Admin

Система диагностики контактного провода «Износ»

Важнейшим элементом инфраструктуры электрифицированных дорог является контактная сеть. Ее состояние и, главное, величина износа контактных проводов напрямую влияют на безопасность движения, определяют размеры эксплуатационных затрат. Большая протяженность электрифицированных магистралей, напряженное движение поездов требуют скорейшего внедрения современных методов оперативного автоматического контроля за состоянием устройств контактной сети.

В журнале «Локомотив» № 9 за прошлый год был опубликован материал о внедрении на сети дорог системы диагностики изоляции контактной сети с помощью ультрафиолетового излучения. В предлагаемой ниже статье информируем читателей об устройстве, принципах действия и внедрении новейшего прибора для дистанционного контроля за износом контактных проводов с помощью лазера.

К сожалению, во втором десятилетии XXI века самым распространенным способом измерения износа контактных проводов остаётся ручной, выполняемый из каретки съемной вышки или с площадки автомотрисы микрометром или штангенциркулем. Архаичность, низкая производительность, главное — субъективность таких измерений, дающих в итоге неточные результаты, заставляют ускорить внедрение более точных методов.


С июня 2011 г. на Октябрьской дороге проводятся испытания предсерийного образца быстродействующей лазерной системы диагностики контактного провода «Износ», сконструированной и изготовленной на рабочих площадках ООО «МСД Холдинг» в Санкт-Петербурге. Прежде чем рассказать о ней, познакомимся с несколькими предшествующими разработками.

При построении автоматизированных систем конструкторы использовали два метода измерения износа проводов. Первый основан на фиксации площадки износа. При подсветке провода отраженный от его поверхности сигнал принимается, и регистрируется ширина полосы. Далее выполняется простой расчет остаточной высоты провода.

Примером реализации такого метода служит устройство, выпущенное в ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» и испытанное в 2005 г. Оно не нашло широкого применения из-за того, что при сложной конфигурации (двойном или боковом износе) появляется серьезная ошибка в результате.

Вторым методом контроля износа проводов стало измерение его про-
филя. Примером такой системы может быть устройство, предложенное Конструкторско-технологическим институтом научного приборостроения Сибирского отделения РАН. Его принцип действия показан на рис. 1.

Система измерения строится на двух лазерных излучателях: коллимировано-го луча лазера (это тонкий, параллельно идущий поток излучения — авт.) с помощью разворачивающей системы, превращающегося в плоский расходящийся веером световой пучок толщиной 0,3 — 0,6 мм, и матричной телевизионной камеры.

При попадании контактного провода в веерный луч света на поверхности провода образуется видимая линия пересечения поверхности провода с плоскостью, в которой лежит веерный луч. Эта линия выделяется системой обработки из полученного изображения текущего кадра телевизионной камеры. Она фиксирует профиль изношенной поверхности провода. При этом форма фиксируемой линии слабо зависит от наклона провода и определяется, в основном,его износом.
В большинстве известных систем оборудование размещалось на крыше измерительного вагона. При этом высота подвески от места установки телевизионных камер менялась в пределах от 0,5 — 1 м в нижнем положении провода и до 2,0 — 2,5 м в верхнем возможном положении.

По этой причине измерительную систему нужно было оснастить механическим устройством, обеспечивающим слежение оптической системы измерительного блока за высотой подвески для подстройки ее под разную высоту.

Необходимость дополнительного устройства осложняла контроль и была серьезным ее недостатком. Еще более серьезным минусом стала неспособность точно формировать линию пересечения веерного луча лазерного излучателя с поверхностью даже при незначительных осадках. Происходило рассеяние лазерного луча на каплях воды и снежинках, снижалась точность измерений.

Перечисленные недостатки были учтены и исправлены в предлагаемой нами системе «Износ». Она тоже основана на принципе фиксации формы профиля провода, вычислении остаточной высоты и площади сечения и измерении положения проводов относительно оси токоприемника.

Осветительное и измерительное оборудование нашей системы размещают на отдельном полозе токоприемника, на минимально допустимом фиксированном расстоянии от измеряемых проводов (80 — 100 мм). Это позволяет отказаться от сложной системы слежения за изменением высоты подвески, решает проблему зависимости замеров от погодных условий. Открытый оптический канал от лазера до проводов оказывается защищенным от осадков с помощью специальных бленд.

Внешний вид измерительного блока системы «Износ», установленного на измерительном токоприемнике вагона-лаборатории ВИКС ЦЭ дан на рис. 2.


Система при движении вагона одновременно автоматически определяет:

• профили изношенной части от одного до четырех контактных проводов и тут же по специальной программе вычисляет остаточную высоту или площадь их сечения;

• положение проводов относительно оси токоприемника (зигзаг);

• высоту проводов относительно поверхности измерительной лыжи токоприемника и выявляет места, когда один из двух проводов выведен из работы;

• случаи ненормативных боковых наклонов струновых, фиксаторных и других зажимов;

• места переворотов проводов.

На рис. 3 приведена серия кадров, фиксирующих положение и состояние провода при движении вагона в солнечный день. Они были сделаны во время испытаний, выполненных при объезде участка между станциями Сортировочная и Тосно на Октябрьской дороге 22 июня 2011 г.

Предварительно на перегоне станции Колпино по 1 и 2-му путям работники Колпинского района контактной сети Санкт-Петербург-Московской дистанции электроснабжения с участием специалистов Дорожной электротехнической лаборатории Октябрьской дороги и ООО «МСД Холдинг» в нескольких местах вручную измерили износ контактного провода. Измерения делались в непосредственной близости от фиксаторных и струновых зажимов для наглядного сравнения с данными, полученными системой «Износ». Практически они совпали. Различие между ручными и автоматизированными измерениями остаточной высоты провода не превысило 0,33 мм.

В ходе проведенных в течение шести месяцев 2011 г. испытаний были подтверждены все характеристики системы диагностики. Обнаруженные системой дефекты подвески были проверены эксплуатационным персоналом из каретки съемной вышки и с площадки автомотрисы.

Так, во время испытания системы были выявлены неоднократные перевороты провода вокруг своей оси, отрывы одного из проводов от полоза измерительного токоприемника, опасные боковые наклоны зажимов. Было обнаружено также несколько мест с отсутствовавшими контргайками на зажимах и несколько мест, где из-за бокового износа провода в районе зажимов площадка износа дошла до самого зажима, и начался износ губок зажима. На рис. 4 приведен этот дефект, зафиксированный системой, и фотография этого дефекта.

При анализе записей данных испытательной поездки был обнаружен сверхнормативный локальный износ одного провода. На рис. 5 приведена ЗО-модель этого участка локального износа (на изображении провод условно перевернут на 180°).

Блок-система «Износ» оснащается сдвигающейся крышкой для защиты оптических элементов в нерабочее время, а также специальными блендами. Эти меры защищают оптический канал блока измерения от воздействия осадков и механических повреждений при непредвиденных случаях.

Программное обеспечение системы позволяет:

• сохранять данные измерений на внешних электронных накопителях информации большой емкости, формировать архив таких данных и организовать последующий просмотр результатов;

• просматривать записи на персональных компьютерах с отображением результатов в графическом виде;

• выводить на принтер и давать результаты в графическом виде, создать текстовые ведомости измерений.


По результатам испытаний можно сказать, что метод контроля за состоянием контактных проводов с помощью системы «Износ» является на сегодня наиболее перспективным. Предложенная система позволяет повысить скорость измерений до 2000 отсчетов в секунду. Это соответствует измерению проводов через 1 см при скорости движения вагона-лаборатории до 72 км/ч. Программное обеспечение системы позволяет обнаруженные дефекты разделить на два класса: дефекты, не вызывающие сомнения и однозначно идентифицируемые системой, и неясные ситуации, которые предъявляются оператору для оценки их опасности.

Стойкость к климатическим внешним воздействующим факторам стала одним из важнейших преимуществ системы «Износ». Ее оборудование, размещаемое на наружной поверхности вагона-лаборатории или автомотрисы, соответствует климатическому исполнению УХЛ первой категории по ГОСТ 15150-69. Оно может находиться при температуре окружающего воздуха от -50 до +50 °С в режиме эксплуатационного хранения и транспортировании и эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от -10 до +50 "С.

Предполагаемый срок службы устройств — не менее' 5 лет при условии проведения необходимых регламентных работ, а межремонтный ресурс — не менее двух лет в течение срока службы.

В настоящий момент изготовлено и внедрено на сети дорог несколько комплектов системы. Первый серийный образец смонтирован на одном из вагонов-лабораторий Куйбышевской дороги, он эксплуатируется там с июля прошлого года. Немного позже система «Износ» внедрена на Московской и Свердловской дорогах.

С учетом накопленного опыта эксплуатации в настоящее время выполняется модернизация программного обеспечения системы, повышается ее быстродействие, расширяются функции автоматического определения дефектов контактных проводов. Можно уверенно сказать, что внедрение новой системы намного повысит надежность устройств электроснабжения и облегчит труд эксплуатационного персонала.

Канд. техн. наук В.И. СИРОТИНИН, директор по науке, А.В. ВОРОНИН, директор по инновационным технологиям, С.М. ШЕВЯКОВ заместитель генерального директора ООО «МСД Холдинг», г. Санкт-Петербур

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin