[03-2013] Самоходная путеизмерительная лаборатория СПЛ-ЧС200
 

Самоходная путеизмерительная лаборатория СПЛ-ЧС200

И.К. МИХАЛКИН, генеральный директор НПЦ ИНФОТРАНС, О.Б. СИМАКОВ, первый заместитель генерального директора

Разработка самоходной путеизмерительной лаборатории СПЛ-ЧС200 (рис. 1) на базе переоборудованного двухсекционного электровоза ЧС200-08 началась по инициативе и поручению старшего вице-президента ОАО «РЖД» В.А. Гапановича с целью реализации автоматизированного контроля состояния железнодорожного пути, прежде всего скоростных направлений, на рабочих скоростях до 200 км/ч с повышенной осевой нагрузкой на путь 19,5 тс. Работы велись под руководством Департамента технической политики ОАО «РЖД» с участием ПКБ ЦТ, Ярославского электровозоремонтного завода имени Б.П. Бещева, Инжинирингового центра — филиала ОАО «Желдорреммаш», обеспечившими ремонт и переоборудование локомотива для целей диагностирования, и НПЦ ИНФОТРАНС, спроектировавшего уникальную высокоточную систему измерения параметров геометрии рельсовой колеи и рельсов.

В результате на одной из секций локомотива ЧС200-08, получившей название диагностической, демонтировали локомотивное оборудование и установили:
автоматизированную информационно-измерительную систему разработки НПЦ ИНФОТРАНС; служебный модуль; системы жизнеобеспечения экипажа (отопление, кондиционирование, санузел, купе для отдыха);

дополнительное электрооборудование для энергоснабжения автоматизированной информационно-измерительной системы и систем жизнеобеспечения диагностической секции.

Конструкционные особенности базовой подвижной единицы и задачи, поставленные перед будущим средством диагностики, определили облик изделия. Вести диагностику на таких скоростях возможно только при использовании бесконтактных методов измерения. Жесткие требования по размещению измерительного оборудования (ограниченное пространство, недопустимость вмешательства в ходовые системы локомотива) потребовали разработки новой, не имеющей аналогов в России, системы измерения на основе лазерных сканеров и инерциальной навигационной системы. Кроме того, с самого начала было определено — лаборатория должна эксплуатироваться в любое время года в диапазоне температур окружающего воздуха от -40 до +55 °С.


Специалисты НПЦ ИНФОТРАНС, несмотря на сжатые сроки реализации проекта, поставили для себя непростые задачи: система измерения должна не только обеспечивать контроль во всем диапазоне рабочих скоростей, но и быть максимально компактной и всепогодной. Необходимо отметить, что все аналогичные бесконтактные средства диагностики, в том числе и зарубежные, как правило, не работают в зимний период времени или при наличии осадков. Для условий России и, особенно для Октябрьской дороги — полигона эксплуатации изделия — это слишком жесткое ограничение.

Многолетний опыт НПЦ ИНФОТРАНС по созданию измерительных систем позволил разработать в рамках проекта СПЛ-ЧС200 такую систему измерения геометрических параметров рельсовой колеи и рельсов (рис. 2), которая полностью соответствует всем предъявленным требованиям. Система отличается компактностью, универсальностью и может быть установлена практически на любую подвижную единицу. При этом, несмотря на ее принципиальное отличие от ставшей традиционной системы измерения КВЛ-П, все выходные сведения СПЛ-ЧС200 приводятся к стандартному формату данных КВЛ-П (как, впрочем, они могут быть приведены и к любому другому формату) и оцениваются в соответствии с действующей нормативной документацией. Такой подход в том числе позволяет за счет совмещения результатов измерений СПЛ-ЧС200 и вагона-путеизмерителя, полученных при различной нагрузке, выявлять ослабленные места верхнего строения пути.

Автоматизированная информационно-измерительная система СПЛ-ЧС200 имеет в своем составе несколько подсистем: контроля геометрии рельсовой колеи — взаимного расположения рельсовых нитей по высоте (уровень), ширины колеи (шаблон), стрелы изгиба рельсовых нитей в горизонтальной (рихтовка) и вертикальной (просадка) плоскостях, длинных неровностей в плане и профиле до 150 м;

контроля поперечного профиля рельсов — наклона поверхности катания, износа головки (боковой, вертикальный, приведенный и под углом 45°);

контроля продольного профиля пути — полного продольного профиля пути, уклонов продольного профиля;

видеонаблюдения; контроля горизонтального и вертикального ускорений кузова вагона и букс тележек;

контроля остаточной намагниченности рельсов;

привязки в геодезической и железнодорожной системах координат;

дистанционной передачи данных по радиоканалу.

Лабораторию при необходимости можно дооснастить дополнительными системами контроля путевой инфраструктуры (пространственного сканирования, видеоконтроля рельсошпальной решетки и др.).

СПЛ-ЧС200 прошла полный цикл испытаний во всем диапазоне рабочих скоростей. Их проводили в два этапа в период с 14 октября по 12 ноября 2012 г. на участках Северной и Октябрьской дорог в полном диапазоне рабочих скоростей от 20 до 200 км/ч. В таблице приведены погрешности измерения основных параметров геометрии рельсовой колеи, полученные при испытаниях. Как видно, они существенно превзошли требования технического задания.


НПЦ ИНФОТРАНС всегда уделяет большое значение метрологии разрабатываемых изделий и наряду с показателем повторяемости (сопоставляются данные, полученные в одних и тех же условиях) также получает и анализирует показатели воспроизводимости (сопоставляются данные, полученные в разных условиях, в том числе на разных средствах и даже на разных типах средств измерения).

Измерения СПЛ-ЧС200 продольного профиля, приведенные на рис. 3, показывают, что система контроля с высокой точностью измеряет продольный профиль пути даже на больших скоростях. Полученная точность измерения (2 см на 1 км пути), как минимум, не уступает геодезической (5 см на 1 км). При этом производительность измерения продольного профиля на СПЛ-ЧС200 на порядки превосходит производительность геодезических измерений. Комплексирование подсистемы измерения продольного профиля со спутниковой навигационной системой позволяет получать высотные отметки рельса в геодезической системе координат.
Система контроля поперечного профиля рельсов обеспечивает получение на больших скоростях и с высокой точностью таких важных для оценки качества взаимодействия колеса и рельса параметров, как наклон поверхности катания рельса и его износ (рис. 4). Стабильность наклона поверхности катания рельсов вдоль пути приобретает особую актуальность для скоростных и высокоскоростных направлений и непосредственно коррелирует с параметром «эквивалентная конусность» европейских норм безопасности.

Полученный запас по точности измерения новой системой всех параметров дает уверенность в том, что она сможет обеспечить достоверный контроль и на значительно больших скоростях.


Подсистема дистанционной передачи данных, установленная на СПЛ-ЧС200, дает возможность при движении передавать «на землю» сведения по обнаруженным отклонениям в содержании пути непосредственно тому подразделению, которое обслуживает конкретный участок пути, а по опасным отклонениям, требующим ограничения скорости, — дополнительно еще и диспетчеру. Наличие такой подсистемы особенно важно для путеизмерительной лаборатории, работающей на скоростях до 200 км/ч.

Основная особенность системы управления СПЛ-ЧС200 — максимальная автоматизация работы и обслуживание минимальным составом экипажа — заложена изначально. Сенсорный пульт управления, показанный на рис. 5, делает простым и наглядным весь процесс управления автоматизированной информационно-измерительной системой СПЛ-ЧС200. Он обеспечивает автоматическое включение и выключение всей диагностической аппаратуры и систем жизнеобеспечения в заданной последовательности в соответствии с циклограммой запуска, а также автоматически поддерживает необходимый температурный режим хранения измерительного оборудования, когда лаборатория находится на стоянке.

СПЛ-ЧС200 — это первое отечественное средство диагностики, не только на российских железных дорогах, но и на всем «Пространстве 1520», способное выполнять контроль состояния путевой инфраструктуры на скоростях до 200 км/ч. Технология использования СПЛ-ЧС200 будет еще уточняться по результатам опытной эксплуатации, но уже сейчас понятно, что новое средство измерения состоялось. В настоящее время прорабатывается вопрос об оснащении СПЛ-ЧС200 системами контроля контактной сети. Их предполагается спроектировать и разместить таким образом, чтобы получать информацию по контактному проводу непосредственно с рабочего токосъемника электровоза. Такие данные помогут оценить реальное поведение контактной подвески при взаимодействии с локомотивом, движущемся на высокой скорости.

Тема перенесена
 

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin