способ диагностирования тормозной магистрали подвижного состава и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ диагностирования тормозной магистрали подвижного состава, в котором подключают тормозную магистраль к источнику сжатого воздуха, определяют в первом и втором трактах измерения, связанных соответственно с головой и хвостом подвижного состава, времена прихода тормозной волны от источника места утечки воздуха в тормозной магистрали до головы состава t₁ и до хвоста состава t₂, передают значения t₁ и t ₂ в вычислительное устройство для обработки и нахождения параметра, характеризующего состояние тормозной магистрали, при этом передачу информации между трактами измерения осуществляют посредством радиосвязи, а нахождение упомянутого параметра в вычислительном устройстве производят с использованием предварительно снятой калибровочной зависимости упомянутого параметра от значений T₁ и Т₂, где T₁ и T₂ - моменты прихода тормозной волны от n-го воздухораспределителя соответственно до головы и хвоста состава при принудительном срабатывании n-го воздухораспределителя, отличающийся тем, что осуществляют постоянное хранение значений t₁ и t ₂ в первом и втором трактах измерения, а их передачу в вычислительное устройство производят по опросам вычислительного устройства, формируемым в виде синхронизированных сигналов, снабженных временной меткой, при этом определение значений t₁ и t₂ в первом и втором трактах измерения производят во время приема трактами измерения синхронизированных сигналов опроса и в паузах между сигналами опроса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметра, характеризующего состояние тормозной магистрали, используют номер вагона, в котором находится источник утечки воздуха.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку информационного сигнала в вычислительном устройстве производят путем определения интервала времени (t₁ -t₂).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что синхронизированный сигнал опроса формируют в виде пакета дискретных отсчетов.

5. Устройство по п.1, содержащее первый тракт измерения, установленный в голове подвижного состава и включающий первый датчик давления, соединенный выходом с входом первого дифференциатора, первый компаратор, вход которого подключен к выходу первого дифференциатора, и первый радиомодем, второй тракт измерения, установленный в хвосте подвижного состава и включающий второй датчик давления, выход которого присоединен к входу второго дифференциатора, выходом соединенного с входом второго компаратора, и второй радиомодем, и вычислительное устройство, отличающееся тем, что оно снабжено первым и вторым блоками регистрации, введенными соответственно в первый и второй тракты измерения, и выполненными с функциями хранения данных и фиксации времен t₁ и t₂, при этом первый блок регистрации соединен входом с выходом первого компаратора, а выходом-входом - с первым входом-выходом вычислительного устройства, а второй блок регистрации соединен входом с выходом второго компаратора, а выходом-входом - со вторым радиомодемом, а вычислительное устройство выполнено с функцией генерирования синхронизированного сигнала опроса первого и второго блоков регистрации и подключено вторым входом-выходом к первому радиомодему.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что блок регистрации включает генератор, счетчик, память и устройство управления, при этом выход генератора подсоединен к первому входу счетчика, выход которого подключен к первому входу памяти, второй вход которой является входом блока регистрации, а выход соединен с входом устройства управления, первый выход которого подключен ко второму входу счетчика, а второй выход является выходом блока регистрации.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что вычислительное устройство содержит генератор, счетчик и устройство управления и обработки информации, при этом выход генератора подсоединен к первому входу счетчика, выход которого подключен к первому входу устройства управления и обработки информации, второй вход которого является входом вычислительного устройства, первый выход является выходом вычислительного устройства, а второй выход соединен со вторым входом счетчика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способам и устройствам для диагностирования тормозной магистрали железнодорожного подвижного состава, и может быть использовано для обнаружения и локализации в составе самопроизвольно срабатывающего тормоза.

Известен способ определения места утечки в тормозной магистрали поезда, в котором определяют время прохождения тормозной волны от начального до конечного участков тормозной магистрали, вычисляют интервал времени между моментами начала снижения давления на начальном и конечном участках тормозной магистрали и определяют вагон, в котором находится неисправный воздухораспределитель. Устройство для реализации известного способа содержит тракт измерения, установленный в голове поезда и снабженный передающей радиостанцией, и тракт измерения, установленный в хвосте поезда и снабженный приемной радиостанцией, т.е. обмен информационными потоками между каналами измерения осуществляется посредством радиосвязи (патент РФ № 2019455, МПК 5 В60Т 17/22, 1994 г.).

Известные способ и устройство имеют следующие недостатки:

- отсутствует возможность «активной» диагностики тормозной магистрали, т.е. поиска воздухораспределителей, недостатки настройки которых могут привести к возникновению неисправностей;

- используемая для локализации неисправного воздухораспределителя расчетная формула дает в реальных условиях значительную погрешность, поскольку основана на нереалистичных предпосылках формирования пневматических процессов в тормозной магистрали поезда;

- связь между трактами измерения с помощью только радиосвязи не обеспечивают надежного диагностирования тормозной магистрали подвижного состава при кратковременном пропадании радиосвязи.

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбран способ диагностирования тормозной магистрали подвижного железнодорожного состава, описанный в патенте РФ № 2250167, МПК7 В60Т 17/22, 2005 г. Он заключается в подключении тормозной магистрали к источнику сжатого воздуха, определении в первом и втором трактах измерения, связанных соответственно с головой и хвостом подвижного состава, информационных сигналов, передаче посредством радиосвязи упомянутых сигналов в вычислительное устройство для обработки и нахождения параметра, характеризующего состояние тормозной магистрали, при этом в качестве такого параметра используют номер вагона, в котором находится источник утечки воздуха. Для определения номера вагона, в котором находится источник утечки воздуха, используют предварительно снятую калибровочную зависимость номера вагона с неисправным воздухораспределителем от значений информационных сигналов. Устройство для реализации указанного способа содержит первый тракт измерения, установленный в голове подвижного состава, снабженный первым радиомодемом, второй тракт измерения, установленный в хвосте подвижного состава и снабженный вторым радиомодемом, и вычислительное устройство.

Известные способ и устройство обеспечивают более высокую по сравнению с патентом РФ № 2019455 точность локализации неисправного воздухораспределителя (вагона, где находится такой воздухораспределитель) и позволяют проводить «активную» диагностику тормозной магистрали, но не свободны от недостатков, а именно не обеспечивают надежное диагностирование тормозной магистрали подвижного состава при кратковременном пропадании кабельной связи и/или радиосвязи.

Предлагаемым изобретением решается задача обеспечения надежного приема вычислительным устройством информационных сигналов, содержащихся в трактах измерения, при кратковременном пропадании кабельной связи и/или радиосвязи, и предотвращение потери данных, содержащихся в информационных сигналах. При этом исходной предпосылкой является обеспечение надежного диагностирования тормозной магистрали подвижного состава при кратковременном пропадании кабельной связи и/или радиосвязи.

Указанная задача решается тем, что в способе диагностирования тормозной магистрали подвижного состава, в котором подключают тормозную магистраль к источнику сжатого воздуха, определяют в первом и втором трактах измерения, связанных соответственно с головой и хвостом подвижного состава, времена прихода тормозной волны от источника места утечки воздуха в тормозной магистрали до головы состава t₁ и до хвоста состава t₂, передают значения t₁ и t ₂ в вычислительное устройство для обработки и нахождения параметра, характеризующего состояние тормозной магистрали, при этом передачу информации между трактами измерения осуществляют посредством радиосвязи, а нахождение упомянутого параметра в вычислительном устройстве производят с использованием предварительно снятой калибровочной зависимости упомянутого параметра от значений T₁ и Т₂, где T₁ и Т₂ - моменты прихода тормозной волны от n-го воздухораспределителя соответственно, до головы и хвоста состава при принудительном срабатывании n-го воздухораспределителя, осуществляют постоянное хранение значений t₁ и t₂ в первом и втором трактах измерения, а их передачу в вычислительное устройство производят по опросам вычислительного устройства, формируемым в виде синхронизированных сигналов, снабженных временной меткой, при этом определение значений t₁ и t₂ в первом и втором трактах измерения производят во время приема трактами измерения синхронизированных сигналов опроса и в паузах между сигналами опроса.

В варианте технического решения в качестве параметра, характеризующего состояние тормозной магистрали, используют номер вагона, в котором находится источник утечки воздуха.

В варианте технического решения обработку информационного сигнала в вычислительном устройстве производят путем определения интервала времени (t₁ -t₂).

В варианте технического решения синхронизированный сигнал опроса формируют в виде пакета дискретных отсчетов.

Указанная задача также решается тем, что устройство для реализации способа, содержащее первый тракт измерения, установленный в голове подвижного состава и включающий первый датчик давления, соединенный выходом с входом первого дифференциатора, первый компаратор, вход которого подключен к выходу первого дифференциатора, и первый радиомодем, второй тракт измерения, установленный в хвосте подвижного состава и включающий второй датчик давления, выход которого присоединен к входу второго дифференциатора, выходом соединенного с входом второго компаратора, и второй радиомодем, и вычислительное устройство, снабжено первым и вторым блоками регистрации, введенными соответственно в первый и второй тракты измерения и выполненными с функциями хранения данных и фиксации времен t₁ и t₂, при этом первый блок регистрации соединен входом с выходом первого компаратора, а выходом-входом - с первым входом-выходом вычислительного устройства, а второй блок регистрации соединен входом с выходом второго компаратора, а выходом-входом - со вторым радиомодемом, а вычислительное устройство выполнено с функцией генерирования синхронизированного сигнала опроса первого и второго блоков регистрации и подключено вторым входом-выходом к первому радиомодему.

В варианте технического решения блок регистрации включает генератор, счетчик, память и устройство управления, при этом выход генератора подсоединен к первому входу счетчика, выход которого подключен к первому входу памяти, второй вход которой является входом блока регистрации, а выход соединен с входом устройства управления, первый выход которого подключен ко второму входу счетчика, а второй выход является выходом блока регистрации.

В варианте технического решения вычислительное устройство содержит генератор, счетчик и устройство управления и обработки информации, при этом выход генератора подсоединен к первому входу счетчика, выход которого подключен к первому входу устройства управления и обработки информации, второй вход которого является входом вычислительного устройства, первый выход является выходом вычислительного устройства, а второй выход соединен со вторым входом счетчика.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 схематически изображено устройство, с помощью которого осуществляется заявляемый способ, на фиг.2 приведена блок-схема блока регистрации, на фиг.3 показана блок-схема вычислительного устройства.

Устройство для реализации заявляемого способа содержит первый тракт измерения 1, содержащий установленные в голове подвижного состава 2 первый датчик давления 3, первый дифференциатор 4, первый компаратор 5, первый блок регистрации 6 и первый радиомодем 7, второй тракт измерения 8, содержащий установленные в хвосте подвижного состава 2 второй датчик давления 9, второй дифференциатор 10, второй компаратор 11, второй блок регистрации 12 и второй радиомодем 13, и вычислительное устройство 14. Выход датчика давления 3 подсоединен своим выходом к входу дифференциатора 4, выход которого подключен к входу компаратора 5. Выход компаратора 5 подключен к входу первого блока регистрации 6, выход-вход которого соединен с первым входом-выходом вычислительного устройства 14, второй вход-выход которого подключен к радиомодему 7. Выход датчика давления 9 подключен к входу дифференциатора 10, выход которого соединен с входом компаратора 11. Выход компаратора 11 подсоединен к входу второго блока регистрации 12, выход-вход которого подключен к радиомодему 13. Кроме того, устройство содержит источник сжатого воздуха 15, соединенный посредством пневматической аппаратуры и трубопровода с тормозной магистралью 16 подвижного состава 2 в районе первого вагона (головы подвижного состава). Пневматическая аппаратура служит для задания величин давления в тормозной магистрали 16 и темпов ее изменения в рабочих режимах.

Блоки регистрации 6 и 12 выполнены с функциями хранения данных и фиксации времен прихода сигналов компараторов 5 и 11, т.е. моментов превышения темпом изменения давления установленного порога, что определяет моменты прихода тормозной волны от источника места утечки воздуха в тормозной магистрали до головы состава t₁ и до хвоста состава t₂, передают значения t₁ и t ₂. Блок регистрации 6 (12) включает генератор 17, счетчик 18, память 19 и устройство управления 20, при этом выход генератора 17 подсоединен к первому входу счетчика 18, выход которого подключен к первому входу памяти 19, второй вход которой является входом блока регистрации, а выход соединен с входом устройства управления 20, первый выход которого подключен ко второму входу счетчика 18, а второй выход является выходом блока регистрации.

Вычислительное устройство 14 выполняется с функцией генерирования синхронизированного сигнала опроса блоков регистрации 6 и 12, причем синхронизация сигнала опроса осуществляется путем его снабжения временной меткой, т.е, сигналом точного времени, формируемым в вычислительном устройстве 14. Вычислительное устройство 14 включает генератор 21, счетчик 22 и устройство управления и обработки информации 23, при этом выход генератора 21 подсоединен к первому входу счетчика 22, выход счетчика 22 подключен к первому входу устройства управления и обработки информации 23, второй вход которого является входом вычислительного устройства 14, первый выход является выходом вычислительного устройства 14, а второй выход устройства 23 соединен со вторым входом счетчика 22.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Перед началом процедуры диагностики тормозной магистрали снимается калибровочная зависимость - зависимость величины временного интервала (T₁-T₂) от номера вагона, где T₁ и Т₂ - моменты прихода тормозной волны от n-го воздухораспределителя соответственно до головы и хвоста состава при принудительном срабатывании n-го воздухораспределителя.

Следует отметить, что определение калибровочной зависимости производится один раз перед началом диагностики тормозной магистрали данного подвижного состава.

Снятие калибровочной зависимости эквивалентно определению зависимости скорости распространения тормозной волны от номера вагона и осуществляется следующим образом. Работник передвигается от хвоста состава к его голове, создавая кратковременную утечку разобщительным или концевым краном n-го вагона, что приводит к торможению состава. Возникающая тормозная волна распространяется от места созданной утечки в двух направлениях - к голове и к хвосту состава, приводя к поочередному срабатыванию воздухораспределителей других вагонов. Скорость распространения тормозной волны по направлению к голове и к хвосту состава различна. Распространяясь к голове, она встречает большее сопротивление, так как навстречу ей перемещается поток сжатого воздуха, поступающий в тормозную магистраль 16 через трубопровод от пневматической аппаратуры. Соответственно скорость распространения тормозной волны к голове состава будет меньше, чем к хвосту состава, причем скорость распространения тормозной волны через один вагон будет уменьшаться по мере продвижения волны к голове состава.

Датчики 3 и 9 регистрируют величину давления Р в голове и в хвосте состава, а дифференциаторы 4 и 10 определяют темп изменения давления dP/dt. С выходов дифференциаторов 4 и 10 сигналы поступают на входы компараторов 5 и 11, где сравниваются с заданным порогом. Сигнал с выхода компаратора 5, соответствующий пороговой величине темпа изменения давления (т.е. величине, превышающей установленный порог), поступает на вход блока регистрации 6, который фиксирует момент времени T₁. Затем эта информация передается на вычислительное устройство 14. Сигнал с выхода компаратора 11 поступает на вход блока регистрации 12, который фиксирует момент времени Т₂. С выхода блока регистрации 12 сигнал поступает на радиомодем 13, который посредством радиосвязи передает соответствующий сигнал на радиомодем 7. Радиомодем 7 передает принятый сигнал в вычислительное устройство 14. Устройство 14 вычисляет разностный сигнал (T₁-Т₂) и заносит его в память вместе с номером вагона, которому соответствует данное значение (Т₁-Т₂). Затем оператор повторяет указанную процедуру или для каждого вагона или через несколько вагонов. По полученным данным вычислительное устройство 14 строит калибровочную зависимость (T₁-T₂ )=F(n), где n - номер вагона.

При наличии калибровочной зависимости становится возможным произвести диагностирование тормозного оборудования подвижного состава одновременно с опробованием тормозов. Тормозная магистраль 16 с помощью источника сжатого воздуха 15 заряжается до сверхзарядного давления (т.е. на определенную величину выше, чем требуемое зарядное давление) с последующим снижением давления темпом 0,2 атм менее чем за 80 с. Такой темп снижения давления провоцирует неисправный воздухораспределитель к срабатыванию, в результате чего возникает кратковременная интенсивная утечка воздуха, в обе стороны от неисправного воздухораспределителя распространяется тормозная волна, и состав оказывается самопроизвольно заторможенным. Аналогично описанной выше процедуре калибровки в блоках регистрации 6 и 12 определяются моменты прихода сигналов компараторов 5 и 11, эквивалентные временам прихода тормозной волны от источника места утечки воздуха в тормозной магистрали до головы состава t₁ и до хвоста состава t₂ соответственно, и информация о них хранится в памяти блоков регистрации 6 и 12.

Далее вычислительное устройство 14 по определенному протоколу осуществляет информационный обмен с блоками регистрации 6 и 12. С этой целью в устройстве 14 генерируется сигнал опроса, представляющий собой пакет дискретных отсчетов, снабженный синхронизирующими временными метками, формируемыми с помощью генератора 21 и счетчика 22. Получив такой сигнал, устройство управления 20 в блоках регистрации опрашивает память 19 и передают информацию о времени прихода сигнала компаратора в вычислительное устройство 14.

Регистрация приходящих данных с их последующим хранением производится в блоках 6 и 12 не только в моменты прихода сигнала опроса с вычислительного устройства 14, но и в паузах между сигналами опроса. Это делается для того, чтобы не потерять данные в случае кратковременного пропадании кабельной связи (посредством которой устройство 14 получает данные с блока регистрации 6) и/или радиосвязи (посредством которой устройство 14 получает данные с радиомодема 13). С этой целью в счетчик 18 загружаются данные, содержащиеся в синхронизированном сигнале опроса, и счетчик 18 непрерывно тактируется поступающими в него сигналами генератора 17, что позволяет счетчику 18 осуществлять непрерывный синхронный счет не только в моменты поступления сигналов опроса, но и в паузах между сигналами опроса, независимо от возможного рассогласования генераторов блоков 6 и 12. В результате каждый сигнал с выхода компаратора, несущий информацию о величине производной dP/dt, превысившей установленный порог, и времени прихода такого сигнала в блок регистрации, снабжается временной меткой, соответствующей моменту прихода тормозной волны и формируемой непосредственно в блоке регистрации. При кратковременном пропадании радиосвязи и/или кабельной связи данные, полученные блоками регистрации 6 и 12 в этот нештатный период, будут сохранены и затем переданы в вычислительное устройство 14.

Получив данные о значениях t₁ и t₂, вычислительное устройство 14 - аналогично описанному выше для процедуры калибровки - определяет временной интервал (t₁-t₂), сопоставляет полученное значение (t₁-t₂) с хранящейся в его памяти калибровочной зависимостью и определяет с ее помощью номер вагона, где находится неисправный воздухораспределитель.

Таким образом, заявленный способ обеспечивает надежный прием информационных сигналов, содержащихся в каналах измерения, даже в случае кратковременного пропадания кабельной связи и/или радиосвязи, и предотвращает потерю данных, содержащихся в информационных сигналах. Как следствие, обеспечивается надежное диагностирование тормозной магистрали подвижного состава при возникновении указанных нештатных ситуаций.