оптических барьерных датчиков следует, что данный элемент реагирует на изменение принимаемого светового потока и может быть использован для определения наличия (отсутствия) объекта в пространстве. Эффективность обнаружения объектов обусловлена модуляцией и пространственной селекцией светового излучения, которые позволяют устранять влияние посторонних световых засветок и помех от других оптических выключателей. Работа источника оптического излучения и приемника этого излучения может быть реализована как в одном, так и в разных корпусах, рисунок 1.

Руководствуясь поставленной в рамках статьи задачей, следует отметить, что использование данного элемента автоматики в составе напольного оборудования крайне затруднительно и нецелесообразно, несмотря на простоту конструкции и полное соответствие функционала устройства.

В рамках статьи рассмотрены индуктивные датчики, в основе которых лежит изменение параметров колебательного контура генератора при внесении токопроводящего материала в магнитное поле катушки индуктивности.

В состав данного элемента автоматики входят:

- катушка колебательного контура (ферритовый сердечник), которая является частью генератора и создает переменное магнитное поле для взаимодействия с негабаритным объектом;

- триггер, обеспечивающий необходимый порог срабатывания;

- усилитель увеличивает амплитуду и рабочий ток выходного сигнала до необходимых значений;

- светодиодный индикатор обеспечивает визуальный контроль срабатывания датчика, что отражается в удобстве эксплуатации, уменьшении времени настройки.

При подаче напряжения питания, перед активной поверхностью индуктивного датчика возникает переменное магнитное поле, создаваемое катушкой индуктивности генератора, которое является зоной чувствительности индуктивного датчика.

При попадании токопроводящего объекта в данную зону, изменяются параметры генератора, что вызывает срабатывание триггера и изменение состояния выхода датчика.

Использование данного элемента автоматики в составе напольного оборудования позволит идентифицировать сошедший с рельс подвижной состав, исключить физический контакт с элементами токопроводящей цепи УКСПС и разрушение от удара колесной пары.

Требуется разработка специализированной конструкции, предназначенной для расположения предложенных в рамках статьи датчиков, в соответствии с техническими требованиями, предъявляемыми к УКСПС.

Обоснование количества индуктивных датчиков, использование устройства обработки данных и увязка с устройствами автоблокировки и аппаратуры КТСМ отразится в формате массогабаритных параметров и оценки возможности физического размещения в путевых ящиках, релейных шкафах или помещении поста КТСМ. Упрощенная функциональная схема устройства представлена на рисунке 2.

Использование датчика данного типа в микропроцессорной системе управления должно обеспечивать работоспособность в условиях высокоскоростного движения поездов, а, помимо основного назначения, для идентификации профиля днища вагонов и локомотивов подвижного состава. Также минимальным количеством элементов конструкции должно обеспечиваться определение порядкового номера колесной пары и стороны состава в момент срабатывания устройства. При разработке такой системы необходимо учитывать специфику очистки путей снегоочистительной техникой.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.https://mnv.irgups.ru/sites/default/files/articles_pdf_files/modernizaciya_ustroystv_kontrolya_shoda_podvizhnogo_sostava_s_celyu_obespecheniya_bezopasnosti_i_zashchity_transportnyh_kompleksov.pdf

2.https://www.npcprom.ru/sites/default/files/kcfinder/files/Бесконтактное%20устройство%20контроля%20схода%20БУКС.pdf

3.https://lk.dvgups.ru/public/upload/img_tpls/aaf6a0dfb9ac47fc476dc20d25a94213/images/Kologrivaja_UP_93D47.pdf

4.https://npitu.ru/upload/medialibrary/a8e/mhahxv9r3bnu4nwcb1ckvlo6nnri1suv/Перечень%20запросов.pdf?ysclid=ltvtbwvqpc813310272

5.https://tekhnosfera.com/issledovanie-prichin-shoda-vagonov-v-gruzovyh-sostavah-i-razrabotka-organizatsionno-tehnicheskih-meropriyatiy-dlya-ih-ust