Диссертация (792833), страница 6
Текст из файла (страница 6)
В 90-ых годах прошлого века А.В.Белоусовым разработано программное обеспечение для регистрации иобработки экспериментальных данных о динамики экипажа.В 80-ых годах предлагались решения для частичной автоматизациипроцессов регистрации и обработки данных о воздействии экипажа на путь сиспользованием промежуточной магнитной записи [112, 113]. В этом случаезначительная сложность была связана с необходимостью использованияизмерительных систем, рассчитанных на большое количество каналов идостаточно высоких частот регистрируемых процессов: до 250 Гц прискоростях движения до 200 км/ч, что обуславливало высокую стоимость новойизмерительной аппаратуры.В России, переход на цифровую запись с использованием ЭВМ былосуществлен в 90-х годах прошлого столетия и в 2003 году цифровые записииспользовалисьпри испытании американских локомотивов в Эстонии с31помощью специальных тензометрических усилителей со встроенными аналогоцифровымипреобразователямиSpider8(ПроизводствафирмыHBM,Германия).
Данная система использовалась и в Казахстане в 2004 году прииспытании испанских локомотива и вагонов «Тальго» на перегоне АлматыЧемолган. Однако следует отметить, что применение данной системыограничиваетсяиспользованиемлишьсредствтензометрии,способныхфиксировать лишь изгибные колебания (сжатие-растяжение) в достаточнонизком диапазоне частот. Данный фактор значительно сужает объеминформации,необходимойдлядетальнойоценкиработыэлементовжелезнодорожного пути под поездной нагрузкой.В условиях динамичного развития экономики Республики Казахстан кнадежности железнодорожного транспорта предъявляются все более высокиетребования.
Особенно актуальными при эксплуатации железной дорогистановятся вопросы, связанные с определением влияния вибрационныхвоздействий на работу элементов верхнего строения пути. К сожалению, донастоящего времени эта проблема не исследовалась детально, а значительнаячастьпредыдущихподобныхисследованийпроизводиласьнаосновеизмерений, выполненных в аналоговой форме. Из исследований, в которыхиспользовалось оборудование с возможностью использования персональногокомпъютера с визуализацией данных на экране монитора, особенно следуетотметить [114, 115].
В частности, в работе [114], описывается способ решенияодной из задач вибродиагностики: определение интегральных параметровпроходящего подвижного состава (момент времени прохождения контрольнойточки железнодорожного пути, номер пути, тип локомотива, тип вагонов,скорость подвижного состава,количество вагонов). Данный способ защищенпатентом на изобретение Российской Федерации [115].Выполненныевработе[116]«экспериментальныеисследованиясущественно уточнили значения резонансной частоты» как верхнего строенияпути, так и грунтовой среды, показали зависимость резонансной частоты отпараметров конкретных участков магистрали.32В работе [117], с применением современных средств и новейшихинформационных технологий, «разработаны теоретико-экспериментальныеосновы анализа динамики напряженно-деформированного состояния в верхнемстроении железнодорожного пути, слоистой грунтовой среде как результатавзаимодействиясоставляющихполуограниченныхтел.вязко-упругихУстановлено,чтоивзаимноегетерогенныхвлияниесистемвибрирующих жестких и гибких объектов, систем заглубленных включений взависимости от соотношения механических и геометрических параметровзадачи, может приводить как к усилению, так и к гашению колебаний»,распространяюихся в сплошной среде.Вработе[118]изложеныисследования«влиянияконструкциипромежуточных рельсовых скреплений на несущую способность земляногополотна скоростных железнодорожных линий».Практически во всех приведенных выше работах, исследовались, восновном, колебания (вибрация) земляного полотна и щебеночного балласта.Исследований колебаний (вибрации) таких элементов ВСП, как рельсы, шпалы,клеммы ПРС, с использованием цифровых технологий, явно недостаточно.Выводы по первой главеНа основе изложенного выше, следуют выводы, приведенные ниже.1.
Вибрация, возникающая в элементах железнодорожного пути (рельсах,шпалах,рельсовыхскреплениях,балластномоснованииидр.)припрохождении поездной нагрузки, в значительной мере влияет на прочность, а,следовательно, и на долговечность работы, как самих элементов, так ижелезнодорожного пути в целом.2.Внастоящеевремянапостсоветскомпространствеоценкавзаимодействия железнодорожного пути с подвижным составом производится сприменением измерительных систем, основанных на средствах тензометрии,которые способны фиксировать лишь деформации «сжатия-растяжения» и33изгибные колебания элементов пути в достаточно низком диапазоне частот.Эти системы не позволяют в полной мере учитывать вибрационныевоздействия на путь, что существенно уменьшает объем информации,необходимой для детальной оценки работы элементов железнодорожного путипод поездной нагрузкой.3.
В настоящее время существует необходимость создания методикивибродиагностики,дающейвозможностьпроизводитьэкспресс-анализсостояния ВСП на участках с различными типами ПРС по динамическимпараметрам, и позволяющей принимать наиболее оптимальные решения припланировании работ по текущему содержанию и ремонтам пути с учетомвоздействия обращающегося подвижного состава.В целях реализации решения вышеизложенных проблем, необходимо:– выбрать средства измерения и программное обеспечение для анализаоткликаэлементоввибродинамическихконструкциивоздействияхжелезнодорожногоподвижногосостава,путипридоказатьихприемлемость для проведения исследования;– разработать методику проведения вибродиагностики ВСП, позволяющуюпроизводить сравнение отклика конструкций пути с различными типами ПРСна воздействие подвижной нагрузки;– по разработанной методике выполнить натурные экспериментальныеисследования при известной осевой нагрузке от подвижного состава и егоскорости, с целью выявления параметров вибрации, наиболее адекватноотражающих вибродинамические процессы в элементах ВСП;– произвести сравнение отклика элементов ВСП с различными типамиПРС на вибродинамическое воздействие и разработать методику экспрессанализа,позволяющуюосуществлятьконструкции ПРС для данного участка.выборнаиболееоптимальной342.
МЕТОДИКА ВИБРОДИАГНОСТИКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГОПУТИ С РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ РЕЛЬСОВЫХСКРЕПЛЕНИЙ2.1 Основные положения методики вибродиагностикиСопротивляемость железнодорожного пути вибрационным воздействиямпроявляется в основном через силы трения и сцепления между отдельными егоэлементами и частицами (между рельсами и шпалами, шпалами и балластом,между щебенками, частицами и песчинками грунта земляного полотна).Сущность методики проведения вибродиагностики заключается вследующем.Участок железнодорожного пути должен быть в технически исправномсостоянии.Железнодорожная колея на участках должна иметь допуски на уширение+8 мм, на сужение -4 мм; отступления геометрии рельсовой колеи не должныпревышать первой степени.Датчики вибрации устанавливают в 2-х сечениях исследуемого участкажелезнодорожного пути в соответствии с разработанной схемой..
С цельюминимизации взаимного влияния колебаний конструкций пути, с различнымитипами ПРС на участках их сопряжения, расстояние между сечениями должнобыть максимально возможным, а длина измерительного тракта не должнавлиять на результат измерений. Производят записи (не менее 5) процессаколебаний элементов железнодорожного пути от воздействия поезднойнагрузки.Аналоговый сигнал с вибродатчиков в АЦП преобразуется в цифровуюформу и приводится к реальным значениям виброскорости по калибровочнымкоэффициентам, полученным для каждого датчика в процессе их тарировки.Производится построение амплитудно-временных зависимостей (виброграмм)для каждого элемента в отдельности (для рельсов, шпал, рельсовых35скреплений). С использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ)производится построение графиков спектральной плотности дисперсии сигнала(амплитудно-частотных зависимостей) – спектров виброскорости.
Вычисляетсясреднее квадратическое значение (СКЗ) виброскорости. При помощи операцииинтегрирования численным методомамплитудно-временных зависимостейвиброскорости производится построение графиков амплитудно-временнойзависимости виброперемещений (осциллограмм), а затем с использованиемБПФстроятсяграфикиспектравиброперемещений(амплитудно-фазо-частотные зависимости виброперемещения).Далее, после предварительной фильтрации оцифрованного сигнала свибродатчиков в нижнем диапазоне частот (от 0 до 1000 Гц), при помощиоперации дифференцирования производится построение графиков амплитудновременной зависимости виброускорений (акселерограмм).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
