Выбор типа промежуточных рельсовых скреплений методом вибродиагностики

Внедрение: 2017 г.

Для решения задач по исследованию вибраций железнодорожного пути автором диссертационной работы [1] использовался мобильный аппаратно-программный комплекс с применением модуля E14‑440. Общий вид аппаратно-программного оборудования показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Общий вид мобильного аппаратно-программного комплекса: 1 – вибродатчики МВ‑25Д‑В; 2 – кабель; 3 – модуль АЦП E14‑440; 4 – персональный компьютер.

В качестве датчиков использовались велосиметры МВ‑25Д‑В, преобразующие механические колебания в электрические сигналы и служащие для измерения скорости колебаний. Принцип действия датчиков – индукционный. Рабочий диапазон частот вибродатчиков – от 1 до 1000 Гц. Частота преобразования АЦП Е14‑440 составляла 8000 Гц на канал.

Подключение вибродатчиков МВ‑25Д‑В к входу АЦП осуществляется экранированными проводами длиной 11 м. Для обеспечения высокой помехозащищенности измерительного тракта применена особая дифференциальная схема подключения входных сигналов «по току» [2] – стр. 3. Огромное преимущество этого способа в том, что длина проводов не оказывает существенного влияния на длительность переходного процесса на входе АЦП, поскольку фактически малый импеданс источника сигнала уже обеспечен.

Крепление вибродатчиков на элементах железнодорожного пути осуществляется с применением дополнительных крепежных устройств, общий вид которых показан на рисунке 2. Аппаратно-программный комплекс может работать в среднем 18‑20 часов. Продолжительность работы ограничивается емкостью аккумуляторной батареи. 

Рисунок 2. Общий вид устройств крепления датчиков на элементы железнодорожного пути: а – устройство для крепления датчика на подошву рельса; б – устройство для установки датчика на земляное полотно и балластное основание; в – устройство для установки датчика на конец железобетонной шпалы; г – устройство для крепления датчика на упругой клемме.

Схема использованной тарировочной установки представлена на рисунке 3. Установка состоит из электродинамического возбудителя ESE‑201, питаемого от генератора через мощный усилитель LV‑103, и виброизмерительного устройства, включающего в себя калибровочный пьезоэлектрический акселерометр КД‑10, электронный блок RFT. 

Рисунок 3. Схема установки для тарировки мобильного аппаратно-программного комплекса.

Записи сигналов производятся с помощью программы LGraph2 (рисунок 4), поставляемой вместе с модулем Е14‑440.

Рисунок 4. Общий вид интерфейса программы «LGraph2».

С целью визуализации и анализа, полученных в ходе проведенных измерений, использовался пакет прикладных программных продуктов Mathcad. Для обеспечения возможности проведения подробного анализа динамического воздействия от известной осевой нагрузки (в данной работе – электровоз ВЛ‑80с), разработана специальная программа, позволяющая вырезать из общей записи сигнала интересующий фрагмент. Программа написана на языке С++ и совместима с программным пакетом, рассмотренным выше. Структурная схема программы представлена на рисунке 5.

Все составляющие пакета были протестированы на реальных данных, полученных с использованием мобильного аппаратно-программного комплекса.

Рисунок 5. Структурная схема программы обработки и визуализации данных.

Рисунок 6. Общий вид пути с установленными датчиками вибрации: со скреплением Vossloh W‑14 (слева); ЖБР65‑Ш (справа).

Приводим некоторые выводы диссертационной работы: 

1. Ошибка измерений, проводимых в диапазоне частот от 1 до 1000 Гц, составляет не более 5 %. Таким образом, мобильный аппаратно-программный комплекс приемлем для проведения экспериментальных исследований механических колебаний (вибрации) железнодорожного пути.
2. Мобильный аппаратно-программный комплекс и программное обеспечение позволяют достаточно полно и с высокой точностью решать задачи исследований механических колебаний (вибраций) железнодорожного пути при вибродинамическом воздействии подвижного состава.
3. Предлагаемую методику вибродиагностики можно принять за основу при проведении натурных измерений параметров колебаний с целью сравнения динамической работы железнодорожного пути с различными типами промежуточных рельсовых скреплений.

Из прилагаемых справок о внедрении cледует, что результаты диссертационного исследования применены при разработке инструкции по проведению вибродиагностики верхнего строения пути с различными типами промежуточных рельсовых скреплений на железных дорогах АО «Национальная компания «Казакстан темiр жолы»; методика вибродиагностики, разработанная Жангабыловой А.М., используется при проведении работ по текущему содержанию, среднему и капитальному ремонтах пути.

Источники:

1. Жангабылова А.М. Выбор типа промежуточных рельсовых скреплений методом вибродиагностики: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Москва. – 2017. – 169 с.
2. Гарманов А.В. Требования к источникам сигналов АЦП с входным динамическим коммутатором каналов в многоканальном режиме: [Электронный ресурс] // ООО «Л Кард». М., 2018.  URL: http://www.lcard.ru/download/articles/distortions.pdf. (Дата обращения: 27.03.2019).

Разработчик: Жангабылова А.М. (ФГБОУ ВО «Российский университет транспорта (МИИТ)»)