СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ СМАЗКИ НА РЕЛЬСЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК B61K3/02 

Изобретение относится к вспомогательному железнодорожному оборудованию, а именно к управлению нанесения смазки на рельсы.

Известен способ управления устройством для нанесения смазки на рельсы, заключающийся в том, что подают смазку в зону трения колес и рельсов тогда, когда кузов локомотива получает угловой крен при входе в кривую пути, при этом крен должен достигать значительных величин (SU, А.С. №1652154 А1, кл. В61К 3/02, опубл. 1989 г.).

Недостатком известного способа является то, что нанесение смазки проводится без учета радиуса кривизны рельсов колеи и не на всем протяжении ее кривой. Недостатком известного способа также является то, что если крен незначителен, то смазывания не будет.

Известен способ управления устройством для нанесения смазки на рельсы, заключающийся в том, что устанавливают устройство для нанесения смазки на рельсы в конце подвижной единицы (локомотива) по ходу движения, нанесение смазки осуществляют в зависимости от сигнала системы управления, которая содержит устройство для получения изображения участка рельса, расположенного перед движущимся транспортным средством, и устройство для обработки изображений. Если отклонение рельсового пути от заданного направления превышает предельное значение, то система управления генерирует сигнал для нанесения смазки (DE, Заявка №19854617 А1, кл. В61К 3/02, 1998 г.).

Недостатком известного способа является то, что в условиях ограниченной видимости нанесение смазки на рельсы не будет гарантировано.

Известен способ управления устройством для нанесения смазки на рельсы, принятый в качестве прототипа, в котором устанавливают устройство для нанесения смазки на рельсы на подвижном составе. Подвижной состав в начале и в конце по ходу его движения оборудуют соответственно радиомаяком, излучающим радиосигнал, и радиопеленгатором с электронным блоком управления, к которому подключают датчик скорости. Фиксируют радиопеленгатором угловое отклонение радиосигнала влево или вправо от продольной оси рельсовой колеи в зависимости от формы кривизны рельсовой колеи участка пути. Выдают через электронный блок управления команду на работу левого или правого устройства нанесения смазки на рельсы и измеряют на участке рельсовой колеи в каждое мгновение с помощью радиосигнала угол между векторами скорости начала и конца подвижного состава, вычисляют в электронном блоке управления радиус кривизны рельсовой колеи в зависимости от расстояния между радиомаяком и радиопеленгатором, выбирают с необходимым упреждением начало смазки до вхождения устройства для нанесения смазки на рельсы в криволинейном участке пути и подают с помощью электронного блока управления команду на устройство для нанесения смазки на рельсы на смазывание рельс и дозировку смазки в зависимости от радиуса кривизны рельсовой колеи и скорости подвижного состава (патент РФ 2309075).

Недостаток данного способа управления устройством для нанесения смазки на рельсы заключается в ограниченной функциональной возможности способа и недостаточной эффективности при работе.

Задача заявляемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей способа и повышении эффективности рельсосмазывания за счет автоматического регулирования дозирования смазки на железнодорожные рельсы в зависимости от состояния контактируемых поверхностей рельса и колеса на всем пути движения состава.

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в уменьшении расхода смазки и снижении шума износа колеса и рельса.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе регулирования подачи смазки на рельсы железнодорожного пути, в котором устанавливают устройство для нанесения смазки на рельсы на подвижном составе, оборудуют устройство электронным блоком анализа и управления, подают с помощью электронного блока управления команду на устройство для нанесения смазки на рельсы на смазывание рельс и дозировку смазки, при этом в режиме реального времени отслеживают энергию акустической эмиссии из зоны контакта механического взаимодействия «левого» и «правого» колес с рельсами, проводят оценку энергии акустической эмиссии в контактных зонах колес с рельсами и сравнивают ее с «фоновыми» значениями энергии акустической эмиссии, по результатам сравнений энергии акустической эмиссии получают логические значения «ноль» или «единица» и по их сочетанию определяют необходимое количество смазки, подаваемое в контактную зону колеса и рельса, «штатное» или «смазка» или «интенсивная смазка», при этом «штатное», если получены два «ноля» от датчиков регистрации акустической эмиссии, «смазка», если получены «единица» и «ноль» от датчиков регистрации акустической энергии, «интенсивная смазка», если получены две «единицы» от датчиков регистрации энергии акустической эмиссии, а логическое значение «ноль» получают на канале регистрации энергии от взаимодействия колеса и рельса при значениях электрических сигналов меньше «фоновых», и «единица» при значениях электрических сигналов больше «фоновых», а параметры «фоновых» значений энергии акустической эмиссии от взаимодействия колеса с рельсом получают опытным путем.

При контакте колеса и рельса можно выделить два вида трения: трение качения и терние скольжения, при этом основная доля износа пары колесо-рельс определяется трением скольжения. Экспериментально установлено, что сигналы акустической эмиссии, зарегистрированные из зоны контакта, зависят от силы трения в зоне контакта и относительной скорости скольжения, при этом в зависимости от относительной скорости скольжения и от контактного усилия в зоне контакта (силы трения) можно выделять как высокочастотную составляющую акустической эмиссии, так и низкочастотную составляющую акустической эмиссии, т.е. идентифицировать усилия в контактной зоне и скорость скольжения контактной пары. Сила трения и интенсивность износа колеса и рельса зависят от наличия смазки в зоне контакта. Криволинейные участки подвижные составы проходят при различных скоростях, как правило, с торможением или разгоном, а это значит, что для эффективной смазки необходимо учитывать и скорость, и ускорение подвижного состава. При этом, на криволинейных участках железной дороги, где происходит интенсивный износ колеса и рельса, должна быть обеспечена интенсивная подача смазки в зону контакта, но практически только на одну сторону, на «внутреннюю» колею. Сколько необходимо подавать смазки, для эффективного снижения силы трения можно определить только экспериментальным путем, создав банк «эталонных» данных в зависимости от различных условий движения подвижного состава.

Экспериментально установлено, что наиболее информативным источником информации о состоянии контактной зоны являются сигналы акустической эмиссии. При этом установлено, что в зависимости от условий смазки акустическая эмиссия различна. Такое различие положено в основу предлагаемого способа регулирования подачи смазки в зону контакта.

Для реализации способа предлагается система подачи смазки на рельсы железнодорожного пути.

Известно устройство для нанесения смазки на рельс, содержащее смонтированную на тележке транспортного средства неподрессоренную раму, систему подачи смазки, размещенную на транспортном средстве, смазывающую боковую грань головки рельса лыжу, в которой выполнено отверстие для подачи смазки, и привод механизма, связанный с лыжей и включающий в себя рабочий цилиндр и возвращающую пружину (RU, патент №2059492, кл. В61К 3/02, 1993 г.).

Недостатками известного устройства являются использование смазывающей рельс лыжи, которая непосредственно контактирует с рельсом во время нанесения смазки, что при возникновении на пути стрелочных переводов, переездов может привести к ее механическому повреждению, а также невозможность одновременного смазывания боковой грани головки наружного рельса и нанесения модификатора трения на поверхность головки внутреннего рельса при прохождении кривой железнодорожным составом.

Известно техническое решение устройство (система) для нанесения смазки и модификатора трения на рельсы (патент РФ 2288125), содержащее смонтированные на рельсовом транспортном средстве баки под смазку и под модификатор трения, полости которых соединены трубопроводами через запорные клапаны с исполнительными механизмами - форсунками для нанесения смазки на боковую грань головки наружного в кривой пути рельса и с форсунками для нанесения модификатора трения на поверхность катания головки внутреннего рельса, которые установлены перед колесами рельсового транспортного средства и закреплены на горизонтальной планке Г-образного кронштейна, жестко закрепленного на буксе колесной пары рельсового транспортного средства, блок управления подачей смазки и модификатора трения к форсункам, соединенный связями с запорными клапанами, при этом баки установлены по отношению к форсункам на высоте, обеспечивающей свободное истекание смазки и модификатора трения жидкой консистенции за счет перепада давления, возникающего между уровнями расположения форсунок и баков, причем баки оборудованы механизмами для перемешивания смазки и модификатора трения (исполнительный механизм). Система также содержит группы датчиков для определения состояния внешней среды, соединенные с блоком анализа и управления, и формирователь управляющих сигналов, подключенный к исполнительным механизмам.

Недостатками известных систем смазки являются ограниченные функциональные возможности и недостаточная эффективность при работе.

Наиболее близким техническим решением является система для смазки рельсов (патент РФ на полезную модель №83988). Система содержит блок анализа и управления, соответствующие входы которого соединены с выходами групп датчиков. Один из выходов блока анализа и управления соединен с входом формирователя управляющих сигналов, подключенного к исполнительным механизмам - к устройству для нанесения смазки на рельсы и устройству очистки рельсов от загрязнений. Группа цифровых датчиков или группа аналоговых датчиков содержит датчик скорости и датчик уровня лубрикации рельсов и датчик бокового крена рельсового транспортного средства. Блок анализа и управления содержит вычислитель, узел памяти, аналого-цифровой преобразователь, первый, второй и третий коммутаторы, интерфейс, связанный с внешним устройством управления, общую шину передачи данных, выходы группы аналоговых датчиков соединены через первый коммутатор с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к общей шине, соединенной с выходами коммутаторов, входами и выходами вычислителя, узла памяти и устройства определения положения системы на местности по сигналам глобальной спутниковой навигационной системы.

Данная система для смазки рельсов сложна в управлении, содержит датчики лубрикации, ненадежные в работе.

Технический результат, получаемый от использования изобретения - системы, заключающийся в реализации способа регулирования подачи смазки, на рельсы железнодорожного пути, уменьшающего расход смазки и снижающего шума, износ колеса и рельса, достигается в предлагаемой системе для смазки рельсов, содержащей блок анализа и управления, соответствующие входы которого соединены с выходами группы датчиков, формирователь управляющих сигналов, вход которого подключен к одному из выходов блока анализа и управления, а выход - к исполнительному механизму, например, к устройству для нанесения смазки на рельсы, тем, что она дополнительно содержит блоки отслеживания энергии акустической эмиссии от датчиков, установленных на «левой» и «правой» буксах вагонной тележки, включающих в себя фильтры, усилители, аналого-цифровые преобразователи, коммутаторы, датчики «фонового» и датчики «эталонных» сигналов акустической эмиссии для различной интенсивности подачи смазки на рельсы железнодорожного пути.

Заявляемый способ осуществляется заявляемым устройством следующим образом. При движении грузового или пассажирского поезда, установленные на необрессоренных зонах ходовой тележки вагона датчики акустической эмиссии непрерывно регистрируют энергию акустической эмиссии из зоны контакта механического взаимодействия «левого» и «правого» колес с рельсами. Электронным устройством проводится оценка энергии акустической эмиссии, сравнение с "фоновым" значением и по результатам сравнения энергии акустической эмиссии получают логические значения «ноль» или «единица» и по их сочетанию определяют необходимое количество смазки, подаваемое в контактную зону колеса и рельса. Предлагается ряд режимов регулирования подачи смазки: «штатное» или «смазка» или «интенсивная смазка», при этом «штатное», если получены два «ноля» от датчиков регистрации акустической эмиссии, «смазка», если получены «единица» и «нуль» от датчиков регистрации акустической энергии, «интенсивная смазка», если получены две «единицы» от датчиков регистрации энергии акустической эмиссии, а логическое значение «ноль» получают на канале регистрации энергии от взаимодействия колеса и рельса при значениях электрических сигналов меньше «фоновых», и «единица» при значениях электрических сигналов больше «фоновых», а параметры «фоновых» значений энергии акустической эмиссии от взаимодействия колеса с рельсом получают опытным путем.

На чертеже дана блок-схема устройства.

Устройство состоит из блоков по регистрации энергии акустической эмиссии.

Каждый блок регистрации энергии сигналов акустической эмиссии состоит из датчиков акустической эмиссии 1 и 2, установленных на буксах колес, фильтров 3 и 4, усилителей 5 и 6, аналого-цифрового преобразователя 7, формирователя 8, датчиков «фонового» сигнала энергии акустической эмиссии и коммутаторов и компараторов 9 и 10 и сумматора 11, анализаторов 12, 13, 14, блока управления 15

Сигнал от датчиков акустической эмиссии 1 и 2 в виде радиоимпульсов по двум каналам проходит через фильтры 3 и 4, через усилители 5 и 6, переводятся в цифровую информацию в блоке АЦП 7 и преобразуются в энергию акустического сигнала в формирователе 8. На выходе формирователя 8 имеем максимальное (пиковое) значение акустической энергии в данной полосе частот, соответствующей взаимодействию колеса тележки и рельса. Далее информация поступает на компараторы 9 и 10. В компараторах происходит сравнение пиковых значений с «фоновыми» значениями энергии в датчиках сравнения 16, 17. В зависимости от соотношения поступившего и «фонового» значения энергии на выходе компаратора формируются логические значения «0» или «1». Блок 11 служит для суммирования информации по нулевым каналам компаратора 9 и 10. Логические блоки 12, 13, 14 служат для анализа информации с выходов компараторов 9 и 10 и формирования информации о необходимости проведения смазки.

При сочетании двух логических «0» с двух выходов компараторов в анализаторе 12 идентифицируется сигнал на блок управления 15 «штатное». При сочетании «1» с выхода компаратора 9 и «0» с выходов компараторов 10 в анализаторе 13 идентифицируется сигнал «смазка», например, «левого» колеса и рельса. При сочетании «0» с выхода компаратора 9 и «1» с выходов компараторов 10 в анализаторе 13 идентифицируется сигнал на блок управления «смазка», например, «правого» колеса и рельса. При сочетании с выхода компаратора 9 и 10 двух «1» в анализаторе 14 идентифицируется сигнал «интенсивная смазка», например смазка «левого» и «правого» колес и рельсов. Сформированные сигналы поступают на блок управления 15. Возможны другие варианты подачи смазки и изменение ее интенсивности. Датчики системы и блок выполнены на основе элементов аналоговой и цифровой вычислительной техники.

Изобретение относится к вспомогательному железнодорожному оборудованию, а именно к управлению нанесения смазки на рельсы. В способе устанавливают устройство для нанесения смазки на рельсы на подвижном составе, оборудуют устройство электронным блоком управления, подают с помощью электронного блока управления команду на устройство для нанесения смазки на рельсы на смазывание рельс и дозировку смазки. В режиме реального времени отслеживают энергию акустической эмиссии из зоны контакта механического взаимодействия «левого» и «правого» колес с рельсами, проводят оценку энергии акустической эмиссии в контактных зонах колес с рельсами и сравнивают ее с «фоновыми» значениями энергии акустической эмиссии. По результатам сравнений энергии акустической эмиссии получают логические значения «ноль» или «единица» и по их сочетанию определяют необходимое количество смазки, подаваемое в контактную зону колеса и рельса. Система содержит блок анализа и управления, соответствующие входы которого соединены с выходами группы датчиков, формирователь управляющих сигналов, вход которого подключен к одному из выходов блока анализа и управления, а выход - к исполнительному механизму. Система также содержит блоки отслеживания энергии акустической эмиссии от датчиков, установленных на «левой» и «правой» буксах вагонной тележки, включающих в себя фильтры, усилители, аналого-цифровые преобразователи, коммутаторы, блоки датчиков «фонового» и «эталонных» сигналов акустической эмиссии для различной интенсивности подачи смазки на рельсы железнодорожного пути. Достигается уменьшение расхода смазки, снижение шума, износа колеса и рельса. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регулирования подачи смазки на рельсы железнодорожного пути, в котором устанавливают устройство для нанесения смазки на рельсы на подвижном составе, оборудуют устройство электронным блоком анализа и управления, подают с помощью электронного блока управления команду на устройство для нанесения смазки на рельсы на смазывание рельс и дозировку смазки, отличающийся тем, что в режиме реального времени отслеживают энергию акустической эмиссии из зоны контакта механического взаимодействия «левого» и «правого» колес с рельсами, проводят оценку энергии акустической эмиссии в контактных зонах колес с рельсами и сравнивают ее с «фоновыми» значениями энергии акустической эмиссии, по результатам сравнений энергии акустической эмиссии получают логические значения «ноль» или «единица» и по их сочетанию определяют необходимое количество смазки, подаваемое в контактную зону колеса и рельса, «штатное», или «смазка», или «интенсивная смазка».

2. Способ регулирования подачи смазки на рельсы железнодорожного пути по п.1, отличающийся тем, что команда «штатное» формируется, если получены два «ноля» от датчиков регистрации акустической эмиссии, «смазка», если получены «единица» и «ноль» от датчиков регистрации акустической энергии, «интенсивная смазка», если получены две «единицы» от датчиков регистрации энергии акустической эмиссии.

3. Способ регулирования подачи смазки на рельсы железнодорожного пути по п.1, отличающийся тем, что логическое значение «ноль» получают на канале регистрации энергии от взаимодействия колеса и рельса при значениях электрических сигналов меньше «фоновых» и «единица» при значениях электрических сигналов больше «фоновых», а параметры «фоновых» значений энергии акустической эмиссии от взаимодействия колеса с рельсом получают опытным путем.

4. Система для смазки рельсов, содержащая блок анализа и управления, соответствующие входы которого соединены с выходами группы датчиков, формирователь управляющих сигналов, вход которого подключен к одному из выходов блока анализа и управления, а выход - к исполнительному механизму, например, к устройству для нанесения смазки на рельсы, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блоки отслеживания энергии акустической эмиссии от датчиков, установленных на «левой» и «правой» буксах вагонной тележки, включающих в себя фильтры, усилители, аналого-цифровые преобразователи, коммутаторы, блоки датчиков «фонового» и «эталонных» сигналов акустической эмиссии для различной интенсивности подачи смазки на рельсы железнодорожного пути.