Тензометрический весомер

Весомерное устройство предназначено для определения весовой
нагрузки от подвижного состава на рельс, при воздействии на него
колесной пары железнодорожного вагона при движении последнего по
контролируемому участку, в том числе на наклонной части горочных
путей без ограничения требований к продольному уклону.

Основные технические характеристики: напряжение питания 115 - 230В переменного тока; потребляемая мощность не более 25 Вт; вес весомерного устройства - не более 70 кг, диапазон измеряемых нагрузок от 3 до 30 т/ось, относительная погрешность измеряемой массы ± 5%, скорость движения взвешиваемого вагона от 0, 5 до 10 м/с [5].

Принцип действия весомерного устройства основан на измерении
деформации рельса и преобразовании ее в сигнал, напряжение
которого пропорционально весовой нагрузке от колеса подвижного
состава на рельс.

Конструкция весомерного устройства показана на рисунке 2.14.

Рисунок 2.14 – Конструкция весомерного устройства

Весомерное устройство включает в себя измерительный рельс 4, на
котором смонтирован путевой блок регистрации взаимодействия
колеса и рельса 3, а также два магнитных датчика. Информационные
выводы путевого блока регистрации взаимодействия колеса и рельса 3
и датчиков магнитных 5 соединены с блоком подключения датчиков 1,
который размещен в трансформаторном ящике 2. Структурно это можно представить в следующем виде:

Рисунок 2.15 -Электрическая структурная схема весомерного устойства

В комплект для од­ного пути роспуска входят два датчика: основной и резервный. Датчики устанавливают на обоих рельсах напротив друг друга и закрывают герметичными крышками. Блок подключения датчиков принима­ет сигналы от датчика по интерфейсу RS-485 и передает их на го­рочный пост на удаление до 1200 м по кабелю с парной скруткой со скоростью 9600 бит в секунду. Существенным недостатком тензовесомеров является то, что они отличаются невысокой точностью (погрешность 5—10 %) и не­возможностью восстановления при выходе из строя. Требуется новая рельсовая вставка с датчиком.

Более наглядное размещение весомерного устройства на горке показано на рисунке 2.16:

Рисунок 2.16 –План размещения весомерного устройства

При движении колеса подвижного состава происходит
деформация измерительного рельса 1, которая измеряется и
преобразуется в цифровое значение путевым блоком регистрации
взаимодействия колеса и рельса 2, после чего передается в блок
подключения датчиков 3, который связан с весовым контроллером 5. На ЖКИ-
экране весового контроллера 5, графически отображается в реальном времени деформации рельса, показанная в координатах У(деформация) и Т (время).

Персональный компьютер 4, предназначен для приема информации
от весомерного устройства, через порт USB, декодирование ее, а также
накопление и последующего отображения поступивших данных в виде
графической и числовой форме с помощью специализированного
программного обеспечения. Максимумы деформации рельса соответствуют моментам прохождения центров колес над средней точкой путевого блока
регистрации взаимодействия колеса и рельса.

Управление весомерным устройством осуществляется с весового
контроллера 5.

2.6.4 Аппаратура контроля заполнения путей методом импульсного зондирования (КЗП – ИЗ)

Система контроля заполнения путей методом импульсного зондирования предназначена для определения расстояний до отцепов на путях подгорочного парка и передачи этих данных по каналу связи на верхний уровень управления роспуском. КЗП-ИЗ работает при автономной тяге на участках без устройств рельсовых цепей, и определяет расстояние до подвижной единицы в диапазонах от 0 до 450 м и от 450 до 650м, а также обеспечивает обмен информацией с комплектом аппаратуры на посту со скоростью 600 Бод и периодом обновления не менее 1с.

Аппаратура КЗП-ИЗ по сравнению с аппаратурой КЗП ИПД или КЗП на датчиках ДИП имеет ряд преимуществ: на путях сортировочного парка не требуется установка датчиков; приборы, требующие обслуживания, устанавливаются только в начале контролируемых путей; невелики затраты на монтаж и техническое обслуживание, и имеется конструктивная возможность расширения зоны контроля до 1500 м; минимальное кабельное хозяйство; развитая система диагностики; не большие габаритные размеры; малое энергопотребление (около 100 Вт на путь).

В состав КЗП-ИЗ входят блоки импульсного зондирования (БИЗП) и управляющий комплекс УК-КЗП. Систему структурно можно представить в следующем виде:

Рисунок 2.17 – Структурное изображение системы КЗП – ИЗ.

Аппаратура КЗП – ИЗ требует следующих рабочих условий эксплуатации:

- температура окружающего воздуха от минус 40 до плюс 55°С (на поле) и от плюс 15 до плюс 35 (на посту);

- напряжение питания (220 ± 22) В частотой (50 ± 1) Гц;

- сопротивление балласта не менее 0, 3 Ом*км;

- сопротивление шунта не более 0, 15 Ом/км;

- сопротивление рельсовой линии не более 0, 5 Ом/км.

Основные технические характеристики системы: погрешность измерения расстояния в диапазоне от 0 до 450 м не более ±(0, 075·x +10) м, в диапазоне от 450 до 650 м не более ±(0, 15·х) м, где x - расстояние до подвижной единицы в метрах; напряжение несущей на входе приёмной части блока БИЗП - не менее 0, 1 В, на выходе передающей части - не менее 3 В; мощность, потребляемая блоком БИЗП от источника электропитания переменного тока (220 ± 22)В частотой (50 ± 1) Гц, не более 150 В·А, комплексом УК-КЗП — 300 В·А; средняя наработка блока до отказа не менее 5000 ч; средний срок службы до списания не менее 15 лет [6].

Определение расстояния до отцепа производится блоками импульсного зондирования пути БИЗП по командам от управляющего комплекса УК-КЗП.

В зависимости от количества подключаемых блоков БИЗП комплекс УК-КЗП имеет исполнения в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1 - Возможные технические исполнения комплекса УК – КЗП.

Блоки БИЗП устанавливаются после замедлителей за изолирующими стыками в путевых ящиках типа ПЯ-1 вблизи контролируемого пути по одному блоку на каждый путь. К рельсам они подключаются двумя перемычками.

Рисунок 2.18 –Установка и подключение блока к рельсовой цепи.

На рисунке изображены следующие элементы:

1 - ящик путевой ПЯ-1;

2 - основания под трансформаторные и релейные ящики;

3 - трубы предохранительные для защиты кабеля;

4, 5 - перемычки;

6, 7, 8 – брус, 80х80, L=800.

Подключение блока БИЗП в ящике путевом ПЯ-1 в соответствии с проектом производится при отключенном электропитании (банановые предохранители вынуты из гнезд).

Рисунок 2.19 – Схема подключения блока в ящике путевом ПЯ-1

На рисунке изображены следующие элементы:

А1 - блок БИЗП;

FU1, FU2 - предохранители банановые на 2 А;

FV1 - выравниватель ВОНЦ-220;

FV2 - выравниватель ВОНЦ-24;

XT1…XT6 - клеммы двухштырные;

XT7, XT8 – перемычки.

В конце пути контролируемый участок отделяется изолирующим стыком, перед которым, для определения свободности в конце рельсовой линии, ставится дополнительная индуктивность. Эквивалентная длина этой индуктивности около 200 – 400 метров. Таким образом, при свободности контролируемого участка рельсовой линии рассчитанное расстояние на 200 – 400 метров (заведомо больше всяких погрешностей) превышает его реальную длину, что и позволяет определять свободность. Индуктивности размещаются в трансформаторных ящиках типа ТЯ-2 по две нагрузки для соседних путей, при малом расстоянии между путями и служат для осуществления контрольного режима при свободном пути. Если же расстояние между соседними путями велико (длина перемычек недостаточна), то нагрузки РЦ размещаются в ящике ТЯ-2 по одной.

Рисунок 2.20 – Схема подключения нагрузок РЦ в ящике трансформаторном ТЯ-2.

На рисунке изображены следующие элементы:

А1, А2 - нагрузка РЦ;

FV1, FV2 - выравниватели ВОНЦ-24;

XT1…XT4- перемычки;

XT5, XT6 - клеммы двухштырные;

1, 2, 3, 4 – провода;

Блоки БИЗП по четыре соединяются на одну четырехпроводную линию связи с комплексом УК-КЗП. Кабель связи должен проходить отдельно от кабеля питания. Провода в кабеле связи должны быть попарно скручены. Все соединители должны быть надёжно забиты или закручены. В случае нарушения этих требований возможны помехи на линии связи или увеличение погрешности измерения расстояния до отцепа.

Рисунок 2.21 – Соединение блоков с рельсовыми цепями и с линиями связи

Принцип определения блоком расстояния до подвижной единицы (шунта) методом импульсного зондирования состоит в том, что блок БИЗП посылает в рельсовую линию зондирующие прямоугольные импульсы напряжения разной полярности, а затем по форме кривой переходного процесса тока рассчитывает длину свободной рельсовой линии. При реализации метода используется линейная зависимость длины свободной РЦ от её индуктивности. Рельсовую линию можно аппроксимировать однозвенной схемой [7]: