Admin

Программно-аппаратный комплекс для измерений в рельсовых цепях

К.О. САЗАЕВ, директор Чуйской дистанции сигнализации и связи (Казахстан)
К.Б. АЯЗБАЕВ, главный инженер
Н.А. БАЯЛИЕВ, заместитель директора
М.С. САДЫКОВ, старший электромеханик

Одним из основных средств измерений параметров рельсовых цепей и оценки их технического состояния на ходу поезда является мобильный измерительный комплекс автоматики и радиосвязи. МИ-КАР измеряет параметры AЛCH, САУТ, контролирует напольное оборудование ПОНАБ, ДИСК и КТСМ, а также определяет параметры радиосвязи. Зачастую для этих целей требуются специальные согласующие устройства. Например, для измерения на ходу поезда асимметрии тягового тока или временных параметров кодов автоматической локомотивной сигнализации используют различные специальные схемы из комбинации реактивных элементов (конденсаторов, дросселей, трансформаторов), практическая эксплуатация которых затруднительна.


Современные регистраторы на основе компьютерных средств позволяют повысить точность измерений, увеличить количество измеряемых параметров и предоставляют пользователю удобный интерфейс. Один из таких переносных приборов УВН-РЭС (устройство визуального наблюдения - регистратор электрических сигналов)
успешно применяется в Казахстане на Джамбульском отделении в Чуйской дистанции сигнализации и связи. Он имеет большие возможности для измерения параметров устройств СЦБ. Функционально УВН-РЭС объединяет в себе осциллограф, вольтметр, амперметр, частотомер, различные полосовые фильтры, генераторы и модуляторы. Подключая специализированные датчики, с его помощью измеряют температуру, мощность, сопротивление заземлений и многое другое. Достоинством прибора является встроенная функция черного ящика, обеспечивающая запись и воспроизведение контролируемых параметров в течение нескольких суток. Например, при контроле работы устройств релейного шкафа пользователь может настраивать автоматический запуск и останавливать запись регистрации по времени, количеству значений (при сборе статистики), а также уровню сигналов.

В дистанции накоплен большой опыт анализа работы рельсовых цепей частотой 25 Гц на участках электротяги переменного тока с использованием прибора УВН-РЭС. На приборе установлено программное обеспечение Power Graph Professional. Он укомплектован регистратором Е 14-140. Разработаны прикладные методы регистрации сигналов и помех, а именно тока кодовых сигналов АЛС, временных параметров импульсов и интервалов, абсолютной и относительной асимметрии тягового тока, суммарного тягового тока обеих рельсовых нитей, ЭДС, создаваемых полями намагниченности каждой рельсовой нити, и суммарной ЭДС для обеих рельсовых нитей.

Большой статистический материал позволил создать библиотеку «искаженных сигналов». На ее основе по характеру измеренной величины определяются продольная и поперечная асимметрии тягового тока; неисправные бесконтактные кодовые трансмиттеры БКТ (в том числе частичный пробой тиристоров); кабели питания рельсовых цепей с заниженной изоляцией или с повышенной емкостью, неисправность монтажа цепей искрогашения (по остаточному току в интервалах); рельсовые цепи с неправильно установленным коэффициентом трансформации, а также с зашунтированным сопротивлением 200 Ом; места неправильной установки переходных стрелочных соединителей для пропуска сигнального тока; некодируемые участки; дроссель-трансформаторы с переходным сопротивлением на клеммах; места намагниченности рельсов, мешающие приему кодов АЛС.

С помощью УВН-РЭС были получены результаты измерений кодов АЛС. Они отличались от традиционных, проводимых с помощью нормативного шунта сопротивлением 0,06 Ом, и от измерений с дополнительной катушки дроссель-трансформатора. При сравнении с компьютерными данными оказалось, что измерения существующими методами неточны, а показания тока завышены. Нормативное сопротивление 0,06 Ом эквивалентно сопротивлению колесной пары с учетом переходного сопротивления «колесо-рельс». Рельсовая цепь шунтируется несколькими колесными парами, поэтому реальное сопротивление шунта близко к нулю, что объясняет увеличение кодового тока.

На участке с электротягой переменного тока при регулировке электромеханик должен установить кодовый ток АЛС под катушками электровоза не менее 1,4 А. В этом случае необходимо вносить поправочный коэффициент К=1,5. Таким образом, чтобы получить значение реального тока АЛС под катушками электровоза измеренные значения необходимо умножить на этот коэффициент. Предвидим слова многих специалистов: «Столько лет работали по методам, изложенным в технологических картах, а тут вдруг неправильно!». Тем не менее измеренные прибором УВН-РЭС значения токов АЛС на ходу поезда согласуются с полученными данными на «поле». Если измерения проводятся с электровоза, корректирующий коэффициент К=1,5, а с дрезины (РЦ шунтируется двумя колесными парами) К=1,3. Эти результаты подтверждаются также данными, полученными от вагонов-лабораторий.

Для приема, записи и измерений кодовых сигналов с рельсовых цепей прибор подключается параллельно приемным катушкам электровоза или дрезины (рис. 1). Следует отметить, что дрезина «АС» для подобных измерений не годится, так как вследствие частых кратковременных потерь шунта измерения искажаются. Провода припаиваются экранированными проводами непосредственно к разъемам подключения катушек ПК1 и ПК2 блока БКР или на тройники дополнительного переключающего тумблера. На конце экранированного провода (длиной 40-50 см) тумблера припаян разъем для регистратора УВН РЭС.

Более предпочтителен метод независимых измерений кодовых сигналов рельсовых цепей с помощью дополнительных катушек, расширяющий номенклатуру измеряемых параметров: намагниченности и тяговых токов в каждой нитке РЦ, их суммы, а также относительной асимметрии. На рис. 2 представлена схема подключения дополнительных катушек к прибору УВН-РЭС.

Для этого подойдут любые катушки с сопротивлением не менее 2 кОм, номинальное значение резистора может быть от 1 до 10 кОм. В качестве катушек можно использовать обмотки реле HMШ2-4000, т. е. катушки имеют сопротивление по 4 кОм. Параллельно каждой катушке подключено сопротивление 1 кОм. Катушки размещают в пластиковой трубе диаметром 50 мм таким образом, чтобы их середина находилась строго над осью каждого рельса. Монтаж выполняется экранированными проводами. На трубу с двух сторон на расстоянии примерно 20 см от края надевают хомуты для крепления к приемным катушкам электровоза (рис. 3). Трубу с катушками устанавливают на уровне 180 мм от головки рельса. Катушки весят в собранном виде 1,6 кг. Их подключение и снятие занимает от 3 до 7 мин. Катушки соединяются с УВН-РЭС с помощью экранированного двухжильного кабеля РВЧС или стереокабеля. Длина кабеля выбирается с учетом места работы оператора. Оператор, записывающий измерения, может находиться в первой кабине с машинистом, в кабине второй секции или в первом пассажирском вагоне.

Для электропитания измерительного комплекса УВН-РЭС целесообразно использовать преобразователь 12/220 В мощностью 300 Вт. Однако такое оборудование (чаще всего китайского производства) может создавать сильные помехи на приемный канал. С учетом этого обстоятельства предпочтительнее

применять источник бесперебойного питания (ИБП), дополненный сетевым фильтром. Можно подключать автомобильный аккумулятор, как показано на рис. 4.


С помощью УВН-РЭС получены примеры графиков сигналов, характеризующих различные отказы и ошибки в работе устройств рельсовых цепей. Например, частичный пробой тиристоров БКТ определяется по наличию небольшого уровня тока 25 Гц в интервалах (рис. 5). Пониженное сопротивление изоляции или неправильный монтаж кабелей питания рельсовых цепей фиксируется по остаточному току в интервалах (рис. 6). Определение мест с неправильной установкой переходных стрелочных соединителей для пропуска сигнального тока показано на рис. 7.


Во время регистрации данных рекомендуется только запись на приемные каналы без обработки в процессе считывания. Из опыта установлено, что в масштабе реального времени эффективно может обрабатываться поступающий сигнал одного канала, хотя программа допускает одновременную обработку нескольких каналов. В каждом случае после остановки регистрации необходимо сохранить данные во избежание их потери. В реальности в зависимости от вычисляемой функции график обработанного канала смещается во времени по отношению к каналу, на котором были произведены вычисления. Поэтому, если вычисления осуществляются при записи, то следует дополнительно обработать данные после завершения их сбора.

Особенно эффективен измерительный комплекс на базе УВК-РЭС для анализа влияния зон намагниченности рельсов (см. «АСИ», 2009 г., №10).

После обработки данных полученных сигналов в рельсовых цепях участков Чу - Отар и Чу -Чиганак и статистики случаев сбоев кодов АЛС можно сделать следующие выводы.

Большинство сбоев АЛС в поездах, движущихся со скоростями 80-100 км/ч, происходит на участках укладки 800-метровых плетей после завершения работ путевой машины ПРСМ, когда сваривают стыки без размагничивания этой зоны.

При нарушениях однородности укладки шпал, например, наличии нескольких деревянных шпал в пути с железобетонными шпалами (в среднем 4 штуки через 10 железобетонных шпал) изменяется уровень магнитного поля. Это вызывает сбои АЛС.

После работы вагона-дефектоскопа отмечается сбой кодов АЛС. На измеряемых участках неравномерно повышается амплитуда влияющего сигнала магнитного поля.

Мешающие влияния на коды АЛС наиболее часто проявляются в горловинах станции, где на стрелочных переводах создаются сильные помехи в связи с неравномерностью магнитных полей остряков и крестовин. Также работа AЛC нарушается вследствие намагниченности на мостах, где рельсы уложены в колее, месте расположения магнитных педалей КТСМ, а также в зоне желобов переездных настилов.

Воздействие асимметрии тягового тока в рельсовых цепях, которая достигала 25 А, не создает искажений формы кодов АЛС. С помощью регистратора записывались данные отдельного канала на выходе фильтра ФЛ-25/75.

Для локализации мест сбоев АЛС разработаны и внедрены простейшие индикаторы зон намагниченности рельсов. Один из них представлен на рис. 8. Наличие зон намагниченности фиксируется герконом, а в качестве сигнализатора используется, например, фонарик (или брелок со звуковым сигналом). С помощью такого прибора определяют силу магнитного поля, зная расстояние от места срабатывания прибора до рельса. К сожалению, этот индикатор фиксирует только сильные магнитные поля.


Другой контрольный прибор может быть создан из компаса и установленного сбоку от него небольшого постоянного магнита (рис. 9). Градуировка шкалы выполнена в единицах, характеризующих относительную силу фиксируемого внешнего магнитного поля. Прибор проградуирован от 0 до 6. Его чувствительность регулируется в зависимости от размеров и величины намагниченности дополнительного магнита путем изменения расстояния от компаса.

Предложенные индикаторы также позволяют оценить эффективность размагничивания рельсов, остряков и крестовин. Для этого с помощью индикатора в отмеченных местах сбоя АЛС производят замеры до и после размагничивания.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Автоматика, связь, информатика".

Перенес: Admin