Admin

Стенд для испытания гидродемпферов тягового подвижного состава

С.И. БОЛОБОНОВ, ведущий конструктор конструкторско-технологического отдела структурного подразделения Проектно-конструкторского бюро локомотивного хозяйства в г. Торжок — филиала ОАО «РЖД»

Как известно, гидравлические гасители колебаний применяются в конструкции экипажной части современного тягового подвижного состава в качестве демпфирующего устройства, предотвращающего резонансные всплески колебаний составных частей экипажа и кузова локомотива. Поэтому гасители часто называют гидродемпферами.
Вполне очевидно, что условие соответствия нормативным требованиям характеристик гидродемпферов, подготовленных для установки на локомотиве, является крайне важным критерием для обеспечения безопасности движения поездов, особенно в режиме высоких скоростей.
Наряду с этим, успешное решение задачи по корректному измерению рабочих характеристик гидродемпфера при различных режимах его колебаний, максимально близко имитирующих условия работы изделия на локомотиве, возможно только при наличии у ремонтного персонала в локомотивных депо специализированного технологического оборудования.


Для решения указанной задачи Проектно-конструкторским бюро локомотивного хозяйства (ПКБ ЦТ) в 2012 г. был разработан первый опытный образец стенда для испытания гидравлических гасителей колебаний тягового подвижного состава (ТПС), тип А3124, а начиная с 2014 г. предприятием начал осуществляться выпуск партий данных стендов для последующего оснащения ими сервисных локомотивных депо. На текущий момент выпущено и внедрено на сети железных дорог России уже более 40 стендов данного типа.
На основе накопленного опыта эксплуатации данных изделий, а также с учетом новых требований заказчика ведутся непрерывные работы по совершенствованию конструкции вновь выпускаемых стендов и доработке ранее выпущенных образцов в ходе их капитальных ремонтов. Так, в 2017 г. в конструкцию стенда были внесены изменения с целью повышения удобства работы персонала при работе с ним.
В 2021 г. были выполнены работы по глубокой модернизации аппаратной части стенда (рис. 1), в результате которых у стенда появились принципиально новый пульт управления, а также новое программное обеспечение на базе SCADA система MasterSCADA (Инсат, Россия). Новый пульт управления стендом А3124 построен на современном комплексе технических средств автоматизации, включающем в себя промышленный программируемый логический контроллер (ПЛК) и сенсорный панельный компьютер (ПК).

Применение нового пульта управления позволило решить следующий спектр задач:
обеспечить скоростные и точные измерения параметров испытания. Опрос датчиков производится модулем скоростного аналогового ввода, а благодаря работе программного обеспечения в режиме реального времени достигается низкая итоговая погрешность измерений;
& обеспечить подсистему безопасности проведения испытания. Реакция системы управления на датчики и кнопки останова также обеспечивается в режиме реального времени, не завязана на обмен данными между ПК и иными компонентами системы;
исключить влияние возможных сбоев операционной системы ПК или каналов связи от программируемых логических контроллеров к ПК на проведение процесса испытания. Все задачи управления исполнительными механизмами и алгоритм испытания выполняются непосредственно на ПЛК;
& обеспечить высокую надежность и долговечность пульта управления путем используемых компонентов (ПЛК позволяет минимизировать количество второстепенных элементов автоматики);
& обеспечить высокую степень защиты от внешних помех и их влияние на измерения;
обеспечить простоту периодического обслуживания пульта управления путем простой архитектуры комплекса средств автоматизации;
& разделить программное обеспечение на части управления и визуализации процесса. В случае сбоя на стороне ПК или необходимости обновления операционной системы нет необходимости менять (восстанавливать) все программное обеспечение, достаточно откорректировать часть визуализации процесса на ПК.
Новая программа, управляющая работой стенда, получила абсолютно новый продуманный, современный графический интерфейс, позволяющий сократить время на обучение нового персонала и минимизировать возможные ошибки при проведении испытаний (рис. 2). Но самое главное, что новое программное обеспечение имеет ряд следующих преимуществ:

• стандартизированные подходы к разработке, не привязанные к конкретному разработчику, позволяют вносить изменения в программу любому квалифицированному программисту;
• совместимость SCADA системы с различными вариантами операционных систем и драйверов обеспечивается производителем данной системы, а любые изменения и обновления операционной системы ПК не приведут к необходимости доработок программной части визуализации стенда;
• класс данного программного обеспечения по определению предназначен для задач непрерывного контроля и проведения технологического процесса, производитель гарантирует отсутствие критических сбоев в части взаимодействия с основным элементом комплекса;
  
• благодаря встроенным средствам облегчаются задачи формирования журналов ошибок, отчетов о результатах проведения испытания и экранов управления, что, в конечном итоге, снижает общую стоимость изделия.
• Кроме нового пульта управления, обновления программного обеспечения, модернизации подверглась и механическая часть стенда, направленная на дальнейшее повышение надежности, расширение его возможностей, а также удобства при работе и обслуживании стенда. Модернизированный стенд А3124 полностью соответствует требованиям ГОСТ 33749-2016 «Демпферы гидравлические железнодорожного подвижного состава» и имеет следующие технические характеристики: максимальное контролируемое усилие 25 кН;
• контрольные скорости колебаний точки крепления демпфера по синусоидальному закону от 0,02 до 0,6 м/с;
• ход толкателя (регулируется автоматически) от 20 до 50 мм;
• расстояние между осями зажимов (плавно изменяется) от 360 до 570 мм, специальное исполнение стенда позволяет испытывать гидродемпферы с расстоянием между осями зажимов до 820 мм;
• запись диаграмм сопротивления и силовой характеристики демпфера;
• автоматизированное вычисление работы демпфера;
• поворот и фиксация нагрузочного устройства стенда на любой заданный угол, от 0 до 90°, обеспечивая испытания гидродемпферов в положении, соответствующем рабочему;
• измерение температуры наружной поверхности в нижней части корпуса гидродемпфера.

Еще одной отличительной особенностью обновленного стенда для испытания гидродемпферов ТПС А3124 является его адаптация для работы по технологии с использованием современных систем автоматической идентификации составных частей локомотивов. Для этого на стенде установлен стационарный промышленный считыватель RFID-меток или сканер QR-кодов.
В результате при установке на стенд гидродемпфера, промаркированного любым из указанных носителей информации, автоматически считывается идентификационная информация о составной части локомотива, которая далее поступает в оперативную память аппаратной части (рис. 3). После идентификации гидродемпфера программным обеспечением стенда для данного гасителя программой стенда автоматически выбирается алгоритм испытаний, соответствующий типу изделия.
После завершения испытательных циклов гидродемпфера информация с итогового протокола испытаний направляется в систему «Электронный паспорт локомотива» на соответствующую страницу электронного паспорта идентифицированной единицы локомотивного оборудования.
Таким образом, работа по данной технологии позволяет не только обеспечить эффективное решение задачи по корректному измерению рабочих характеристик гидродемпфера, но также и выполнить эту работу с незначительными трудозатратами оператора стенда при минимальных рисках негативного влияния человеческого фактора на производственные процессы непосредственного проведения испытаний и оформления их результатов.

На рассмотренном примере модернизации стенда типа АЗ 124 с большой уверенностью можно сказать, что внедрение в деповские производственные процессы ремонта технологий по автоматической идентификации составных частей локомотивов позволит поднять на принципиально новый уровень качество обеспечения безопасности движения поездов.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК