CC BY
82
УДК 656.259.12
В. И. ПАРФЕНОВ, А. П. РАЗГОНОВ (ДИИТ), М. А. КОВРИГИН (Приднепровская ж. д.)
АНАЛИЗ ДЕФЕКТОВ И ВОЗМОЖНОСТИ ДИАГНОСТИКИ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ
Проведено ан^з електричних та мехашчних дефектов стршочних електроприводiв. Визначено, що за рахунок механiчних дефекта виходить з ладу протягом року кожна шоста стрiлка на станци та кожна друга на сортувальнш горцi. Запропоновано способи та техшчш засоби дистанцiйного безперервного дiагносту-вання стрiлочних переводiв.
Проведен анализ электрических и механических дефектов стрелочных электроприводов. Установлено, что из-за механических дефектов в течение года выходит из строя каждая шестая стрелка на станции и каждая вторая стрелка на сортировочной горке. Предложены способы и технические средства дистанционной непрерывной диагностики стрелочных переводов.
The paper provides analysis of electric and mechanical defects of railway switching points. It has been establ-sished that mechanical defects cause failure of each sixth switching point at a station and each second at a marshalling hump during a year. Ways and means of remote continuous diagnostics of switching points have been offered.
Надежность станционных и горочных систем железнодорожной автоматики во многом зависит от надежности стрелочных переводов. В тоже время стрелочные переводы эксплуатируются в сложных условиях, что обуславливает появление различных дефектов. Такие дефекты условно можно разделить на два вида: механические и электрические. К первому виду относят дефекты, связанные с выкрашиванием металла головки остряка или шейки рамного рельса [1]. Кроме того, проявляются дефекты составных элементов стрелочных гарнитур. Это деформации контрольных и рабочих тяг, уменьшение из-за износа толщины прокладок между серьгой рабочей тяги и остряком, люфтовые выработки отверстий серьги в местах соединений контрольных тяг и другие. В связи с повышением скоростей поездов актуальное значение приобретает разработка средств технической диагностики переводов, обеспечивающих, что особенно важно, постоянный контроль зазора между остряком и рамным рельсом (2.. .4 мм).
Дефекты второго вида связаны с отказами стрелочных электроприводов по причине потери контакта в автопереключателях, неисправности щеточно-коллекторных узлов электродвигателя и выхода из строя блока выпрямительного стрелочного (БВС) и др. Все дефекты ведут к нарушению нормальной работы стрелочных переводов и, как следствие, срыву графика движения поездов.
Существующие профилактические методы диагностики дефектных состояний стрелочных переводов не в полной мере обеспечивают требования эксплуатации систем централизации. Проведенный авторами статистический анализ дефектов магистральных стрелочных переводов отражает состояние проблемы некоторых круп-
ных станций и сортировочных горок Приднепровской ж. д. Оказалось, что при суточной пропускной способности 90-100 пар поездов средняя частота переводов стрелки ЭЦ составила 120, а на сортировочных горках - 350 переключений при перерабатывающей способности 4 500 вагонов. Характер и количество отказов первого вида за один год эксплуатации стрелочных переводов приведены в табл. 1, а второго - в табл. 2.
Таблица 1
Отказы стрелочных переводов из-за механических дефектов
Причина отказа Количество отказов в системах, шт.
ЭЦ ГАЦ
Упорные болты упираются в остряк 1 -
Отбой рамного рельса - 1
Искривление остряка 1 1
Угон остряка 4 -
Накат металла головки рамного рельса 19 4
Уширение и сужение колеи у остряков стрелки 11 5
Чрезмерная затяжка корневых болтов 5 2
Загрязнение (отсутствие) смазки башмаков стрелки 10 2
Загрязнение стрелки 28 9
Напрессовка снега или грязи между остряком и рамным рельсом или в корневом креплении 46 8
Таблица 2
Отказы стрелочных переводов из-за электрических дефектов
Причина отказа Количество отказов в системах, шт.
ЭЦ ГАЦ
Слабое или (слишком сильное) ненормированное нажатие щеток коллектора 3 1
Медленный переброс ножей (наличие усталости пружин автопереключателя) 7 2
Заклинивание шибера 8 1
Нестабильная работа фрикции 9 6
Излом колодок автопереключателя 18 —
Обрыв секций якорной обмотки или обмотки возбуждения 38 5
Потеря контроля положения стрелки под поездом (плохая регулировка контрольных тяг) 20 4
Анализ также показал, что по механическим дефектам в течение года выходит из строя каждая шестая станционная стрелка, а на горке -практически каждая вторая; наибольшее количество отказов в системах ЭЦ и ГАЦ происходит по причине загрязнения и напрессовки снега; наката на рамном рельсе, причем на горочных переводах этот отказ проявляется в три раза интенсивнее. Число электрических дефектов горочных стрелок в 3-4 раза выше магистральных. В системах ЭЦ в среднем за год выходит из строя примерно каждый восьмой электропривод, в ГАЦ - каждый третий.
Учитывая результаты анализа, были разработаны и предложены способы и технические средства дистанционной непрерывной диагностики стрелочных переводов, в частности, способ диагностики переводов, позволяющий практически с высокой достоверностью выявлять следующие дефекты:
- люфт якорных подшипников и шарикоподшипников в подшипниковом узле;
- загрязнение или отсутствие смазки башмаков стрелки [2].
Это достигается тем, что при использовании упомянутого способа средствами технической диагностики получают в аналоговой форме ток, потребляемый электродвигателем, затем с помощью компьютера проводят дискретный спектральный анализ тока с применением алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ).
Алгоритм вычисления БПФ реализован в известных прикладных математических пакетах (например, Maple или MathCAD). Появление в спектре гармоники в диапазоне 10...150 Гц с изменяющейся амплитудой свидетельствует о наличии люфтов якорных шарикоподшипников и подшипников узла. Загрязнение (отсутствие) смазки башмаков стрелки, пружинность остряков проявляются при скачкообразном изменении скоростной частоты. Скоростная частота возникает в результате неодновременного закорачивания пластин коллектора щеткой в процессе вращения якоря, что вызывает изменение электрических параметров в параллельных ветвях обмотки якоря, а также является причиной возникновения частоты, пропорциональной скорости вращения последнего.
Предложен также способ диагностики электрических дефектов стрелочных электроприводов с двигателями постоянного тока [3]. Способ позволяет выявлять такие дефекты:
- обрывы и короткое замыкание секции якоря;
- распайка (обрыв) и короткое замыкание пластин коллектора;
- люфт и количество дефектных щеток электродвигателя;
- дефекты пусковой аппаратуры;
- снижение уровня изоляции и сопротивления жил питающего кабеля.
При выявлении вышеперечисленных дефектов проводят анализ спектра кривой тока. При появлении в спектре определенных гармоник по их характеристикам делают выводы о неисправностях электрических параметров двигателя. Так, люфт щетки фиксируется по появлению в спектре гармоники скоростной частоты, а количество дефектных щеток определяется числом этих гармоник. Повреждения в обмотках (КЗ) якоря сопровождаются появлением в спектре гармоники кратной скоростной частоты. Обрывы в обмотке якоря вызывают скачкообразное изменение амплитуд гармоник.
Был также проведен сравнительный анализ эксплуатируемых устройств и систем для контроля положения остряка стрелочного перевода, который показал, что наиболее эффективной является автоматическая система бесконтактного контроля положения остряков типа «АБАКС» [4]. К недостаткам этой системы следует отнести сложность и отсутствие в ней контроля дефектов стрелочных гарнитур. Кафедрой АТС ДИИТа разработано устройство контроля положения остряков стрелочного пе-
ревода, позволяющее выявлять упомянутые выше дефекты гарнитур как в стационарном, так и в динамическом режимах работы стрелки [5]. Это достигается тем, что устройство своим контрольным штоком через отверстие в рамном рельсе постоянно подпирает остряк стрелочного перевода при помощи пружинного демпфера, который поглощает дефекты стрелочной гарнитуры. Кроме того, устройство технической диагностики в постоянном режиме производит передачу информации о контролируемых параметрах электропривода по существующей линии контроля и управления автономно или по отдельной линии, путем преобразования сигнала от датчика линейных перемещений остряка в цифровой код с последующим его декодированием и выдачей оператору количественной и качественной информации [6].
Предложенные способы и технические средства дистанционного непрерывного контроля стрелочных переводов позволят повысить надежность станционных и горочных систем железнодорожной автоматики, а также повысить безопасность движения поездов за счет своевременного обнаружения возникающих неисправностей.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Классификация и каталог дефектов и повреждений элементов электрических переводов железных дорог Украины. - Д.: Арт-Прес, 2000. - 148 с.
2. Парфенов В. И., Руденко А. Б. Способ дистанционной диагностики состояния механической части стрелочного перевода с электроприводом постоянного тока. Д.П.Украины № 8573, В 61Ь 7/08, опубл. 15.08.2005, бюл. № 8.
3. Парфенов В. И., Руденко А. Б. Способ дистанционного определения дефектов электрических составляющих электродвигателя постоянного тока стрелочного перевода Д.П. Украины № 8530, В 61Ь 7/08, опубл. 15.08.2005, бюл. № 8.
4. Пусвацет Ю. Ю. Аппаратура бесконтактного автоматического контроля стрелки АБАКС // Автоматика, связь, информатика. - 2002. - № 4. -С. 15-16.
5. Барденштейн И. И. Устройство для контроля положения остряка стрелочного перевода / И. И. Барденштейн, А. Е. Зиненко, В. И. Парфенов, И. В. Ельперин. Д.П. Украины № 61264А, В61Ь 5/06, опубл. 17.11.2003, бюл. № 11.
6. Анищенко В. М., Парфенов В. И. Устройство для дистанционной индикации расстояния между остряком и рамным рельсом стрелочного перевода. Д.П. Украины № 69811, 61Ь 7/08, опубл. 15.09.2004, бюл. № 9.
Поступила в редколлегию 23.11.2006.
