Введение к работе
Актуальность работы
«Стратегией инновационного развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г.» («Белая книга» ОАО «РЖД») поставлена задача повышения достоверности диагностики подвижного состава на ходу поезда, а также в своде технико-технологических проблем железнодорожного транспорта, ограничивающих рост эффективности («Красная книга») озвучена проблема недостаточного развития систем диагностики и контроля подвижного состава, как на станциях технического обслуживания, так и в пути следования.
В настоящее время существует множество подходов к решению задач диагностики, с успехом реализованных на практике. Тем не менее, вопрос об оперативном и дифференцированном подходе обнаружения дефектов колесных пар до сих пор остается открытым. Прежде всего, это обусловлено тем, что случающиеся аварии и происшествия на железнодорожном транспорте могут приводить к многочисленным человеческим жертвам, экологическим катастрофам и весьма ощутимым материальным убыткам.
Своевременное выявление неисправностей позволяет предотвратить тяжелые последствия их развития до поломки и выхода из строя ответственных узлов и деталей подвижного состава, создающих угрозу безопасности движения поездов. Кроме того, это способствует сокращению расходов на техническое обслуживание и ремонт, экономии энергоресурсов, потребляемых на тягу поездов, сведению к минимуму задержек в движении, уменьшению износа конструктивных элементов пути и подвижного состава.
Другой современной тенденцией организации систем мониторинга колесных пар следует выделить интегрирование в рамках единого комплекса функций нескольких модулей, обеспечивающих получение полной информации о параметрах колесной пары.
Одним из важнейших и неотъемлемых параметров, обеспечивающих безопасность грузовых и пассажирских перевозок, является вес. Именно вес определяет величину и характер нагрузок, как на колесную пару, так и на всю ходовую часть подвижного состава.
Однако современные весоизмерительные системы являются не только измерительным оборудованием для определения веса, но и источником дополнительной информации, которая может быть использована для диагностики колесных пар подвижного состава. С помощью весоизмерительной системы можно достаточно успешно определять ползуны на круге катания колесной пары подвижного состава.
Учитывая все вышеперечисленное, затронутая в работе тема диагностики колесных пар подвижного состава с помощью весоизмерительной системы представляется достаточно актуальной и востребованной как в экономическом, так и техническом аспекте.
Цель работы
Разработка методики определения ползунов на круге катания колес подвижного состава железнодорожного транспорта с помощью весоизмерительной системы и технологии ее применения для неразрушающего контроля колесных пар.
Задачи диссертационной работы
Задачи диссертационной работы заключаются в следующем:
анализ систем диагностики колесных пар подвижного состава;
анализ систем измерения веса подвижного состава;
проведение аналитических исследований колебательных процессов в системе «вагон-путь»;
построение и оценка имитационной модели силового воздействия вагона на рельс через колесные пары;
разработка диагностического устройства для определения ползуна на круге катания колесных пар подвижного состава;
разработка аппаратно-программного обеспечения для устройства диагностики колесных пар подвижного состава;
технико-экономическое обоснование внедрения устройства диагностики колесных пар подвижного состава.
Методы исследования
В работе использовались научные основы и принципы теоретической механики, сопротивления материалов, математического анализа, вероятностные методы оценок результатов измерения, методы математического моделирования с применением компьютерных технологий.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
разработана методика определения ползуна на круге катания колесных пар подвижного состава с помощью весоизмерительной системы;
разработана имитационная модель процесса силового воздействия вагона на рельс через колесные пары, учитывающая влияние ползуна на круге катания колеса;
разработан алгоритм обработки сигналов от весоизмерительной системы, включая и сигнал, возникающий под действием ползуна на круге катания колеса.
Достоверность результатов работы подтверждается:
сходимостью результатов экспериментальных данных и данных имитационного моделирования, не превышающей 10%;
применением обоснованных ведущими учеными в данной области наук допущений;
использованием при решении поставленных задач общеизвестных математических методов дифференциального исчисления, теории сигналов, векторной алгебры.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
- разработано диагностическое устройство для определения ползуна на круге
катания колесных пар подвижного состава;
разработано программное обеспечение для устройства диагностики колесных пар подвижного состава;
разработанная методика определения ползунов на круге катания колесных пар подвижного состава позволяет проводить диагностику при сквозном проезде поезда через данное устройство;
в ряде случаев разработанное программное обеспечение можно использовать на существующих весоизмерительных системах для расширения их функциональных возможностей.
Личный вклад автора
Наиболее значимые исследования, включая постановку цели и задач работы, разработку методики проведения эксперимента по определению ползунов на круге катания колесных пар подвижного состава, разработку устройства диагностики колесных пар подвижного состава, разработку алгоритма и программы для ПК, внедрение методики и программы в учебный процесс, выполнены автором лично. Авторство подтверждается опубликованными работами и апробациями результатов диссертационной работы на научных конференциях.
Реализация результатов работы
Диагностическое устройство для определения ползуна на круге катания колесных пар подвижного состава на основе весоизмерительной системы внедрен в ремонтном локомотивном депо «Дальневосточное» Дальневосточной железной дороги - филиала ОАО «РЖД», г. Хабаровск.
Некоторые теоретические и практические результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при проведении лабораторных занятий по дисциплине «Информационно-измерительная техника» на кафедре «Электротехника, электроника и электромеханика» в Дальневосточном государственном университете путей сообщения.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы и ее результаты докладывались и обсуждались:
на Пятой Международной научной конференции творческой молодежи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке», Хабаровск, ДВГУПС, 17-19 апреля 2007 года;
Российско-корейском семинаре молодых ученых по науке и технологиям, Новосибирск, НГТУ, 17-20 сентября 2007 года;
Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии», Томск, ТПУ, 17-19 октября 2007 года;
45-й Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки «Инновационные технологии - транспорту и промышленности», Хабаровск, ДВГУПС, 7-9 ноября 2007 года;
Международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки «Подвижной состав XXI века», Хабаровск, ДВГУПС, 13-14 ноября 2008 года;
XIII краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов «Молодые ученые -Хабаровскому краю», Хабаровск, ТОГУ, 14-25 января 2011 года;
семинарах кафедры «Электротехника, электроника и электромеханика», Хабаровск, ДВГУПС, 2005-2008 годы.
Публикации
Основные научные результаты работы отражены в 9 печатных работах, из них 2 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях перечня ВАК Министерства образования и науки РФ, 7 статей и тезисов докладов на научно-технических конференциях.
Структура и объем диссертационной работы
Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка и приложения. Работа содержит 10 таблиц, 40 рисунков, два приложения на 6 страницах и библиографический список из 102 наименований.
