Наряду с массовой модернизацией ПОНАБ-3 все острее становилась проблема «старения» аппаратуры ДИСК-Б и поэтому в 2001 году был освоен выпуск более совершенной аппаратуры КТСМ-01Д. Это более универсальный комплекс, который обеспечивает возможность модернизации аппаратуры как ДИСК-Б, так и ПОНАБ-3. Использование современных вычислительных и коммуникационных средств повлекло за собой разработку новых алгоритмов диагностики буксовых узлов и заторможенных колесных пар, анализа диагностической информации и оценки работоспособности низовых систем контроля.
Основные особенности семейства технических средств КТСМ.
Оценка качества ориентации приемников инфракрасного излучения (в проведении экспериментальных исследований принимали участие ведущие инженеры В.В.Лядов, Н.Г.Пигалев (НПЦ «Инфотэкс» и Е.В.Балабанов (ДКТБ)).
Вслед за модернизацией аппаратуры ПОНАБ и ДИСК, разработкой более совершенных алгоритмов диагностирования буксовых узлов и заторможенных колесных пар, нового программного обеспечения для АСК ПС НПЦ «Инфотэкс» выполнил ряд научно-исследовательских работ по оценке информативности элементов корпуса буксы грузового вагона, принятых в ПОНАБ и ДИСК для тепловой (инфракрасной) диагностики подшипников, и обоснованию новых более информативных зон.
Как известно, в аппаратуре контроля нагрева букс ПОНАБ-КТСМ-01, ДИСК-КТСМ-01Д и ДИСК2 приемники инфракрасного (ИК) излучения - болометры установлены под углом 13 или 20 градусов к оси пути (рисунок 4.1) и под углом 34 градуса к горизонту, то есть ориентированы, как утверждают разработчики из УО ВНИИЖТ, на поверхность крышки буксового узла и частично на верхнюю цилиндрическую (попутную относительно движения поезда) часть корпуса буксы.
Эти углы ориентации (визирования) приемников ИК-излучения, разработанные еще для диагностики букс с подшипниками скольжения, сохранились и диагностики букс на подшипниках качения. Для определения фактической зоны сканирования буксового узла, а также для оценки влияния износа колеса и динамических перемещений колесной пары в колее при движении поезда по пути с неровностями выполнено трехмерное компьютерное моделирование и экспериментальные исследования на реальном подвижном составе.
Для удобства дальнейшего изложения назовем зону контроля болометра – «лучем», а участок поверхности буксы, находящийся в зоне контроля, – «пятном» (рис. 4.2).
Рисунок 4.1 Расположение и ориентация приемника ИК-излучения (болометра) для контроля буксовых узлов
Результаты натурного эксперимента, в котором лазер имитировал «взгляд» приемника инфракрасного излучения напольной камеры, показывают (рис. 4.3), что при проходе колесной пары ориентированный стандартным образом приемник инфракрасного излучения фактически сканирует, в основном, смотровую крышку и частично крепительную крышку буксы (рис. 4.3 и 4.4), при этом наиболее нагретая часть – корпус буксы не попадает в зону обзора.
поезд перегонный оборудование букса
Рисунок 4.2 Трехмерная геометрическая модель для определения зоны корпуса буксы, сканируемой болометром при проходе колесной пары
Далее средствами компьютерного моделирования было показано, как влияет изменение диаметра колеса на уменьшение зоны сканирования (рис. 4.3). Установлено, что при движении поезда на уменьшение зоны сканирования существенно влияют вертикальные и горизонтальные перемещения буксы (вместе с колесной парой), так как болометр имеет пространственную ориентацию. По результатам моделирования движения вагона на реальных неровностях, были получены максимально вероятные амплитуды вертикальных и горизонтальных отклонений центра зоны сканирования буксового узла от идеального варианта. Хотя максимальные амплитуды были получены в разные моменты времени, но в силу случайного характера неровностей существует высокая вероятность одновременного их появления в различных сочетаниях при проходе корпуса буксы через зону контроля. Данные сочетания, очевидно, являются наихудшими положениями буксы с точки зрения формирования теплового сигнала приемником ИК-излучения. Диапазон абсолютных значений отклонений положения буксы: