Устройство ктсм на железной дороге что это
КТСМ — микропроцессорный комплекс технических средств многофункциональный
Комплекс технических средств многофункциональный КТСМ — аппаратура мониторинга и диагностики, основное предназначение которой заключается в модернизации систем ПОНАБ-3, отслеживающих аварийную ситуацию перегрева букс. Микропроцессорный модуль КТСМ на железной дороге стал применяться в 1999 году. Частично заменяя перегонное оборудование, и, вместе с тем, проводя всеобъемлющую замену всех без исключения стационарных приборов, проходил процесс модернизации.
КТСМ-01 применяется и в сочетании с новым контрольным пультом (линейным). Примечательно, что к одному автоматизированному рабочему месту (АРМ) можно подключить до 4-х комплексов.
Принцип действия КТСМ
Принцип действия КТСМ заключается в преобразовании и дальнейшей обработке электрических сигналов, что вырабатываются напольным оборудованием приборов ДИСК-Б или ПОНАБ-3. Информация о результатах подобного контроля, а также при срабатывании КТСМ, передаётся на пульт-табло дежурного по станции или поездного диспетчера (при диспетчерской централизации).
Структура КТСМ-01 имеет 3 уровня. На первом (нижнем) уровне происходит формирование подробной информации, в деталях отражающей техническое состояние подвижного состава (ПС). При этом задействуется перегонное (как напольное, так и постовое) оборудование.
Напольные устройства включают в себя:
В состав постового оборудования, которое располагается непосредственно в помещении перегонного поста, входят:
Установленный периферийный контроллер в КТСМ отвечает за реализацию всех алгоритмов, касающихся правильного функционирования постовых приборов. Блок сопряжения и управления дает возможность согласовывать между собой цепи напольного, а также силового оборудования с цепями периферийного контроллера и обеспечивает электропитание всех приборов напольного оборудования.
В свою очередь, технологический пульт применяется для того, чтобы выполнять проверки и последующие регулировки всей аппаратуры КТСМ, что на практике осуществляется силами персонала.
На среднем уровне системы КТСМ находится станционное оборудование, регистрирующее и сигнализирующее. В состав первой категории включены концентратор информации и АРМ оператора, который находится на линейном посту контроля. Сигнальное оборудование включает в себя сигнализационные устройства внутри рабочего помещения ДСП, световой индикатор и систему речевого оповещения.
Элементом, относящимся к верхнему уровню КТСМ, является АРМ оператора ЦПК, расположенного в ПТО или ПКТО. Устройство объединяет всю информацию, что поступает с линейных ПК. Сеть, используемая для передачи данных СПД, реализовывается на базе концентратора информации (КИ). Примечательно, что централизация данных осуществляется в пределах участка движения поездов без остановки, а линейные ПК должны быть расположены на расстоянии длиной в 25–35 км.
Работа КТСМ
Устройства КТСМ на железной дороге выявляют перегретые буксовые узлы в более 90% случаев при температуре шеек оси свыше 70°С, и в более 95% случаев — свыше 40°С. Вместе с тем, КТСМ на ЖД — это:
Работа КТСМ незначительно уступает возможностям КТСМ-02. Если модуль КТСМ имеет 12, то КТСМ-02 — 15 подсистем. Структура данного комплекса предполагает, что КТСМ на ЖД обеспечивает осмотр как нижней, так и задней (частично) стенки корпуса буксового узла. Актуальность использования подобного рода систем обусловлена наличием движения поездов, отличающихся пониженным уровнем пола.
Вагонник.РФ
понедельник, 19 марта 2018 г.
История создания
Принцип действия
Станционное оборудование модернизированной аппаратуры полностью заменяется и состоит из концентратора информации КИ-6М и комплекта АРМ оператора линейного поста контроля АРМ ЛПК (персональная ЭВМ типа IBM PC). Указанный комплект станционного оборудования является составной частью автоматизированной системы контроля подвижного состава АСК ПС. АРМ ЛПК поддерживает функции речевого оповещения и включения сигнализации, а один концентратор информации КИ-6М обеспечивает прием информации от четырех КТСМ-01.
Выявление перегретой буксы производится как по величине теплового уровня относительно температуры боковины тележки, так и по дополнительному признаку в виде отношения величины теплового уровня корпуса буксы к среднему значению тепловых уровней от остальных букс вагона для каждой стороны вагона.
Информация по линии связи поступает в концентратор информации системы СПД, а затем в АРМ ЦПК для последующей обработки, накопления, отображения и регистрации. Из АРМ ЦПК в ПК по линии связи периодически передаются пороговые значения тепловых уровней. Центральный процессор ПК производит сравнение тепловых сигналов от букс контролируемого поезда с последними принятыми от АРМа ЦПК значениями тепловых уровней и производит передачу информации о проконтролированном вагоне только в случае превышения значений этих уровней.
В интервалах между поездами обслуживающий персонал может проводить проверку и регулировку оборудования с использованием технологического пульта ПТ. С помощью клавиатуры пульта ПТ подаются команды периферийному контроллеру ПК на выполнение операций по управлению заслонками и контрольными лампами напольных камер. Периферийный контроллер в свою очередь выводит на индикатор технологического пульта контрольную информацию, а также результаты измерений параметров приемоусилительных трактов и данные о состоянии путевых датчиков.
Блок сопряжения и управления БСУ предназначен для согласования входных цепей и цепей управления ПК-02 с выходными цепями и схемами управления аппаратуры. Помимо согласования БСУ осуществляет дополнительную гальваническую развязку электрических цепей РЦН и питания ЭП-1 между БСУ и ПК, для которых используется напряжение 24 В силового щита аппаратуры ПОНАБ-3. При заходе поезда на участок контроля блок БСУ формирует сигнал захода поезда, который поступает на вход оптронной развязки модуля МОПД контроллера ПК. Под воздействием этого сигнала модуль МОПД передает команду «заход поезда» и переходит в режим отметки вагонов.
Открытие заслонок в напольных камерах при заходе поезда производится модулем МОПД. После приема команды «Заход поезда» ПК блокирует ввод команд с клавиатуры пульта, сбрасывает включенные ранее с пульта режимы, отключает режим автокомпенсации постоянной составляющей приемно-усилительных трактов и переходит в режим контроля буксовых узлов подвижного состава. При проходе первой колесной пары поезда над датчиком Д2 ПК формирует строку данных о заходе поезда на участок контроля для передачи в АРМ ЦПК и выводит на индикатор ПТ информацию о времени захода поезда в виде: «1235», где первая и вторая цифры соответствуют десяткам и единицам часов, третья и четвертая цифры соответствуют десяткам и единицам минут. При движении поезда в правильном направлении каждая колесная пара подвижного состава проходит поочередно над датчиками прохода осей Д1, Д2 и Д3. Сигналы по цепям «Д1», «Д2» и «Д3» в той же последовательности через блок БСУ поступают на входы формирователей модуля МОПД периферийного контроллера. Приняв последовательность сигналов МОПД переходит в режим отметки осей и вагонов. Если последовательность сигналов отличается от приведенной выше (движение поезда в неправильном направлении), то отметка осей и вагонов модулем МОПД не производится. Отметка вагона производится модулем МОПД по сигналам от датчиков Д1 и Д3, сигнал от датчика Д2 используется для восстановления отметки вагона после сбоя.
По сигналам от датчиков Д1, Д2 и Д3 модуль МОПД производит подсчет количества осей в поезде. Результат подсчета количества осей, прошедших над каждым датчиком, по окончании контроля поезда передается в модуль ПК. По сигналам от датчиков Д2 и Д3 модуль МОПД передает команды управления каналами тепловых сигналов модуля МОТС. При заходе первой колесной пары тележки в зону действия датчика Д2 модуль МОПД передает команду «Начало строба», по которой начинает производиться считывание тепловых сигналов с периодом равным 1 мс, а также определение максимального значения сигналов от букс по каждой стороне. При заходе колесной пары тележки в зону действия датчика Д3 модуль МОПД передает команду «Конец строба», по которой ММК записывает в память максимальные значения сигналов от букс и переходит в режим определения минимального значения тепловых сигналов от боковин тележки по каждой стороне до момента захода следующей колесной пары тележки в зону действия датчика Д2. По сигналу «Д3» от последней колесной пары тележки ММК прекращает считывание тепловых сигналов. При заходе остальных колесных пар тележки в зону действия датчика Д2 модуль МОПД передает команду «Начало строба», по которой ММК записывает в память минимальные значения сигналов от боковин тележки, переходит в режим поиска максимального значения сигналов от букс по каждой стороне и продолжает считывание тепловых сигналов. При заходе последней колесной пары вагона в зону действия датчика Д3 модуль МОПД передает команды «Конец строба» и «Отметка вагона». После приема команды «Отметка вагона» ММК производит обработку записанной в памяти информации и формирует блок данных о вагоне. В процессе обработки сравнивается, уровень теплового сигнала от каждой буксы с уровнем, принятым от АРМа ЦПК, если уровень теплового сигнала хотя бы одной буксы в вагоне превысит нормативный уровень, то ПК передает блок данных о вагоне в АРМ ЦПК.
Включение регулировочных режимов производится обслуживающим персоналом вводом соответствующих команд с клавиатуры пульта ПТ.
Информативность и достоверность показаний в КТСМ повышается за счет применения более совершенных методов обработки и передачи данных. При использовании традиционного метода измерения амплитуды уровня теплового сигнала состояние контролируемого буксового узла оценивается более дифференцированно по 70 уровням нагрева (для сравнения в аппаратуре ДИСК-Б 39 уровней). Кроме того, в аппаратуре КТСМ использован дополнительный информативный параметр. Он характеризует соотношение текущего значения амплитуды теплового сигнала и среднего. Это позволяет производить слежение за динамикой нагрева буксового узла в течение длительного времени на протяженном участке движения поезда, а следовательно обнаруживать буксовые узлы на ранней стадии развития дефекта.
При данном креплении напольной камеры расстояние между корпусом буксы и болометром сокращается. Это приводит к повышению чувствительности и помехозащищенности метода вследствие улучшения соотношения сигнал/шум. Кроме этого, при таком методе крепления камеры ориентация приемных капсул сохраняется в течение длительного времени и не требует дополнительной юстировки, так как объект контроля и приемник теплового излучения работают в одной системе координат. Эксплуатационные расходы на трудоемкую и требующую значительных затрат времени ориентацию оптических систем снижаются. Одной из причин появления «ложных» показаний при обнаружении перегретых букс является зависимость температуры смотровой крышки от энергии солнечного излучения. В случае ориентации на нижнюю часть корпуса указанные ошибки контроля исключаются.
Кроме того, простота крепления напольной камеры позволяет достаточно быстро ее демонтировать, а ремонтные и регулировочные работы квалифицированно выполнять в условиях КИП. Актуальность использования рассматриваемых напольных камер резко возрастет при переводе подвижного состава на кассетные буксовые узлы, когда в эксплуатации будут одновременно буксы различных типов. Напольные камеры комплекса КТСМ-02 не потребуют переориентации, а проблемы распознавания букс и корректировки критерия отбраковки решаются на программном уровне.
В состав постового оборудования входят: блок преобразования и контроля ВПК, блок силовой коммутационный БСК, технологический пульт ПТ, а также датчик температуры наружного воздуха ДТНВ (рис. 9.4). Блок БПК выполняет все «интеллектуальные» функции: преобразует и обрабатывает сигналы от путевых датчиков, формирует и передает подсистемам контроля управляющие сигналы, получает от этих подсистем данные об аварийных подвижных единицах и передает эту информацию в линию связи. Дополнительно БПК вырабатывает сигналы управления и диагностики состояния оборудования, работающего в составе комплекса. В блоке имеются средства тестирования и настройки комплекса персоналом в процессе ТО.
Оборудование БПК и другие подсистемы, работающие в составе комплекса, питаются от блока БСК. Он автоматически переключается на резервный фидер питания при отключении основного. Достоинством данной системы является возможность ее расширения, так как подсистемы контроля состояния отдельных узлов и деталей подвижного состава объединены информационно и имеют общий сетевой интерфейс, стандартные стыки и единый протокол сообщений.
Массовое распространение комплексов технических средств для модернизации морально и физически устаревшей аппаратуры ПОНАБ-3 на сети дорог началось в 1999 г. Таким образом, комплекс КТСМ-01Д, КТСМ-02 являются современными техническими средствами для обнаружения перегретых букс.
КТСМ-02
Достоинство этой системы – возможность ее расширения до пятнадцати разных подсистем. Линейные пункты предполагается комплектовать подсистемой контроля буксовых узлов и тормозов, а если необходимо, то и подсистемой контроля волочащихся деталей. Напольные камеры крепятся на рельс. Конструкция НК комплекса КТСМ-02 обеспечивает осмотр нижней и частично задней стенки корпуса буксового узла. Камера и букса перемещаются в одной системе координат, именно поэтому букса попадает в зону осмотра болометра.
КТСМ-01
Содержание
Назначение
Буксы предназначены для соединения колесных пар с рамой тележки, передачи нагрузки от кузова вагона через подшипники на шейку оси колесной пары, а также для ограничения поперечного и продольного перемещений колесных пар относительно тележки.
В настоящее время весь парк грузовых и пассажирских вагонов переведен с подшипников скольжения на подшипники качения. Это связано с тем, что применение букс с роликовыми подшипниками дает возможность эксплуатировать вагоны при повышенных скоростях, практически исключить случаи отцепки вагонов из-за нагрева букс, снизить усилие тяги необходимое для трогания поезда с места, получить значительную экономию электроэнергии или топлива на локомотивах.
В процессе движения поезда температура буксовых узлов вагонов и локомотивов повышается за счет работы сил трения и тепловая (инфракрасная) энергия от корпусов букс излучается в окружающее пространство. Нормальная работа буксового узла характеризуется установившимся режимом теплообмена между его элементами и окружающим воздухом. У нормального работающего буксового узла температура выше на 7-12ºС по сравнению с температурой окружающего воздуха. Неисправность буксового узла характеризуется существенным повышением температуры его корпуса (на 20ºС и более). Причинами «отказов» буксовых узлов могут являться: дефекты металла; нарушения технологии механической и термической обработки подшипников, из-за которых в кольцах создаются повышенные остаточные напряжения неправильный подбор колец по шейке оси и роликов по размерам групп; недостаточное усилие затяжки торцовой гайки; усталостные повреждения– раковины и электроожоги на дорожках качения и т.д. КТСМ-01Д состоит из перегонного и станционного (АРМЛПК) оборудования, связанных между собой кабельной связью (рис. 1). Перегонное оборудование в свою очередь состоит из напольного и постового оборудования.
Перегонное оборудование:
Перегонное оборудование (рис. 1.) размещено с учетом возможности остановки поезда с неисправными подвижными единицами до входного сигнала станции и на станции на другом пути с отменой ранее приготовленного маршрута и задания нового.
Состав
Постовое оборудование включает:
Состав системы КТСМ
На участке контроля по обеим сторонам колеи размещаются напольные считывающие камеры, которые предназначены для размещения в них приемных капсул, а также их защиты от механических и климатических воздействий. Основные напольные камеры (НКПО, НКЛО) устанавливаются под углом 13° к оси пути, а вспомогательные (НКПВ, НКДВ) — перпендикулярно оси пути.
Каждая напольная камера содержит:
К напольным камерам от постового оборудования подходят два кабеля, через которые передаются тепловые сигналы букс, сигналы управления работой камеры и электропитание.
Размещение заслонок и нагревательного элемента в напольной камере: Напольная камера оснащена кривошипно-шатунным механизмом, который приводится в движение шаговым электродвигателем. Заслонка окна имеет три положения: закрытое, полуоткрытое и открытое. Данные положения обеспечивают необходимое пропускание инфракрасной энергии, в зависимости от температуры окружающей среды, на чувствительный элемент болометра. Также внутри камеры расположен нагревательный элемент, обеспечивающий постоянную, необходимую для измерений температуру.
Конструкция приемной капсулы:
На железнодорожном транспорте такие измерители применяются машинистами в экстренных ситуациях, когда приборами безопасности зарегистрирован нагрев какой-либо части подвижной единицы в составе поезда и необходимо определить что именно и где нагрето.
Установка напольного оборудования:
На платформе установлены 4 амортизатора типа АП-2, на которые крепится плита приемной капсулы. Напольная камера представляет собой сварную коробку с установленными внутри элементами системы обогрева, узла заслонки и узла контрольной лампочки. Корпус камеры крепится к платформе с помощью шарнирных опор и замка. Шарнирные соединения позволяют либо открыть камеру без отделения корпуса, либо полностью отделить корпус от платформы камеры. В верхней части передней стенки корпуса имеется входное окно, перекрываемое заслонкой при отсутствии поезда в зоне контроля. Внутри камеры закреплены два трубчатых электронагревателя, включенные в режим отдачи мощности около 140 Вт каждый. На боковых стенках корпуса имеется по четыре аэрационных окна с пылеулавливающими фильтрами. К потолку корпуса крепится кронштейн с датчиком температуры, в качестве, которого используетсятерморезистор. Напольные камеры устанавливаются на специальных рамах с анкерными болтами. Рамы крепятся к фундаменту, заглубленному в призму железнодорожного полотна. Ориентирование камер производится с помощью ориентирного устройства, имитирующего проход буксы или ступицы колеса в точке контроля. Точка ориентации основной напольной камеры находится на расстоянии 520 мм над поверхностью катания рельса и на расстоянии 400 мм от внутренней грани головки рельса. Точка ориентации вспомогательной камеры находится, так же как и у основных камер, на высоте 520 мм от поверхности катания рельса внутри колеи, на расстоянии 100 мм от внутренней грани головки рельса. От каждой камеры в помещение для аппаратуры поступает один сигнальный экранированный кабель и один силовой кабель соединительные кабели от датчиков заводятся в две универсальные кабельные муфты. Из муфт сигналы от датчиков подаются по кабелю на клеммную колодку перегонной стойки и далее—в БУ При прохождении каждой колёсной пары через напольное оборудование КТСМ, тепловое излучение от внутренней части буксового узла улавливается основной камерой комплекса и преобразуется в электронный импульс, который в дальнейшем подлежит обработке. Точка ориентации основной напольной камеры находится на расстоянии 520 мм над поверхностью катания рельса и на расстоянии 400 мм от внутренней грани головки рельса.
Порядок работы комплекса КТСМ
Принцип действия комплекса КТСМ-О1Д основан на восприятии чувствительными элементами (болометрами) импульсов инфракрасного излучения от задних, по ходу движения поезда, стенок корпусов букс – основные напольные камеры, а также ступиц и дисков колёс – вспомогательные напольные камеры. Комплекс преобразовывает эти импульсы в электрические сигналы, выделяет сигналы от перегретых букс и заторможенных колёсных пар, регистрирует их и передает полученную информацию на АРМ ЛПК (автоматизированного рабочего места линейного поста) станции обслуживающему персоналу и оператору центрального поста АСК ПС в отделение дороги.
Работа комплекса КТСМ:
С заходом поезда на участок контроля (за 10-15м до напольного оборудования) шунтируется рельсовая цепь наложения ЭП-1 и сигнал наличия поезда на участке контроля поступает в блок управления (рис.1). По этому сигналу формируются команды на открытие заслонок напольных камер и включение в работу перегонных и станционных устройств.При этом с пульта оператора выдается световая сигнализация наличия поезда на участке контроля. Все указанные операции заканчиваются до захода первого колеса локомотива в зону действия датчика Д1.
При заходе первого колеса в зону действия датчика открываются входы ячеек усилителей, подключенных к основным напольным камерам, и сигналы от корпусов букс, полученные при проходе колеса от датчика Д2 до датчика усиливаются и запоминаются в ячейках памяти. При проходе этого же колеса в зоне действия датчика Д3 по переднему фронту сигнала от датчика с блока управления открываются входы усилителей, подключенных к вспомогательным напольным камерам, а по заднему фронту сигнала от датчика они закрываются, и тепловые сигналы от подступичных частей колеса усиливаются и запоминаются в своих ячейках памяти.
Тепловые сигналы и сигнал отметки прохода колеса передаются в линию, связи к станционному оборудованию. При изменении температуры окружающего воздуха по команде с блока термодатчиков в оконечных усилителях осуществляется коррекция амплитудного значения тепловых сигналов от основных напольных. При превышении амплитуды теплового сигнала правой или левой стороны поезда установленного значения порога (перегретая букса) вырабатывается сигнал тревоги, по которому включается звуковая и световая сигнализация на пульте оператора. При обнаружении подсистемой перегретой буксы по команде с блока автономной работы в момент контрольной программы срабатывает реле «Тревога 1», и включаются ячейки сигнализации на аппаратуре дежурного по станции. Реле «Тревога 2» срабатывает в момент обнаружения высоко аварийных букс.
В состав станционного оборудования включен различитель типа букс, принцип работы которого основан на распознавании типа буксового узла по амплитудному признаку всех букс одного вагона (температура нормально работающих букс сподшипником скольжения значительно выше температуры нормально работающихроликовых букс). Признак типа буксового узла («—» — букса скольжения, «+»букса роликовая) отпечатывается после информации о порядковом номере вагона, а соответствующий сигнал подается в устройство тревоги для задания различных уровней порогового значения при том или ином типе буксового узла (при роликовой буксе порог срабатывания выше, чем при буксе скольжения, т. к. для роликовой буксы выше допустимая температура ее корпуса). При удалении поезда с участка контроля перегонных устройств по сигналу с рельсовой цепи наложения, блок управления вырабатывает команду «конец поезда», по которой закрываются заслонки напольных камер, запускается программно-задающее устройство и аппаратура переключается в режим автоконтроля. В режиме автоконтроля имитируется проход шестиосного вагона с высоким уровнем нагрева букс (3 оси при открытой заслонке и 3 оси при закрытой заслонке) и информация о контрольном вагоне фиксируется блоком сопряжения. По результатам расшифровки этой информации можно судить о настройке основных устройств подсистемы.
Технические характеристики:
В нормальных условиях эксплуатации КТСМ обладает следующими основными характеристиками:
ПОНАБ или КТСМ — устройства автоматического контроля нагрева букс
Опубликовано 26.07.2019 · Обновлено 06.04.2021
Есть на железной дороге такие проблемы с движущейся частью подвижного состава, которые могут привести и к крушению, если не будут своевременно обнаружены — разрушение подшипника буксы и (или) заклинивание колесной пары на вагоне грузового поезда. Почему и, или — не всегда разрушение подшипника приводит к заклиниванию, а заклинивание не всегда вызвано разрушением подшипника (тормозной цилиндр заклинило например). Выявить подобную ситуацию машинист грузового поезда, в котором 70 вагонов, может не всегда. Никаких изменений в динамике ведения локомотива не ощущается. В пассажирских вагонах вся информация о состоянии букс колесных пар измеряется и есть в распоряжении проводника. Но как же такие потенциальные опасности помочь выявить машинистам грузовых поездов?
ПОНАБ
На фотографии выше выделены красным камеры системы ПОНАБ (Пункт обнаружения нагрева аварийных букс) или КТСМ (Комплекс технических средств мониторинга). Первое определение является как-нельзя точным. Собственно сами системы, точнее их сенсорная часть, одинаковы. Разница в том, что вторая (КТСМ) является модернизацией первой (ПОНАБ).
Как же это работает?
В этих обозначенных камерах располагаются: чувствительный инфракрасный датчик, створки, специальный нагревательный элемент, температура которого точно известна (необходим для калибровки ИК датчика, а также служит дополнительным фильтром), еще усилители сигнала. Обычно камер по две с каждой стороны пути, но на снимке выше их 6 (от шестой только еле-еле виден след). Вероятно это модернизированное или опытное оборудования.
Отдельно располагаются магнитные датчики проезда колесной пары, которые очень точно определяют момент проезда колес, и передают данные в систему управления.
ПОНАБ работает автоматически, не требуя участия человека. В момент приближения колесной пары створки камер открываются и делается инфракрасный «снимок». Благодаря этому снимку становятся известны температуры каждой буксы для всех колесных пар, еще и для контроля с разных профилей. После проезда последней колесной пары поезда все измерения отправляются на пост дежурного по станции.
Если есть превышения по допустимой температуре, значит что-то не так, значит где-то есть трение. И от того, насколько сильно превышена температура, будет зависеть дальнейшее движение поезда. В таком случае ПОНАБ автоматически по радиосвязи сообщает машинисту номер поезда, номер вагона, номер буксы и её сторону (справа или слева). Машинист обязан отреагировать, вплоть до снижения скорости до 5 км/ч до ближайшей станции ремонта, которая как правило расположена в 30-35 километрах от ПОНАБа. Также такие устройства могут устанавливать перед искусственными сооружениями, например ЖД мостами.а