Первый отечественный автоматизированный комплекс контроля колесных пар вагонов «Пеленг-Автомат»



Об авторе

 Казаченко Александр Теодорович

 

Казаченко Александр Теодорович 

Председатель Правления совета дирек­торов Научно-промышленной группы «Алтек». В 1976 г. окончил ЛИАП. Про­шел путь от инженера до главного кон­структора направления ХК «Ленинец». Руководит предприятиями группы «Алтек» с момента основания. Профес­сор Санкт-Петербургского Государствен­ного политехнического университета.

 

Сетевая школа по НК в вагонном хозяйстве, прошедшая 29 - 30 июня 2004 г. в Челябинске, отметила, что «...в сложившейся системе НК деталей вагонов основной объем контроля со­средоточен на ремонтных предприятиях, на которых трудятся более 3000 дефектоскопистов, оснащенных 4500 дефек­тоскопами. Произошедшие в 2003 г. крушения и сходы подвижного состава, случаи брака, произошедшие по причи­не пропуска дефектов и повлекшие за собой экономические потери, не позво­ляют признать состояние действующей системы НК удовлетворительной».

Стратегический путь изменения дей­ствующей системы - это автоматизация НК, основная цель которой исключить влияние «человеческого фактора» и по­высить достоверность контроля. Далеко не секрет, что дефектоскопист не в со­стоянии в течение почти двух часов, необходимых для полного контроля одной колесной пары, сохранять на до­статочно высоком уровне свое психофи­зическое состояние. Попытки решения этой проблемы за счет использования модернизированных ручных дефекто­скопов и механизированных устройств (например, для контроля колеса колес­ной пары и т. п.) отчасти решают задачу производительности, но не решают про­блему «человеческого фактора». Вообще, модернизация ручных дефектоскопов с механическими приспособлениями - это промежуточный шаг от ручного контро­ля к автоматизированному. При наличии автоматизированных средств промежу­точные шаги малоэффективны и, глав­ное, экономически нецелесообразны. Конечно, механизированные средства вкупе с ручными самыми современными дефектоскопами значительно дешевле автоматизированного комплекса, но их внедрение практически не изменило неу­довлетворительное состояние УЗК колес вагонов и привело к дальнейшим затра­там на замену парка дефектоскопов и на увеличение штата дефектоскопистов. И, главное, влияние человека на результат контроля осталось прежним, а значит, со­гласно статистике, каждый пятый дефект пропускается. Финансовые издержки, ко­торые несет ОАО «РЖД», при нескольких сходах подвижного состава (не говоря уже о крушениях), произошедшие по причине пропуска дефекта, ежегодные широкомасштабные закупки различного рода ручных дефектоскопов и механизи­рованных средств, содержание большого штата дефектоскопистов превращают в итоге «дешевый» ручной контроль (пусть даже трижды механизированный) в убы­точный и малоэффективный.

Кардинальное изменение состояния системы НК на вагоноремонтных предприятиях, т. е. повышение безопасности движения, напрямую связано с автоматизацией ручного труда дефектоскопистов на основе новых схем и методов прозвучивания и никоим образом не зависит от замены одного ручного дефектоскопа на другой не менее ручной.

Назначение

Автоматизированный комплекс УЗК колесных пар вагонов «Пеленг-автомат» разработан и изготовлен предприятием группы «Алтек» (Санкт-Петербург) со­вместно с ГУП ПКБ ЦВ и ГУП ВНИИЖТ ОАО «РЖД» по заказу Департамента вагонного хозяйства ОАО «РЖД». Ком­плекс в течение 2002 - 2003 гг. прошел все виды испытаний, сертифицирован и рекомендован, в том числе Департамен­том безопасности движения и экологии ОАО «РЖД», в эксплуатацию. С 2004 г. комплексы поставляются на железные дороги ОАО «РЖД» в рамках Программы безопасности.

Комплекс предназначен для обна­ружения при ремонте колесных пар вагонов недопустимых по РД 07.09-97 дефектов:

-  в ободе, гребне и диске колеса;

-  в осях типа РУ1 и РУ1Ш, в том числе при отсутствии или наличии колец подшипников на шейке оси и без разборки буксового узла (со снятой крышкой и стопорной планкой) без использования магнитопорошкового метода контроля.

 

Состав и принцип работы

Основу комплекса составляют механи­ческая часть и многоканальный ультразвуковой дефектоскоп, реализованный на базе промышленного компьютера.

 

Общий вид комплекса «Пеленг-автомат»

Рис. 1. Общий вид комплекса «Пеленг-автомат»

 Для выявления дефектов использует­ся свойство ультразвуковых колебаний отражаться от неоднородностей матери­ала контролируемого изделия - трещин, выщербин, поверхностных отколов. В процессе поиска дефектов осуществля­ется сканирование изделия кратковременными зондирующими импульсами с высокочастотным заполнением, в том числе поверхностными волнами. Для ввода зондирующих импульсов и приема эхо-сигналов, отраженных от дефектов, используются совмещенные нормальные и наклонные, а также раздельно-совмещенные ПЭП.

 Состав и компоновка многоканального дефектоскопа

Рис. 2. Структурная схема механи­ческой части комплекса

Колеса и оси ж.-д. вагонов проверя­ются в составе колесной пары. Ультра­звуковые колебания вводятся под задан­ным углом к поверхности проверяемого изделия в зонах наиболее вероятного возникновения дефектов. Необходимая точность установки ПЭП достигается благодаря их креплению в специальных конструктивных элементах - сканерах. В процессе поиска дефектов сканеры автоматически фиксируются в рабочем положении, а сканирование обеспечи­вается за счет равномерного вращения колесной пары.

 Состав и компоновка многоканального дефектоскопа

Рис. 3. Состав и компоновка многоканального дефектоскопа

Оборудование силовой механической части смонтировано на опорной эста­каде. Эстакада представляет собой сварную металлоконструкцию с участка­ми рельсов, на которые накатывается проверяемая колесная пара. В простран­стве между рельсами опорной эстакады располагается подъемно-поворотное устройство, которое обеспечивает:

-  подъем колесной пары над эстакадой в требуемое для проведения контроля положение;

-  вращение колесной пары вокруг оси в процессе контроля;

-  разворот колесной пары на 180° в горизонтальной плоскости;

-  опускание и скатывание колесной пары из рабочей зоны по окончании проверки.

Вращение и перемещение колесной эры, подвод-отвод сканеров произвотся при помощи электродвигателей, уравляемых компьютером.

В состав силовой механической части комплекса входит также система подачи, ора и фильтрации контактирующей жидкости (масло И30А), которая на рис. 1 мечена желтым цветом. Она осущестляет подачу жидкости в зазоры между рабочими поверхностями ПЭП и проверяемых деталей с целью обеспечения надежного акустического контакта. Использованная контактирующая жидкость собирается, очищается от загрязнений и применяется повторно.

Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп обеспечивает возбуждение ЭП, сбор и обработку поступающей них информации, отображение ее на ране монитора и документирование параметров и результатов контроля, а также осуществляет управление механической частью комплекса.

Компоновка и состав дефектоскопической стойки показаны на рис. 3. Конструктивно фектоскопическая аппаратура выполнена в щели приборного шкафа, в котором установлены следующие устройства: источник бес­перебойного питания, шасси промышленного компьютера, блок коммутации, принтер, вы­движная защищенная клавиатура, монитор и блок управления манипулятором. Электронная аппаратура для УЗК колесных пар изготовлена на базе системного блока промышленной ПЭВМ, в слоты которой установлены пять полнораз­мерных плат первичного контроля (ППК) и одна плата вторичного контроля (ПВК). Количество одновременно обрабатываемых каналов 22. Конструкция стойки предусматривает защиту электронных блоков от электромагнитных полей и механических повреждений.

 

Программное обеспечение комплек­са функционирует под управлением ОС Windows 98. Работа программы начинается с вывода окна идентифика­ции оператора - для начала работы с комплексом необходимо ввести пароль. Программное обеспечение поддержива­ет работу комплекса «Пеленг-автомат» в следующих основных режимах:

-                        «Калибровка»;

-                        «Автоматический контроль» и «Ручной контроль»;

-                        «Документы».

Режим «Калибровка» предназначается для автоматической подстройки параметров изме­рительных каналов дефектоскопа по стандарт­ному образцу предприятия (СОП), содержащему модели дефектов. При успешном завершении ка­либровки устанавливается признак разрешения дальнейшей работы. Калибровка производится не реже одного раза в смену.

Режим «Автоматический контроль» является основным, режим «Ручной контроль» - вспомо­гательным. Режим «Документы» предназначает­ся для оформления в виде протокола результатов контроля.

Порядок работы

Комплекс размещается на участке де­фектоскопии. Перед контролем колесные пары должны пройти операции обмывки и очистки. Также требуется обточка коле­са, если имеются недопустимые дефекты на его поверхности.

Перед началом работы оператор дол­жен произвести калибровку комплекса по двум СОП (с осью РУ1 и РУ1Ш). За­тем на рабочий стол комплекса накаты­вается колесная пара, подготовленная к контролю, и на колесо устанавливается метка начала отсчета. Оператор заносит в ПЭВМ параметры контролируемой ко­лесной пары (код завода-изготовителя, заводские номера колеса и оси, тип оси, год изготовления, номер плавки и т. д.). При нажатии кнопки «Пуск» колес­ная пара поднимается над эстакадой, на колесо и на ось опускаются соответству­ющие сканирующие устройства, начина­ется подача контактирующей жидкости и включается вращение колесной пары. За два оборота, которые длятся не более 2 мин, колесо и половина оси, включая ее среднюю часть, полностью контро­лируются. При этом задействованы практически одновременно 22 канала (22 ПЭП). Процесс прозвучивания и его результаты отражаются на экране мо­нитора в реальном масштабе времени. Затем по команде оператора (нажатие кнопки «Смена сторон») колесная пара опускается и разворачивается на 180°. После разворота пара снова поднима­ется. На другое колесо и ось опускаются соответствующие сканирующие устрой­ства, и процесс контроля повторяется. По окончании контроля колесная пара опускается, скатывается с рабочего сто­ла и поступает на обмывку.

Фрагмент протокола контроля

Весь процесс контроля бездефектной колесной пары занимает в среднем 5 мин. По окончании контроля выдается протокол, который содержит графиче­ский образ элемента колесной пары с отмеченными дефектами, размеры и координаты дефектов (рис. 4). В правой части протокола приводится график за­висимости амплитуды отраженного сиг­нала от времени (Л-развертка).

В случае обнаружения дефекта на экране монитора на изображении коле­са и оси в реальном масштабе времени красным цветом выделяется дефектный участок (рис. 5), а также подается звуко­вой сигнал и высвечиваются параметры дефекта.

 

 

Вид окна программы в процессе контроля колесной пары

Рис. 5. Вид окна программы в процессе контроля колесной пары

Найденный дефект может быть пере­проверен в ручном режиме работы комплекса. Можно включить любой из 22 каналов и, вращая колесную пару, по команде с пульта управления остано­вить ее на месте дефекта и проанализи­ровать отраженный от дефекта сигнал. Кроме этого, в состав комплекса входит ручной ультразвуковой дефектоскоп «Пеленг» УД2-102, который при необхо­димости может быть использован для подтверждения контроля.

Комплекс позволяет проводить кон­троль колесной пары без разборки буксового узла и без снятия колец подшипников, что значительно снижает трудоемкость и стоимость подготовитель­ных работ, увеличивает ресурс буксовых узлов и колец подшипников и, в конеч­ном счете, сокращает время простоя вагонов на ремонтных предприятиях.

Заключение

Внедрение автоматизированных комплексов «Пеленг-автомат» должно кардинально изменить существующее положение с НК колесных пар вагонов на ремонтных предприятиях ОАО «РЖД». Монотонный и утомительный труд дефектоскописта постепенно превратится в работу оператора ПЭВМ, будет исклю­чен магнитопорошковый метод контроля колесных пар.

Вычислительные мощности ком­плексов дают реальную возможность объединения их в сеть для создания системы автоматизированного монито­ринга технического состояния элементов колесных пар по результатам НК. Нако­пленная база данных по результатам многолетней работы комплексов типа «Пеленг-автомат» в сочетании с систе­мой автоматизированного мониторинга позволит перейти от контроля к диагно­стике элементов колесных пар, иначе говоря, перейти от тушения пожаров к их предупреждению.

Предварительные расчеты показали, что окупаемость комплекса составит при работе в одну смену - 18,7 месяца, в две смены - 11,8 месяца и в три смены - 10,3 месяца. Высокая работоспособ­ность комплекса позволяет переосна­стить практически все вагоноремонт­ные предприятия и устранить извечное противоречие между повышением до­стоверности контроля и производитель­ностью, между необходимостью увели­чения штата высококвалифицированных дефектоскопистов и снижением влияния «человеческого фактора», между воз­растающими объемами грузоперевозок и безопасностью движения.

Благодарим журнал "В Мире НК" за любезно предоставленную информацию http://www.ndtworld.com

Возврат к списку