С помощью тепловизоров возможно обследование ходовых частей подвижного состава на ходу. Это было доказано в докторской диссертации:
Тепловая диагностика элементов ходовых частей подвижного состава
тема диссертации и автореферата по ВАК 05.22.07, доктор технических наук Алексенко, Владимир Михайлович
При взаимодействии колеса с рельсом и тормозной колодкой возникает его нагрев, что хорошо видно с помощью тепловизора. Проблемы, возникающие в буксовом узле также хорошо диагностируются с помощью ИК-камеры.
Суть метода — в выявлении существенных отклонений температур (температурных аномалий) конкретных конструктивных элементов (колёс, буксового узла) от средних по составу/вагону. Могут быть найдены как элементы с перегревом (трущиеся части, подверженные повышенному износу), так и факт отключённых тормозов.
К примеру, если в среднем по вагону температура колёс будет20ºи все колёса будут попадать в узкий температурный диапазон+/- 3º— то можно сделать вывод, что все колёса работают в одинаковом режиме и неисправностей с тормозной системой нет.
Если в таком же составе у какого-то колеса температура будет отличаться от среднего на существенную величину (более 5º, к примеру) — то можно утверждать, что там есть дефект.Причём, это именно дефект, а не авария!Колесу стоит уделить повышенное внимание, чтобы выявить причину температурной аномалии, привести в порядок тормозную систему, либо выявится какая-то другая причина, возможно, связанная с неправильной геометрией колеса.
Такой же подход к данным от буксовых узлов. Если температура некоторой буксы сильно отличается от средней температуры по составу/вагону — значит в ней есть дефект. Существующие системы "Диск", "КТСМ-2" и т.д. определяют наличие аварии с помощью константно заданных значений температур и требуют ручной регулировки зима/лето, но с помощью статистического анализа неисправности могут быть выявленынамного раньше, ещё задолго до момента появления аварии.
Результативность тепловизионного метода
В открытых источниках указано, что комплекс тепловизионной диагностики ходовых частей “ПАУК”, созданный группой д.т.н. Алексенко В.М., способен выявлять неисправности на уровне квалифицированного осмотрщика, о чём есть телеграмма №6190 от 21 апреля 2008г за подписью вице-президента ОАО РЖД В.А. Гапановича и заключение по результатам эксплуатации комплекса тепловой диагностики ходовых частей грузовых вагонов, созданное по результатам проведённого совещания в РГУПС с участием В.А. Гапановича.
В связи со скоропостижной кончиной в 2009г. д.т.н. Алексенко В.М., разработанный им комплекс больше нигде не устанавливается, проект закрыт.
Что разработано
Используя научные данные, опубликованные в диссертации, патенте и других открытых источниках выявить дефект возможно, но только при наличии измеренных температур всех узлов. Однако, как вычислить температуры сразу после прохода состава через пост контроля в автоматическом режиме — предложений нет.
Нами разработана программа, которая позволяет распознать вагоны и колёса на видео в автоматическом режиме от тепловизора и получить исходные данные для последующего анализа.
Разработаны алгоритмы:
· Поиска кадров, в центре которых присутствуют колёса
· Определение скорости состава в каждом кадре
· Распознавания типов вагонов по расстояниям между колёсными парами
· Определения центра колеса и диаметра колеса
· Определения температуры на внешней поверхности колеса и определения температуры буксового узла
Дефектация
Тепловизионный метод позволяет идентифицировать следующие неисправности:
· Т1 уровень от 0 до 2 — перегрев всех колёсных пар одного вагона по отношению к средней температуре по составу (подозрение на излишнее нажатие тормозов ко всем колёсам вагона)
· Т2 уровень от 0 до 2 — холодные колёса у всего вагона по отношению к средней температуре по составу (подозрение отключение тормозов у вагона)
· Т3 уровень от 0 до 2 — колёса одной тележки горячее другой (подозрение на разрегулированность тормозной-рычажной передачи «ОРП», «а», завал рычагов и пр.)
· Т4 уровень от 0 до 2 — одно колесо в вагоне сильно отличается от других в этом же вагоне (подозрение на разрегулированность тормозной-рычажной передачи «ОРП», «а», завал рычагов и пр.)
· Б1 уровень от 0 до 2 — перегрев буксы по отношению к средней по составу (подозрение на попадание воды, износ подшипника и пр.)
В перспективе, возможно внедрение неисправностей связанных с:
· неравномерным прокатом колеса (неправильная геометрия и износ поверхности катания) – реализуется через оценку температуры колеса по мере его движения в кадре
· разность диаметров колёс как в вагоне, так и в соседних вагонах. Согласно регламенту, разница диаметров между соседними вагонами не должна превышать 6см, но довольно часто регламент не соблюдается по тем или иным причинам.
· Подвагонным оборудованием — актуально для пассажирского движения. Требует большой подготовительной работы.
Все параметры и чувствительность методов могут быть настроены под нужды конкретного депо.
Что ещё предстоит сделать
· Создать алгоритм обеспечивающий корректное прерывание обработки при заходе нового состава и алгоритм постановки состава в очередь на обработку
· Создать пользовательский WEB-интерфейс для оператора с аутентификацией по логину/паролю
· Создать модуль записи видео с цифрового выхода выбранного тепловизора
· Получить оптимальные коэффициенты статистических функций для дефектации после проведённых полевых испытаний совместно с деповчанами (займёт 3-5 дней)
· Создать механизм предоставления электронных отчётов для руководящего состава посредством WEB-интерфейса
· Реализовать подключение к системам ОАО РЖД, которые предоставят информацию о номерах вагонов зашедшего поезда
Эксплуатация системы
1. Колесо локомотива нажимает на педаль - срабатывает сигнал ближнего оповещения
2. Происходит запись состава. Он проходит через пост между двух тепловизоров, установленных по обе стороны от заходящего состава
3. На видео состав выглядит как яркий объект, в ИК-спектре всё выглядит чёрно-белым. Что горячее - то светлее, что холоднее - то темнее.
4. Запись заканчивается, компьютер начинает обработку записанного видео
5. Происходит распознавание колёс, типов вагонов, поиск центров колёс, вычисление скорости и температур
6. Согласно настроек - определяются дефекты и их уровни (от 0 до 2)
7. Оператор дистанционно получает отчёт посредством WEB-интерфеса - набор теплотехнических паспортов вагонов зашедшего состава
8. Если есть возможность - получить номера вагонов от Дороги, либо их вводит оператор вручную
Перспективы внедрения
· Получение для каждого вагона собственного теплотехнического паспорта с независимой экспертной оценкой
· Функция чёрного ящика для информации о состоянии всех вагонов, прошедших через систему
· Переход на ремонт по фактическому состоянию, а не по плану
· Увеличение срока эксплуатации в 1.2-1.5 раза
· Удешевление эксплуатации вследствие лучшего контроля за степенью износа трущихся элементов
· Повышение безопасности на дороге
· Увеличение максимальной скорости движения составов
· Появляется возможность следить за историей каждого конкретного вагона - какие дефекты были в предыдущий его проход через комплекс
· Возможно объединение информации о вагонах и качестве проведённых ремонтов со всех установленных систем на одном центральном сервере для последующего централизованного анализа. Анализ вход/выход для каждого вагона.
· Возможно внедрение системы за рубежом
· Возможно внедрение системы среди частных операторов (Лукойл и т.п.)
Приложение: зафиксированные типы неисправностей
|
305ЗО |
305 ЗАМЕДЛЕННЙ ОТПУСК |
|
Авт |
Авторегулятор неисправен |
|
305 нт |
брак 305-не тормозит |
|
ШБ |
Выход штока больше нормы |
|
ШМ |
Выход штока меньше нормы |
|
Зб |
Забандажная колодка |
|
Зб2 |
Забандажные колодки |
|
ЗВР |
завал вертикальных рычагов |
|
З |
Завал горизонтальных рычагов |
|
Н |
Не обнаружено |
|
НО |
Не обследован |
|
НОТ |
Не обследован (отцеплен) |
|
а |
Не отрегулирован зазор а |
|
А |
Не отрегулирован зазор А |
|
НК |
Некондиционная колодка |
|
ТД |
Неправильно установлена длина внутренних тяг тележки |
|
Т |
Неправильное соединение тяг с вертикальными рычагами |
|
НП |
Неравномерный прокат (обычное колесо) |
|
НП(РК) |
Неравномерный прокат (редукторное колесо) |
|
НП(ШК) |
Неравномерный прокат (шкивное колесо) |
|
О |
Обледенение рычажной передачи |
|
ОТТ |
Обрыв тормозной тяги |
|
ОРП |
ослабление ремней привода |
|
РДК |
Разность диаметров колес в тележке более 10мм |
|
РРП |
Разрегулированность рычажной передачи |
|
СВ |
Слив воды на колесо |
|
ТВ |
Тормоз выключен |
|
РК |
Тормозные колодки разного типа |