ИНСПЕКЦИОННО-ДОСМОТРОВЫЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2023 года по МПК G01N23/04 

Изобретение относится к области технических средств бесконтактного рентгеновского досмотра крупногабаритных объектов (КГО) и может использоваться для обнаружения в них незаконных скрытых вложений, например, наркотических средств, взрывчатых веществ, оружия, боеприпасов и др., на различных пунктах пропуска и контроля.

По современной классификации известны два вида инспекционно-досмотровых комплексов (ИДК): стационарные и мобильные. Наиболее дешевыми и удобными в эксплуатации считаются мобильные инспекционно-досмотровые комплексы (МИДК) [1].

Практически все МИДК как российского, так и зарубежного производства, представляют собой автомобильное шасси с установленным на нем соответствующим рентгеновским и иным оборудованием и имеют единый принцип работы [2].

Сущность работы известных МИДК, являющихся аналогами, по прибытии на рабочую площадку заключается в следующем [3, 4]:

1. Частично сбрасывается давление воздуха в пневматических рессорах автомобильного шасси и все оборудование опускается до минимально-допустимой высоты. Это необходимо для того, чтобы при сканировании КГО узким веерообразным пучком рентгеновских лучей можно было просветить и нижние его части, в частности, колеса автомобилей.

2. Запускается собственная (бортовая) дизель-генераторная установка (ДГУ) для обеспечения электроснабжения всего оборудования МИДК трехфазным переменным напряжением.

3. Разворачивается стрела и детекторная линейка, образуя, так называемые, П-образные «ворота», в створе которых устанавливается контролируемый КГО.

4. Водителем-оператором осуществляется сканирование неподвижного КГО независимо от направления движения комплекса: вперед или назад.

5. После получения рентгеновского изображения осуществляется его анализ оператором анализа информации.

Основным недостатком подавляющего большинства классических МИДК является неэкономичность электроснабжения их оборудования от бортовой ДГУ (резервного источника электроэнергии), а не от Государственной электросети (ГЭС) - основного источника электроэнергии. В [5] показаны временные и финансовые потери при таком электроснабжении. В частности, временные потери возрастают почти в три раза (увеличивается время на периодическую дозаправку топливных баков ДГУ и основного двигателя тягача, ремонт и обслуживание ДГУ и др.), а финансовые потери по Федеральной таможенной службе за год составляют более пятидесяти миллионов рублей (за счет стоимости топлива, текущего и капитального ремонта ДГУ и др.).

К приведенному основному недостатку электропитания МИДК от ДГУ можно еще добавить следующие не менее важные недостатки:

- высокий уровень шума и наличие выхлопных газов, что способствует утомляемости операторов рабочей смены;

- практически постоянные вибрационные нагрузки на элементы автомобильного шасси МИДК.

Для устранения основного недостатка рабочую площадку оборудуют (дооборудуют) системой подачи трехфазного напряжения на оборудование комплекса не от ДГУ, а от ГЭС [6]. При этом напряжение питания подается на МИДК по силовому кабелю, который может подвешиваться с помощью соответствующих креплений на определенной высоте к тросу, расположенному параллельно МИДК по всей длине рабочей площадки (порядка 50 м). Кабель может располагаться и на соответствующих тележках, которые перемещаются по монорельсу, расположенному на опорах также на определенной высоте параллельно МИДК по длине площадки. В обоих случаях кабель при движении МИДК от распределительного электрощита распрямляется, а при движении в противоположную сторону - к распределительному щиту, сжимается и принимает форму змейки.

Однако и здесь имеется ряд некоторых недостатков:

1. Относительная сложность и стоимость установки соответствующих опор для размещения на них силового кабеля.

2. В процессе сканирования кабель постоянно подвергается изгибно-разгибным механическим воздействиям, что несколько снижает срок его эксплуатации.

3. При сканировании КГО применяется следующий принцип: МИДК перемещается вперед-назад относительно неподвижного в створе ворот КГО. В этом случае оператор управления движением должен выставлять каждый КГО строго параллельно оси симметрии МИДК. Водитель-оператор при управлении автомобильным тягачом МИДК обязан перемещать комплекс также строго параллельно КГО (особенно при движении назад). Если по причине человеческого фактора хоть немного будет нарушена параллельность между КГО и МИДК, то в результате может произойти наезд МИДК на КГО с вытекающей из этого порчей дорогостоящего оборудования комплекса -детекторной линейки. К сожалению, факты наезда МИДК на КГО на практике не единичны.

Известен инспекционно-досмотровый комплекс [7], в котором по приезде на рабочую площадку МИДК выставляется строго параллельно рельсам, проложенным по всей длине рабочей площадки, и остается неподвижным. По рельсам вперед-назад относительно МИДК двигается платформа, на которой размещается контролируемый КГО. Питающее напряжение на МИДК подается от ГЭС по силовому кабелю, причем, так как комплекс неподвижен, то подача на него питания предельно упрощена. Собственная ДГУ комплекса при этом не используется и выполняет функции, действительно, резервного источника электроэнергии. Платформа перемещается посредством трехфазного реверсивного электропривода, напряжение питания на который подается по отдельному силовому кабелю, проложенному под платформой и укладываемому с помощью специального кабелеукладчика.

К основным достоинствам данного комплекса можно отнести:

- несложную систему подачи электропитания от ГЭС на неподвижный МИДК - относительно коротким кабелем, который не претерпевает никаких изгибно-разгибных механических нагрузок в силу неподвижности комплекса;

- исключение из процесса сканирования водителя-оператора, так как МИДК при сканировании неподвижен;

- исключение столкновений «ворот» ИДК с контролируемым КГО, так как первоначально ИДК выставляется строго параллельно рельсам и во время сканирования остается неподвижным.

Однако ИДК имеет недостаток, заключающийся в сложности подачи трехфазного напряжения на реверсивный электропривод платформы по силовому кабелю, который необходимо соответствующим образом укладывать под платформой при ее движении вперед-назад.

Наиболее близким по техническому решению является инспекционно-досмотровый комплекс [8], который является развитием комплекса, рассмотренного в [7]. В прототипе исключен из состава реверсивный электропривод платформы и длинный силовой кабель с кабелеукладчиком. Вместо них перемещение платформы с КГО осуществляется с помощью механической системы, состоящей из двух барабанов с намотанными на них тросами, каждый из которых концом крепится к проушине, установленной посередине торцов платформы. Барабаны вращаются от нереверсивных электродвигателей через понижающие механические редукторы. При наматывании троса на барабан происходит соответствующее линейное перемещение платформы по рельсам.

Недостатком прототипа является сложность механической системы перемещения платформы с КГО по рельсам рабочей площадки.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение механической системы перемещения платформы с установленным на ней КГО.

Поставленная цель достигается тем, что в инспекционно-досмотровый комплекс, получающий электроснабжение от государственной электрической сети (ГЭС) по силовому кабелю, содержащий оборудование комплекса, установленное на автомобильном шасси, источник рентгеновского излучения, стрелу с детекторной линейкой, образующие в рабочем положении комплекса П-образные «ворота», в створе которых устанавливается КГО контроля, поворотный механизм источника излучения и «ворот», причем, в процессе сканирования ИДК остается неподвижным, а перемещается относительно него КГО на платформе, имеющей по центру торцов проушины, которая двигается по рельсам, проложенным строго параллельно оси симметрии ИДК по всей длине рабочей площадки, по концам которой располагаются мостки для заезда (съезда) КГО на платформу (с платформы), для исключения ударов платформы о мостки в последних на уровне платформы установлены датчики парктроника, передающие сигналы на тормозную систему платформы и управляемый трехфазный пускатель, а длина рельсов равна удвоенной максимальной длине платформы, строго посередине которых располагается вертикальная часть «ворот» с оптоэлектронной парой, для перемещения вперед-назад платформы дополнительно введены реверсивный электропривод, состоящий из понижающего редуктора и реверсивного электродвигателя, получающего трехфазное напряжение через управляемый трехфазный пускатель, а также механическая система, состоящая из приводного зубчатого колеса с цепью, натяжного ролика цепи и опорного ролика, установленного под нижней частью цепи для исключения ее провисания, приводное зубчатое колесо и натяжной ролик устанавливаются каждый в своих мостках, зубчатое колесо крепится к поверхности рабочей площадки жестко, натяжной ролик может перемещаться с последующей жесткой фиксацией после натяжения цепи, а вал понижающего редуктора механически связан с валом зубчатого колеса, концы цепи, проходящей через зубчатое колесо и натяжной ролик, механически связаны с проушинами платформы.

Принцип действия инспекционно-досмотрового комплекса поясняется фиг. 1, на которой изображен ИДК и КГО на платформе - вид с торца; фиг. 2, на которой представлен КГО на платформе - вид сбоку, и фиг. 3, на которой изображена механическая система.

Инспекционно-досмотровый комплекс (фиг. 1) включает в себя оборудование 1, размещенное на автомобильном шасси 2, источник рентгеновского излучения 3, стрелу 4 с Г-образной детекторной линейкой, поворотный механизм рентгеновского оборудования и ворот 5, пневматические стойки 6 по количеству колес в автомобильном тягаче. Крупногабаритный объект 7 устанавливается на подвижной платформе 8, которая на нескольких колесных парах (пусть две пары) 9 перемещается по двум рельсам 10, и 10,.

На платформе с двух ее торцевых сторон по центру жестко крепятся две проушины 11) и 11₂, к которым крепятся концы цепи 12 механической системы 13 (фиг. 1), в которую входят также приводное зубчатое колесо 14 и ролики, один из которых - натяжной (15), а второй (16) - опорный (фиг. 2, 3). Натяжной ролик служит для натягивания цепи. Опорный ролик предотвращает касание цепью поверхности рабочей площадки при ее провисании. Опорных роликов может быть несколько, что зависит от длины и степени натяжения цепи, поэтому на фиг. 3 показано три опорных ролика.

Приводное зубчатое колесо 14 вращается с помощью реверсивного электропривода (ЭП) 17, состоящего из трехфазного реверсивного электродвигателя (ЭД) 18 и понижающего механического редуктора (Р) 19 (фиг. 2). Трехфазное напряжение 380 В 50 Гц от распределительного щита Государственной электросети (на фигурах не показан) подается на ЭД через контакты управляемого трехфазного пускателя 20.

Редуктор - это механизм, изменяющий крутящий момент электродвигателя, и предназначен для понижения скорости вращения его вала до значения, соответствующего линейной скорости движения платформы с КГО относительно ИДК. Обычно - это скорость 24 м/мин (1,44 км/час) или 12 м/мин (0,72 км/час).

На управляемый пускатель 20 подаются управляющие команды «Пуск 1, 2» и «Стоп» для замыкания или размыкания контактов пускателя, т.е. для начала и окончания движения платформы, изменения направления вращения вала. Данные команды могут быть поданы оператором (с пульта управления или от кнопок аварийного останова) или автоматически, например, от датчиков парктроника на платформе.

Для защиты подплатформенного пространства от попадания в него снега по всей длине рельсов с двух сторон устанавливаются снегозадержатели, которые на фигурах не показаны и которые в летнее время могут не устанавливаться. Все перечисленное оборудование, ИДК и КГО могут располагаться под навесом 21 для защиты от атмосферных осадков. Все электрооборудование ИДК запитывается от ГЭС посредством силового кабеля 22, который, как отмечалось выше, будет относительно коротким и не будет претерпевать никаких изгибно-разгибных механических нагрузок.

На фиг. 2 показаны мостки 23₁ и 23₂, по которым КГО заезжает на платформу 8 или съезжает с нее. Высота мостков одинакова с высотой платформы. Для того чтобы платформа 8 при движении не ударяла по мосткам, на них на уровне платформы установлены датчики (радары) парктроника 24₁ и 24₂. Эти датчики при приближении платформы к мосткам до какого-то минимально-допустимого расстояния выдают сигнал на автоматический останов платформы «Стоп» (на отключение электродвигателя 18 от питания и на тормозную систему платформы).

Тормозная система платформы на рисунке не показана. Принцип ее работы известен. Один из классических вариантов ее работы заключается в следующем: при поступлении сигнала на торможение срабатывает тормозной цилиндр (гидравлический или пневматический) и его шток прижимает соответствующие колодки к задней или передней паре колес платформы до ее полного останова. После останова платформы тормозная система автоматически приводится в исходное состояние.

Минимально-допустимое расстояние, при котором срабатывают радары парктроника, должно включать путь, на который перемещается платформа по инерции после поступления сигнала на ее останов. Так как скорость движения платформы при сканировании КГО не высокая, то этот путь будет небольшим.

Для начала и окончания активации рентгеновского излучения на детекторной линейке 4 устанавливается оптоэлектронная пара 25 (источник и приемник оптического излучения). При перемещении платформы пусть вправо (как показано на фиг. 2) КГО пересекает луч оптического излучения оптопары 25 и автоматически начинается формирование веерообразного пучка рентгеновских лучей, т.е. начинается процесс сканирования объекта. После окончания сканирования КГО выходит из зоны действия оптопары 25 и генерация рентгеновского излучения автоматически прекращается.

Общая длина рабочей площадки равна удвоенной длине платформы. Высоту платформы над рельсами выбирают такой, чтобы платформа с КГО вписывались в габаритную высоту П-образных «ворот» ИДК. В качестве колес платформы целесообразно использовать малогабаритные колеса от железнодорожных дрезин или изготавливать специальные колеса с еще меньшим диаметром.

Предлагаемый ИДК работает следующим образом.

По прибытии ИДК на рабочую площадку водитель-оператор устанавливает его на указанное место так, чтобы плоскость П-образных «ворот» 4 оказалась точно посередине длины рабочей площадки (фиг. 2). Ось симметрии ИДК должна быть строго параллельно рельсам, по которым перемещается платформа 8. Далее ИДК ставится на стояночный тормоз, глушится двигатель автомобильного тягача, с помощью силового кабеля 22 подключается оборудование ИДК к ГЭС, разворачивается стрела (П-образные «ворота») и включается все необходимое для сканирования оборудование.

С помощью соответствующего кабеля реверсивный электродвигатель 18 подключается к переменному трехфазному напряжению, но контакты трехфазного пускателя 20 (фиг. 2) пока разомкнуты. Платформа 8 пусть находится в крайнем левом положении на рабочей площадке вплотную к мосткам 23..

Далее оператор управления движением разрешает заезд первому КГО на эту платформу, управляет заездом и выставляет объект контроля на платформе по направляющим. После этого ИДК и КГО будут строго параллельны друг другу. Водитель КГО покидает рабочую площадку.

Механическая система 13 приведена в исходное состояние: концы цепи 12 жестко прикреплены к проушинам 11,₂; с помощью натяжного ролика 15

цепь максимально натянута и он жестко зафиксирован; для подстраховки от касания цепью поверхности рабочей площадки, она лежит на опорном ролике 16.

Старший рабочей смены убеждается в готовности оборудования к сканированию, в отсутствии людей в зоне действия рентгеновского излучения и нажимает на соответствующем пульте кнопку «Пуск 1» (движение вперед, т.е. вправо). Контакты в пускателе 20 замыкаются, подается трехфазное напряжение на электродвигатель 18, его выходной вал приводит в действие редуктор 19, который передает крутящий момент на ось приводного зубчатого колеса 14 (фиг. 2, 3). Зубчатое колесо начинает вращаться по часовой стрелке, цепь 12 натягивается и начинает тащить платформу вправо (т.е. вперед).

Скорость вращения приводного зубчатого колеса должна быть постоянной для того, чтобы платформа перемещалась равномерно.

Как только бампер (или любая выступающая часть) КГО пересечет луч оптического излучения оптоэлектронной пары 25, автоматически начинается формирование узкого импульсного веерообразного пучка рентгеновских лучей, который последовательно пронизывает КГО (фиг. 2). Прошедший через КГО веерообразный пучок попадает на детекторную линейку, преобразуется в ней в соответствующие цифровые коды, пропорциональные интенсивности пройденных сквозь КГО рентгеновских лучей. Далее цифровые коды преобразуются в соответствующие видеосигналы на экране монитора. Так последовательно, по мере движения платформы с КГО, на экране монитора у оператора формируется цельное рентгеновское изображение КГО, которое затем подвергается им анализу.

После выхода КГО из зоны действия излучения оптопары 25 автоматически прекращается генерация веерообразного пучка рентгеновских лучей и процесс сканирования первого КГО заканчивается. Однако платформа какое-то короткое время еще продолжает перемещаться вправо. При подъезде платформы к мосткам 23, до минимально-допустимого расстояния срабатывают датчики (радары) парктроника 24 ₂, автоматически формируется сигнал «Стоп» на пускатель 20 и на срабатывание тормозной системы. Контакты пускателя размыкаются, электродвигатель 18 обесточивается, тормозная система срабатывает (см. выше) и платформа останавливается в крайнем правом положении перед мостками 23 ₂. Далее оператор управления движением дает разрешение водителю КГО съехать с платформы по этим мосткам.

Для сканирования второго КГО возможны следующие варианты.

Вариант №1. Оператор управления движением дает разрешение водителю второго КГО заехать на платформу по мосткам 23 ₂. На управляемом пускателе 20 нажимается кнопка «Пуск 2», при этом изменяется чередование фаз подаваемого на ЭД 18 напряжения, и он будет вращаться в противоположную сторону. Приводное зубчатое колесо 14 начнет вращаться против часовой стрелки, и трос 12 будет тянуть платформу с КГО назад (влево), к первым мосткам 23,.

При таком варианте нечетные КГО будут сканироваться при движении слева направо, а четные КГО - при движении в обратном направлении справа налево. Неудобством такого варианта будет проблема в перераспределении оператором потока КГО: то слева, то справа. На отдельных рабочих площадках это просто невозможно реализовать.

Вариант №2. После сканирования первого КГО и его съезда с платформы по мосткам 23 ₂ платформа 8 по команде оператора («Пуск 2») уже без КГО возвращается в свое исходное положение - крайнее левое на рабочей площадке. Второй КГО по первым мосткам заезжает на платформу и далее все происходит аналогично.

При таком варианте все КГО будут сканироваться при движении платформы только слева направо. При втором варианте будет иметь место «холостой» пробег платформы, но зато не будет проблем в перераспределении потока КГО. Причем, никаких временных потерь здесь не будет, так как «холостой» пробег будет проходить во время анализа оператором рентгеновского изображения.

Оба варианта действующие и выбор одного из них зависит от соответствующих должностных лиц, хотя очевидно, что второй вариант предпочтительнее.

Следует отметить, что габаритные размеры приводного зубчатого колеса и натяжного ролика такие, что позволяют их свободно разместить внутри мостков. Более того, в мостках рядом с приводным зубчатым колесом можно разместить реверсивный электродвигатель 18 и редуктор 19.

Таким образом, путем исключения из состава оборудования прототипа двух нереверсивных электродвигателей, двух барабанов с тросами длиной примерно по 50 м каждый и одного механического понижающего редуктора, поставленная цель - упрощение механической системы перемещения платформы ИДК, достигнута.

Можно отметить еще некоторые дополнительные преимущества предложенного ИДК:

1. В связи с тем, что в ИДК постоянно используется платформа, выполняющая роль эстакады и позволяющая сканировать 100% объектов, то нет необходимости сбрасывать давление воздуха в пневматических рессорах для опускания оборудования ИДК. Это несколько ускорит и упростит процесс подготовки комплекса к сканированию, а также повысит его готовность к возможной передислокации (т.е. - оперативность) при возникновении необходимости.

2. В связи с тем, что при сканировании ИДК неподвижен, то практически исключаются различные раскачивания массивных П-образных ворот, что позволит, в свою очередь, исключить возможные от раскачивания «смазывания» отдельных фрагментов полученного рентгеновского изображения КГО.

3. Если все рабочие площадки будут оборудованы, как описано в изобретении, то водитель-оператор ИДК вообще не потребуется. Необходимо будет иметь просто водителя автомобильного тягача, задачи которого будут заключаться только в перемещении тягача по дорогам общего пользования с одного места дислокации на другое.

4. При неподвижном ИДК создаются технические предпосылки для реализации передачи сканированных изображений в электронном виде по проводам (или оптоволокну) в режиме он-лайн для их хранения; для анализа операторами, работающими удаленно, а также для передачи их на вышестоящий уровень.

Источники информации

1. Башлы П.Н., Вербов В.Ф. Новая классификация инспекционно-досмотровых комплексов как средство повышения эффективности их применения // Вестник Российской таможенной академии. 2017. №4. С. 93-100.

2. Башлы П.Н., Вербов В.Ф. и др. Таможенное дело: инспекционно-досмотровые комплексы России и зарубежных государств: учебное наглядное пособие. - Ростов-на-Дону: Ростовский филиал Российской таможенной академии, 2015. - 146 с.

3. HCV-Mobile. Heiman CarqoVision mobile: учебное пособие технического специалиста. Издательство «Smiths Heiman», 2007.

4. Башлы П.Н., Вербов В.Ф. и др. Таможенное дело: теория и практика применения мобильных инспекционно-досмотровых комплексов: учебник. - Ростов-на-Дону: Ростовский филиал Российской таможенной академии, 2015. - 292 с.

5. Башлы П.Н., Вербов В.Ф., Долгополов О.Б. Совершенствование электроснабжения мобильных инспекционно-досмотровых комплексов как направление повышения эффективности таможенного контроля // Вестник Российской таможенной академии. 2018. №3. С. 49-56.

6. Мантусов В.Б., Башлы П.Н., Вербов В.Ф., Карасев А.В. Таможенное дело: практика и теория применения инспекционно-досмотровых комплексов: учебник. - Ростов-на-Дону: Ростовский филиал Российской таможенной академии, 2018. - 360 с.

7. Башлы П.Н., Вербов В.Ф., Долгополов О.Б. Инспекционо-досмотровый комплекс.Патент РФ на изобретение №2731683, 2020.

8. Башлы П.Н., Вербов В.Ф. Инспекционно-досмотровый комплекс.Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2021102294/28(004750) от 19.08.2021 (Прототип).

Использование: для неразрушающего контроля крупногабаритных объектов (КГО) с использованием рентгеновского излучения. Сущность изобретения заключается в том, что перемещение платформы по рельсам осуществляется с помощью механической системы, включающей в себя приводное зубчатое колесо, цепь, натяжной и опорный ролики. Цепь крепится к проушинам, закрепленным по центру торцов платформы, и устанавливается между зубчатым колесом и натяжным роликом. Натяжной ролик служит для натягивания цепи. Опорный ролик предотвращает касание цепью поверхности при ее провисании. Вращение зубчатого колеса производит реверсивный электропривод, включающий реверсивный трехфазный электродвигатель и понижающий механический редуктор. Элементы механической системы расположены внутри мостков, по которым КГО заезжает на платформу или съезжает с нее. Технический результат: обеспечение возможности упрощения механической системы для равномерного перемещения платформы с расположенным на ней КГО относительного неподвижного источника рентгеновского излучения. 3 ил.

Инспекционно-досмотровый комплекс, получающий электроснабжение от государственной электрической сети (ГЭС) по силовому кабелю, содержащий оборудование комплекса, установленное на автомобильном шасси, источник рентгеновского излучения, стрелу с детекторной линейкой, образующие в рабочем положении комплекса П-образные «ворота», в створе которых устанавливается крупногабаритный объект (КГО) контроля, поворотный механизм источника излучения и ворот, причем в процессе сканирования ИДК остается неподвижным, а перемещается относительно него КГО на платформе, имеющей по центру торцов проушины, которая двигается по рельсам, проложенным строго параллельно оси симметрии ИДК по всей длине рабочей площадки, по концам которой располагаются мостки для заезда (съезда) крупногабаритного объекта на платформу (с платформы), для исключения ударов платформы о мостки в последних на уровне платформы установлены датчики парктроника, передающие сигналы на тормозную систему платформы и управляемый трехфазный пускатель, а длина рельсов равна удвоенной максимальной длине платформы, строго посередине которых располагается вертикальная часть «ворот» с оптоэлектронной парой, отличающийся тем, что для перемещения вперед-назад платформы применяется реверсивный электропривод, состоящий из понижающего редуктора и реверсивного электродвигателя, получающего трехфазное напряжение через управляемый трехфазный пускатель, а также механическая система, состоящая из приводного зубчатого колеса с цепью, натяжного ролика цепи и опорного ролика, установленного под нижней частью цепи для исключения ее провисания, приводное зубчатое колесо и натяжной ролик устанавливаются каждый в своих мостках, зубчатое колесо крепится к поверхности рабочей площадки жестко, натяжной ролик может перемещаться с последующей жесткой фиксацией после натяжения цепи, а вал понижающего редуктора механически связан с валом зубчатого колеса, концы цепи, проходящей через зубчатое колесо и натяжной ролик, механически связаны с проушинами платформы.