Методика проведения ходовых динамических испытаний на заданном участке

5 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ХОДОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ НА ЗАДАННОМ УЧАСТКЕ

В качестве основного оборудования при ходовых динамических испытаниях используется вагон-лаборатория. Она предназначена для установки комплекса технических средств (автоматизированной системы),  обеспечивающей сбор и обработку информации в процессе проведения ходовых динамических испытаний вагонов.  На рисунке 5.1 показаны внутренние помещения вагон-лаборатории.

                          1         2           3              4      5            6            7        8        9

                                     1 – купе проводников;2 – кухня;

                                     3 – купе для бригады испытателей; 4 – рабочий салон;

                                     5 – стол руководителя испытаний;

                                     6 – стол для установки дополнительного оборудования;

                                     7 – стол для установки оборудования

      автоматизированной системы;

                                     8 – слесарная мастерская;9 – коммутационный щит;

Рисунок 5.1 – Схема вагон-лаборатории

Дополнительно к серийному оборудованию под вагоном устанавливаются запорная воздушная магистраль, ящик для дополнительных аккумуляторных батарей типа ТНЖ-350, ящик с катушкой кабеля для электропитания вагона во время стоянки и одна из колёсных пар оборудуется тахогенератором.

          Серийная система электроснабжения на вагон-лаборатории дополняется дизель-электрическим агрегатом мощностью 16 кВт и напряжением 380-220 В для питания контрольно-измерительной аппаратуры, установки кондиционирования воздуха. Для обеспечения электроснабжения вагон-лаборатории на стоянке и дизель-агрегата на вагоне устанавливается пульт управления, который даёт возможность обеспечивать работу измерительной аппаратуры, систем кондиционирования и освещения, заряд аккумуляторных батарей. На пульте устанавливаются:

-  прибор контроля нагрузки потребителями по фазам дизель-генератора;

-  контроль частоты тока;

-  общие выключатели нагрузки;

-  выключатели подачи напряжения на розетки;

-  пакетный переключатель выбора системы электроснабжения;

-  приборы контроля зарядки батарей на заряд от подвижного генератора;

-  приборы управления установкой кондиционирования.

В салоне вагон-лаборатории в месте установки контрольно-измерительной аппаратуры оборудуются розетки.

          В вагон-лаборатории автоматизированная система устанавливается возле одной из боковых стенок на расстоянии не менее 0,5 м от стенки вагона. Соединение системы с измерительными преобразователями должно осуществляться с помощью коммутационного щита, размещаемого в тамбуре вагона-лаборатории.

5.1 Автоматизированная система, применяемая при проведении испытаний

Предлагаемая методика, требует создания автоматизированной системы, которая должна выполнять сбор и обработку информации при проведении ходовых динамических испытаний вагонов. Это позволит /13/:

-  упростить обслуживание тензо- и виброаппаратуры за счёт автоматического управления коэффициентами передачи измерительных блоков;

-  сократить время проведения испытаний за счёт оперативного измерения требуемых показателей, анализа характеристик исследуемых процессов непосредственно во время испытаний и повышения достоверности результатов;

-  обеспечить возможность планирования экспериментальных исследований за счёт экспресс-анализа оценок статистических характеристик большого числа исследуемых процессов в опытных поездках;

-  хранить результаты испытаний в базе данных ЭВМ с целью последующей дополнительной обработкой для решения новых задач, необходимость которых выявилась после завершения испытаний.

Автоматизированная система включает в себя следующие технические средства:

1)  собственно автоматизированная система на базе ПЭВМ (Notebook);

2)  измерительные преобразователи (датчики  ускорений и перемещений);

3)   аналого-цифровые устройства преобразования сигналов;

4)  предусилители и измерительные блоки с управляемыми коэффициентами

     передачи;

5)  вагон-лабораторию.

В качестве измерительных преобразователей также используют проволочные тензорезисторы (рис.5.2). Принцип действия тензорезисторов основан на явлении изменения сопротивления металлов и полупроводников под действием деформаций./12/

   1 – выводы;

   2 – бумажная основа;

   3 – проволочная решётка датчика;

   L – база тензорезистора

Рисунок 5.2 – Проволочный тензорезистор

Широкое распространение тензорезисторов объясняется возможностью:

-  дистанционных измерений в большом числе точек;

-  измерения деформаций при разных размерах базы;

-  измерений при самых различных внешних условиях (влажность, давление, излучение и т.д.), неблагоприятных для других измерительных средств.

Кроме того, тензорезисторы имеют незначительную массу, широкий частотный диапазон, высокую надёжность и сравнительно низкую стоимость.

          Но тензорезисторам свойственны и недостатки:

-  возможность только однократного использования;

-  невозможность индивидуальной градуировки;

-  относительно низкий абсолютный уровень выходных сигналов (требуется применение усилительных устройств).

Однако эти недостатки не помешали использованию тензорезисторов как самого массового и универсального средства для исследований.

Система, установленная в вагоне-лаборатории, должна:

-  иметь возможность подключения до 64 каналов;

-  обеспечивать усиление и преобразование сигналов датчиков в диапазоне частот от 0 до 500 Гц;

-  обеспечивать диапазон измеряемых ускорений 0,3¸1000 м/с²;

-  обеспечивать диапазон измеряемых перемещений 0¸0,4 м;

-  обеспечивать измерение скорости движения вагона до 140 км/ч;

-  обеспечивать измерение исследуемых процессов в параллельном режиме по всем каналам системы;

-  иметь возможность подключения датчиков на расстоянии до 60 м;

-  иметь промежуточную коммутацию (щит в тамбуре вагон-лаборатории) между усилителями и первичными преобразователями, а, кроме того, она должна выполнять следующие функции:

-  ведение базы данных;

-  связь руководителя испытаний с локомотивной бригадой и с железнодорожным диспетчером.

Регистрация сигналов будет производиться во время поездки по железнодорожному пути непродолжительными включениями (до 15 с) на запись при прохождении характерных заранее определённых участков пути (прямая, кривая, стрелочные переводы) с различным набором скоростей. Суммарная продолжительность записей на каждый интервал скорости (10¸15 км/ч) должна быть не менее 180 с. Процесс регистрации скорости должен идти непрерывно во время всей поездки и отображаться на мониторе для управления работой машиниста руководителем испытаний при помощи средств связи (рация).

          Автоматизированная система должна работать в вагоне-лаборатории при температуре среды от +10 до +35^оС, относительной влажности воздуха от 30% до 80%, нормальном атмосферном давлении, виброперемещениях в вертикальном, продольном и поперечном направлениях 0,1 мм в диапазоне частот от 0 до 20 Гц ил ускорениях 0,25g. Первичные преобразователи должны работать при температуре от –20 до +40^оС. Напряжение питания усилителей желательно 12¸24 В (для подключения к аккумуляторным батареям).

          В системе должна быть предусмотрена защита информации. Для этого к каждому виду информации обеспечивается доступ лишь определённого круга лиц посредством: наличия у каждого пользователя персонального ключа (кода) для обеспечения возможности работы, регламентацией выводимой на внешние устройства информации, программной защитой от несанкционированного доступа.