Устройство бесконтактного контроля температуры вращающегося элемента ходовой части транспортного средства

Полезная модель относится к приборостроению железнодорожного транспорта. Устройство содержит два основанных на измерении теплопередачи датчика температуры, один из которых расположен в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, второй - за пределами зоны теплового воздействия контролируемого объекта. Датчики температуры снабжены теплоприемниками и соединены посредством канала связи с блоком приема, обработки, преобразования и передачи информации. Полезная модель позволяет повысить безаварийную эксплуатацию транспортного средства, в первую очередь, безаварийность пассажирских вагонов железнодорожного транспорта за счет контроля повышения температуры вращающихся элементов ходовой части, преимущественно муфты привода подвагонного генератора по причине перегрева и последующего выхода из строя. 1 нез. п.ф-лы, 9 зав. п.ф-лы, 1 фиг., 3 фото, 1 пр.

Полезная модель относится к приборостроению железнодорожного транспорта - области контроля состояния узлов подвижного состава, преимущественно железнодорожного транспорта, а именно к устройствам для обнаружения и индикации перегрева вращающихся элементов ходовой части транспортного средства, в первую очередь, муфты привода подвагонного генератора железнодорожного вагона.

Известны устройства бесконтактного автоматического обнаружения перегретых букс железнодорожного состава в пути следования [патент RU на изобретение 2337029, 2374112], включающие в себя измерительные устройства, средства передачи информации и устройства индикации. Измерительные устройства представляют собой путевые устройства, установленные через достаточно большие интервалы - 30-40 км. Данные путевые устройства автоматически измеряют температуру буксы бесконтактным способом - оптически или индукционно - при прохождении мимо них подвижного состава. Информация о состоянии букс обрабатывается и по сигналу радиосвязи информация о перегреве букс передается машинисту, который в соответствии с установленным регламентом взаимодействия с дежурным по станции останавливает электропоезд.

Недостатками данных устройств являются сложность и в ряде случаев недостаточные точность и оперативность контроля, и поэтому недостаточная надежность контроля, обусловленная, в том числе, большим количеством ложных срабатываний оптических датчиков, а также зачастую большим интервалом между опросами контролируемых объектов, уменьшение которого возможно только более частым расположением контрольных пунктов по пути следования поезда, что в реальных условиях не всегда может быть обеспечено, и экономически неоправданно.

Наиболее близким аналогом является устройство для продолжительного мониторинга рабочей температуры железнодорожного подшипника [патент ЕР на изобретение 1365163], представляющее собой расположенный напротив контролируемого объекта бесконтактный датчик температуры с теплоприемником, соединенный по каналу связи с внешним устройством контроля.

Однако в наиболее близком аналоге не учитывается влияние температуры окружающей среды на результат измерения. Кроме того данным устройством невозможно измерить температуру ряда вращающихся элементов ходовой части транспортного средства, в частности, муфты привода подвагонного генератора железнодорожного вагона.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение безаварийной эксплуатации транспортного средства, в первую очередь, безаварийности пассажирских вагонов железнодорожного транспорта за счет контроля повышения температуры вращающихся элементов ходовой части, особенно муфты привода подвагонного генератора по причине перегрева и последующего выхода из строя элементов ходовой части транспортного средства.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что устройство бесконтактного контроля температуры вращающегося элемента ходовой части транспортного средства, содержащее снабженный теплоприемником датчик температуры, расположенный в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, основанный на измерении теплопередачи и соединенный посредством канала связи с блоком приема, обработки, преобразования и передачи информации, имеет второй снабженный теплоприемником датчик температуры, основанный на измерении теплопередачи, при этом второй датчик температуры расположен за пределами зоны теплового воздействия контролируемого объекта и соединен посредством канала связи с блоком приема, обработки, преобразования и передачи информации.

Заявляется также устройство с вышеописанными признаками, в котором канал связи выполнен в виде радиоканала.

Кроме того заявляется устройство с вышеописанными признаками, в котором каждый из датчиков температуры содержит помещенную в защитный стаканообразный корпус печатную плату с установленными на ней узлами измерения и преобразования информации, элементом питания, передатчиком радиосигнала; каждый из теплоприемников датчиков температуры закреплен с противолежащей донной стороне своего стаканообразного корпуса; теплоприемник датчика температуры, расположенного в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, выполнен в виде прямоугольной пластины с отбортовкой в средней части наибольшей стороны, при этом местом крепления теплоприемника к датчику температуры, расположенного в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, служит отбортовка.

Заявляется также устройство с вышеописанными признаками, в котором в случае контроля температуры вращающегося элемента ходовой части транспортного средства в виде муфты привода подвагонного генератора железнодорожного вагона, прямоугольная пластина термоприемника датчика, расположенного в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, размещена вертикально и параллельно торцевой поверхности муфты и напротив нее.

Заявляется также устройство с вышеописанными признаками, в котором крепление датчика температуры, расположенного в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, осуществлено посредством держателя, помещенного в данной зоне и выполненного из ударопрочного, термостойкого и электроизоляционного материала.

Заявляется также устройство с вышеописанными признаками, в котором в случае контроля температуры вращающегося элемента ходовой части транспортного средства в виде муфты привода подвагонного генератора железнодорожного вагона, держатель закреплен на стороне подвагонного генератора, обращенной к муфте.

Заявляется также устройство с вышеописанными признаками, в котором теплоприемник второго датчика температуры имеет крепежи его к элементам несущей конструкции вагона.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении достоверности контроля назревающей аварийной ситуации в сравнении с прототипом за счет введения средства объективного контроля, а именно, второго датчика, позволяющего контролировать температуру окружающей среды, что влияет на надежность и срок службы вращающихся элементов ходовой части транспортного средства. При этом представленные в заявке конструктивные особенности заявляемого устройства позволяют обеспечить оперативность поступления контролируемых данных в пункт обработки информации. Кроме того, одновременно с этим устройство реализовано простыми современными средствами, что обеспечивает невысокие стоимость монтажа и обслуживания заявляемого устройства.

Применяемые в подавляющем большинстве системы контроля температур во избежание перегрева вращающихся элементов транспортного средства, используемые повсеместно, основаны на сборе информации в динамике движения состава, поступающей и хранящейся в соответствующих блоках систем шкафного типа автоматизированных систем, рассредоточенных вдоль путей сообщения. Интервалы между этими шкафными устройствами порядка 20 км и обработке данных из них предшествует сбор информации с них, затем анализ и в заключение вывод о меняющейся температуре каждого из греющегося вращающегося элемента ходовой части. Изложенное препятствует мгновенной реакции на перегрев, мешает профилактике перегрева из-за времени длящегося процесса. Заявляемое решение значительно проще, дешевле и, следовательно, доступнее. Простой и доступный контроль процесса повышения температуры вращающихся элементов повышает уровень безопасности и безаварийности эксплуатации вагонов за счет предупреждения возникновения аварийных ситуаций, в том числе, в пассажирских вагонах, позволяя заблаговременно принимать решения непосредственно в пути следования.

Заявляемая полезная модель поясняется с помощью Фиг. и Фото 1-3, на которых на Фиг. изображен общий вид устройства, установленного на транспортном средстве, а именно на несущих конструкциях вагона; на Фото 1 - общий вид заявляемого устройства; на Фото 2 - вид заявляемого устройства, установленного на несущих конструкциях вагона; на Фото 3 - датчик температуры, расположенный в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, установленный на крышке подвагонного генератора. На Фиг. позициями 1-18 обозначены:

1 - датчик температуры, расположенный в зоне теплового воздействия контролируемого объекта (первый датчик температуры);

2 - второй датчик температуры, расположенный за пределами зоны воздействия контролируемого объекта;

3 - блок приема, преобразования и передачи информации;

4 - теплоприемник датчика температуры 1;

5 - теплоприемник датчика температуры 2;

6 - защитный стаканообразный корпус датчиков 1,2 температуры;

7 - печатная плата датчиков 1,2 температуры;

8 - узел измерения информации датчиков 1,2 температуры;

9 - узел преобразования информации датчиков 1,2 температуры;

10 - элемент питания датчиков 1,2 температуры;

11 - передатчик радиосигнала датчиков 1,2 температуры;

12 - прямоугольная пластина термоприемника 4;

13 - отбортовка термоприемника 4;

14 - держатель датчика температуры 1;

15 - крепеж теплоприемника 5;

16 - карданный вал;

17 - муфта;

18 - подвагонный генератор.

Устройство бесконтактного контроля температуры вращающегося элемента ходовой части транспортного средства содержит два датчика температуры, при этом первый датчик температуры 1 расположен в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, второй датчик температуры 2 - за пределами зоны теплового воздействия контролируемого объекта. Датчики 1, 2 температуры соединены посредством каналов связи с блоком 3 приема, преобразования и передачи информации, который размещен внутри вагона, в купе проводника, и подключен к блоку шкафа электроавтоматики штатной системы диагностики по интерфейсу RS485. Канал связи может быть выполнен в виде радиоканала.

Датчики температуры 1, 2 основаны на измерении теплопередачи и снабжены теплоприемниками 4, 5. Каждый из датчиков 1, 2 температуры содержит соответственно помещенную в защитный стаканообразный корпус 6 печатную плату 7 с установленными на ней узлами измерения 8 и преобразования 9 информации, элементом питания 10, передатчиком радиосигнала 11. Теплоприемник 4, 5 каждого из датчиков 1,2 температуры закреплен с противолежащей донной стороне (дну) их стаканообразного корпуса 6.

Теплоприемник 4 датчика температуры 1, расположенного в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, выполнен в виде прямоугольной пластины 12 с отбортовкой 13 в средней части наибольшей стороны, например, из сплава меди, латуни, алюминия. Местом крепления теплоприемника 4 к данному первому датчику температуры 1 служит отбортовка 13, как правило, совпадающая по размерам и форме с противолежащей донной стороне (дну) стаканообразного корпуса 6 датчика температуры 1.

Крепление датчика температуры 1, расположенного в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, осуществлено посредством держателя 14, помещенного в данной зоне и выполненного из ударопрочного, термостойкого и электроизоляционного материала.

Теплоприемник 5 второго датчика температуры 2 выполнен в виде протяженной пластины, например, из сплава меди, латуни, алюминия, и имеет крепежи 15 его к элементам несущей конструкции вагона, например, под карданным валом 16 на его защитном каркасе. Размеры протяженной пластины 5 позволяют закрепить на ней защитный стаканообразный корпус 6 второго датчика температуры 2.

В случае контроля температуры вращающихся элементов ходовой части транспортного средства в виде муфты 17 привода подвагонного генератора 18 железнодорожного вагона держатель 14 закреплен на стороне подвагонного генератора 18, обращенной к муфте 17, а именно, на корпусе подвагонного генератора 18, например, преимущественно на его крышке, над его валом, в зазоре между муфтой 17 и крышкой подвагонного генератора 18. При этом обеспечивают расположение прямоугольной пластины термоприемника 5 датчика температуры 1, расположенного в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, вертикально и параллельно торцевой поверхности муфты и напротив нее. Зазор между торцевой поверхностью муфты 17 и теплоприемником 4 первого датчика температуры 1, как правило, не превышает 10 мм.

Устройство бесконтактного контроля температуры вращающегося элемента ходовой части транспортного средства работает следующим образом.

В ходе поездки передают по радиоканалу с заданным интервалом, например, в диапазоне от 10 сек до 10 минут, с датчиков 1,2 температуры их текущие значения на блок 3 приема, обработки, преобразования и передачи информации. Данный блок 3, используя данные, поступающие из датчиков температуры, вычисляет разность между ними: Т=Тм-Тс, где Тм - температура окружающей среды в зоне теплового воздействия контролируемого объекта (с датчика температуры 1),

Тс - температура окружающей среды за пределами зоны теплового воздействия (с датчика температуры 2).

Полученные значения T сравниваются с пороговым значением разности температур, записанным в память блок 3 приема, обработки, преобразования и передачи информации при подготовке его к эксплуатации. При достижении перегрева контролируемого объекта в блоке приема, обработки, преобразования и передачи информации 3 формируется и передается сообщение о перегреве вращающихся элементов ходовой части транспортного средства по каналу связи на верхний уровень, в штатную систему диагностики. При необходимости устройство может быть дополнительно оснащено средствами световой и звуковой сигнализации аварийной ситуации.

Пример.

В качестве экспериментального образца заявляемая полезная модель изготовлена и подтверждает работоспособность в процессе апробации.

1. Устройство бесконтактного контроля температуры вращающегося элемента ходовой части транспортного средства, содержащее снабженный теплоприемником датчик температуры, расположенный в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, основанный на измерении теплопередачи и соединенный посредством канала связи с блоком приема, обработки, преобразования и передачи информации, отличающееся тем, что оно имеет второй снабженный теплоприемником датчик температуры, основанный на измерении теплопередачи, при этом второй датчик температуры расположен за пределами зоны теплового воздействия контролируемого объекта и соединен посредством канала связи с блоком приема, обработки, преобразования и передачи информации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что канал связи выполнен в виде радиоканала.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждый из датчиков температуры содержит помещенную в защитный стаканообразный корпус печатную плату с установленными на ней узлами измерения и преобразования информации, элементом питания, передатчиком радиосигнала; каждый из теплоприемников датчиков температуры закреплен с противолежащей донной стороне своего стаканообразного корпуса.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что теплоприемник датчика температуры, расположенного в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, выполнен в виде прямоугольной пластины с отбортовкой в средней части наибольшей стороны.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что местом крепления теплоприемника к датчику температуры, расположенному в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, служит отбортовка.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в случае контроля температуры вращающегося элемента ходовой части транспортного средства в виде муфты привода подвагонного генератора железнодорожного вагона прямоугольная пластина термоприемника датчика, расположенного в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, размещена вертикально и параллельно торцевой поверхности муфты и напротив нее.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крепление датчика температуры, расположенного в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, осуществлено посредством держателя, помещенного в данной зоне.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в случае контроля температуры вращающегося элемента ходовой части транспортного средства в виде муфты привода подвагонного генератора железнодорожного вагона держатель закреплен на стороне подвагонного генератора, обращенной к муфте.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что держатель датчика температуры, расположенного в зоне теплового воздействия контролируемого объекта, выполнен из ударопрочного, термостойкого и электроизоляционного материала.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплоприемник второго датчика температуры имеет крепежи его к элементам несущей конструкции вагона.