DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2020.01.03

Інноваційні технології моніторингу технічного стану буксових вузлів вагонів вбудованими системами контролю

Igor Martynov, Vadym Petukhov, Alena Trufanova, Andrey Babenko, Vadym Shovkun

Анотація


В роботі розглянуті конструктивні особливості вбудованої системи контролю технічного стану буксових вузлів для вагонів нового покоління. Наведена загальна будова системи, яка складається з бортових і наземних модулів. Бортовий модуль БДС монтується на торець осі колісної пари і, таким чином, датчик температури має безпосередній контакт з шийкою осі. Наземні модулі можуть бути як стаціонарні, які розташовуються безпосередньо на перегоні, так і мобільні - у вигляді ручних терміналів. Представлені результати натурних і експлуатаційних випробувань в рамках науково-дослідної роботи для УЗ на вагонах Полтавського гірничо-збагачувального комбінату. Експлуатаційні випробування показали, що система підвищує достовірність контролю, а на основі отриманих даних можна проводити аналіз технічного стану буксових вузлів. Також було підтверджено, що система здатна надійно функціонувати в реальних умовах експлуатації на залізницях. За результатами аналізу випробувань було запропоновано три технології застосування вбудованих систем: технологія використання на контрольних постах, як окремо, так і спільно з існуючими системами дистанційного контролю; технологія збору даних під час стоянки вагонів при технічному обслуговуванні; комбінована технологія - об'єднання перших двох в одну: оперативні мінімально необхідні дані знімаються на пунктах контролю, а об'ємні дані для аналізу - при стоянці вагону. Зроблено висновки, що в даний час вбудовані системи в поєднанні з дистанційними підвищують достовірність і оперативність контролю. А також інтеграція вбудованих систем в існуючу інфраструктуру дистанційних систем дозволити значно скоротити вартість контролю, а також час розгортання і адаптації системи. Запропоновані три способи контролю технічного стану буксових вузлів в експлуатації, в кінцевому підсумку, дозволять не тільки з великою вірогідністю виявляти перегріті букси в поїздах, але також не допускати постановки в состав вагонів з потенційно аварійними буксами за рахунок аналізу динамічних даних, отриманих від вбудованих засобів контролю. Це, в свою чергу, підвищить безпеку перевезень і їх ритмічність.


Ключові слова


буксовий вузол; вбудований засіб контролю; контрольований параметр; контроль технічного стану; технологія контролю технічного стану; автоматизована система контролю технічного стану

Повний текст:

PDF

Посилання


Lunys, O., Bureika, G. Heating processes of the axle-boxes of rolling-stock on railway track curves. Riedmenų ašidėžių šilumokaitos procesai važiuojant geležinkelio kreivėmis. Mokslas – Lietuvos Ateitis. Science – Future of Lithuania, 5(5), 2013, pp. 552-557, doi: 10.3846/mla.2013.87.

Constantine M. Tarawneh, Arturo A. Fuentes, Javier A. Kypuros, Lariza A. Navarro, Andrei G. Vaipan, Brent M. Wilson. Thermal Modeling of a Railroad Tapered-Roller Bearing Using Finite Element Analysis. J. Thermal Sci. Eng. Appl., 2012, 4(3), p. 031002, doi: 10.1115/1.4006273.

Mironov A., Pavlyukov A. Sredstva realizatsii avtomatizirovannoy sistemyi kontrolya i monitoringa nagreva buksovyih uzlov. CONTROL ENGINEERING Rossiya, 2016, 3 (63), pp. 53-59.

Gray Robert, Watson Jeff. Onboard Detection of Rail Friction Conditions. Proceedings of the ASME 2013 Rail Transportation Division Fall Technical Conference. ASME 2013 Rail Transportation Division Fall Technical Conference (October 15–17, 2013). Altoona, Pennsylvania, USA, 2013, V001T01A013, doi: 10.1115/RTDF2013-4721.

Vaganov O. I., Dobrovolska S. V., Vozikova L. M. Pershochergovi zavdannya rozrobki i vprovadzhennya suchasnih zasobiv kontrolyu ta diagnostiki stanu ruhomogo skladu. Zbirnik naukovih prats Odeskoyi derzhavnoyi akademiyi tehnichnogo regulyuvannya ta yakostIi, 2017, 2 (11), pp 81-84, doi: 10.32 684/2412-5288-2017-2-11-81-84.

Borzilov I. D., Kaluga G. A. Vprovadzhennya suchasnih zasobiv tehnichnogo dIagnostuvannya buksovih vuzliv ruhomogo skladu zaliznits. Visnik Natsionalnogo tehnichnogo universitetu "HPI". Seriya: Mashinoznavstvo ta SAPR, 2018, 25 (1301), pp. 36-39.

Kypuros Javier A., Tarawneh Constantine M., Zagouris Andoni, Woods Sean, Wilson Brent M., Martin Andrew. Implementation of Wireless Temperature Sensors for Continuous Condition Monitoring of Railroad Bearings. Proceedings of the ASME 2011 Rail Transportation Division Fall Technical Conference. ASME 2011 Rail Transportation Division Fall Technical Conference (September 21–22, 2011). Minneapolis, Minnesota, USA, 2011, pp. 97-105, doi: 10.1115/RTDF2011-67017.

Wilson Brent M., Martin Andrew. Bearing Condition Monitoring Using Wireless Technology to Reduce the Risk of Bearing Failure. Proceedings of the ASME 2012 Rail Transportation Division Fall Technical Conference. ASME 2012 Rail Transportation Division Fall Technical Conference (October 16–18, 2012). Omaha, Nebraska, USA, 2012, pp. 213-222, doi: 10.1115/RTDF2012-9441.

Edwards Mark C., Donelson John, Zavis Wayne M., Prabhakaran Anand, Brabb David C., Jackson Allen S. Improving Freight Rail Safety with On-Board Monitoring and Control Systems. Proceedings of the ASME/IEEE 2005 Joint Rail Conference. Joint Rail (March 16–18, 2005). Pueblo, Colorado, USA, 2005, pp. 117-122, doi: 10.1115/RTD2005-70047.

Myhrea B., Petersena S., Ugarellib R. Using Wireless Vibration Monitoring to Enable Condition-Based Maintenance of Rotating Machinery in the Water and Wastewater Industries. Procedia Engineering, 2014, 89, pp. 1397-1403, doi:10.1016/j.proeng.2014.11.465.

Axlebox solutions for reliable railway operations in any conditions. Available at: https://www.skf.com/in/industries/ railways/solutions/axlebox-solutions (accessed 04.07.2020).

FAG Wheelset Bearings with an Integrated Generator. Available at: https://www.schaeffler.com/remotemedien/ media/_shared_media/08_media_library/01_publications/schaeffler_2/publication/downloads_18/wl_07518_de_en.pdf (accessed 04.07.2020).

Axlebox Rolling Bearing Arrangements. Available at: https://www.schaeffler.co.id/remotemedien/media/_shared_media/08_media_library/01_publications/schaeffler_2/tpi/downloads_8/tpi_256_de_en.pdf (accessed 04.07.2020).

Komplekt elektrooborudovaniya avtomatizirovannoy informatsionno-diagnosticheskoy sistemyi "VID" AAOT.421417.106. Available at: https://www.hartron-express.com.ua/ru/page/cat (accessed 04.07.2020).

Petuhov V. M., Varnitskiy M. I. Udoskonalennya tehnichnogo obslugovuvannya buksovih vuzliv za dopomogoyu vbudovanih zasobiv kontrolyu. Zbirnik naukovih prats UkrDAZT, 2014, 147, pp. 9-13.

Petuhov V. M. Razrabotka strukturyi diagnosticheskogo obespecheniya i diagnosticheskoy modeli buksovyih uzlov sovremennyih vagonov. Mezhdunarodnyiy tehnicheskiy zhurnal «Tehnologicheskiy audit i rezervyi proizvodstva», 2015, 5/3(25), pp. 26-29. doi: 10.15587/2312-8372.2015.51923.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Lunys O., Bureika G. Heating processes of the axle-boxes of rolling-stock on railway track curves. Riedmenų ašidėžių šilumokaitos procesai važiuojant geležinkelio kreivėmis. Mokslas – Lietuvos Ateitis. Science – Future of Lithuania, 2013. 5(5). P. 552-557. doi:10.3846/mla.2013.87.
  2. Constantine M. Tarawneh, Arturo A. Fuentes, Javier A. Kypuros, Lariza A. Navarro, Andrei G. Vaipan, Brent M. Wilson. Thermal Modeling of a Railroad Tapered-Roller Bearing Using Finite Element Analysis. J. Thermal Sci. Eng. Appl. 2012. 4(3). P. 031002. doi: 10.1115/1.4006273.
  3. Миронов А., Павлюков А. Средства реализации автоматизированной системы контроля и мониторинга нагрева буксовых узлов. Control Engineering Россия. 2016. 3 (63). С. 53-59.
  4. Gray Robert, Watson Jeff. Onboard Detection of Rail Friction Conditions. Proceedings of the ASME 2013 Rail Transportation Division Fall Technical Conference. ASME 2013 Rail Transportation Division Fall Technical Conference (October 15–17, 2013). Altoona, Pennsylvania, USA. 2013. V001T01A013. doi:10.1115/RTDF2013-4721.
  5. Ваганов О. І., Добровольська С. В., Возикова Л. М., Першочергові завдання розробки і впровадження сучасних засобів контролю та діагностики стану рухомого складу. Збірник наукових праць Одеської державної академії технічного регулювання та якості. 2017. 2(11). С. 81-84. doi:10.32 684/2412-5288-2017-2-11-81-84.
  6. Борзилов І. Д., Калуга Г. А. Впровадження сучасних засобів технічного діагностування буксових вузлів рухомого складу залізниць. Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Серія: Машинознавство та САПР. 2018. 25 (1301). С. 36-39.
  7. Kypuros Javier A., Tarawneh Constantine M., Zagouris Andoni, Woods Sean, Wilson Brent M., Martin Andrew. Implementation of Wireless Temperature Sensors for Continuous Condition Monitoring of Railroad Bearings. Proceedings of the ASME 2011 Rail Transportation Division Fall Technical Conference. ASME 2011 Rail Transportation Division Fall Technical Conference (September 21–22, 2011). Minneapolis, Minnesota, USA. 2011. P. 97-105. doi: 10.1115/RTDF2011-67017.
  8. Wilson Brent M., Martin Andrew. Bearing Condition Monitoring Using Wireless Technology to Reduce the Risk of Bearing Failure. Proceedings of the ASME 2012 Rail Transportation Division Fall Technical Conference. ASME 2012 Rail Transportation Division Fall Technical Conference (October 16–18, 2012). Omaha, Nebraska, USA. 2012. P. 213-222. doi:10.1115/RTDF2012-9441.
  9. Edwards Mark C., Donelson John, Zavis Wayne M., Prabhakaran Anand, Brabb David C., Jackson Allen S. Improving Freight Rail Safety with On-Board Monitoring and Control Systems. Proceedings of the ASME/IEEE 2005 Joint Rail Conference. Joint Rail (March 16–18, 2005). Pueblo, Colorado, USA. 2005. P. 117-122. doi: 10.1115/RTD2005-70047.
  10. Myhrea B., Petersena S., Ugarellib  R. Using Wireless Vibration Monitoring to Enable Condition-Based Maintenance of Rotating Machinery in the Water and Wastewater Industries. Procedia Engineering. 2014. 89.  P. 1397-1403. doi:10.1016/j.proeng.2014.11.465.
  11. Axlebox solutions for reliable railway operations in any conditions. URL: https://www.skf.com/in/industries/ railways/solutions/axlebox-solutions (дата звернення 04.07.2020).
  12. FAG Wheelset Bearings with an Integrated Generator. URL: https://www.schaeffler.com/remotemedien/media/_shared_media/08_media_library/01_publications/schaeffler_2/publication/downloads_18/wl_07518_de_en.pdf (дата звернення 04.07.2020).
  13. Axlebox Rolling Bearing Arrangements. URL: https:// www.schaeffler.co.id/remotemedien/media/_shared_media/08_media_library/01_publications/schaeffler_2/tpi/downloads_8/tpi_256_de_en.pdf (дата звернення 04.07.2020).
  14. Комплект электрооборудования автоматизированной информационно-диагностической системы "ВИД" ААОТ.421417.106. URL: https://www.hartron-express.com.ua/ru/page/cat (дата звернення 04.07.2020).
  15. Петухов В. М., Варницький М. І. Удосконалення технічного обслуговування буксових вузлів за допомогою вбудованих засобів контролю. Збірник наукових праць УкрДАЗТ. 2014. вип. 147. С. 9-13.
  16. Петухов В. М. Разработка структуры диагностического обеспечения и диагностической модели буксовых узлов современных вагонов. Международный технический журнал «Технологический аудит и резервы производства». 2015. №5/3(25). С. 26-29. doi: 10.15587/2312-8372.2015.51923.