CZ8416U1 - Měřící drezína pro měření geometrických parametrů koleje - Google Patents

Description

Oblast techniky

Měřicí drezína pro měření geometrických parametrů koleje řeší problém měření a kontroly rozhodujících parametrů zejména železniční koleje snímacím a vyhodnocovacím zařízením umístěném na speciálním kolejovém vozidle vybaveném vlastním trakčním pohonem.

Dosavadní stav techniky

Při měření a kontrole geometrických parametrů koleje se zjišťují převážně následující parametry;

- rozchod koleje,

- převýšení kolejnicových pásů ve směru kolmém na podélnou osu koleje,

- zborcení koleje, které je definováno jako rozdíl převýšení na dané základně (obvykle 3,5 a 5 m),

- směrové parametry koleje, tj. směr a poloměr oblouku,

- relativní podélná výška kolejnicových pásů.

Uvedené parametry v komplexu mají velkou vypovídací schopnost o stavu koleje a to ve vztahu jak k bezpečnosti železničního provozu, tak k plánování údržby a oprav železničního svršku. Některé parametry lze jednotlivě zjišťovat pomocí ručních mechanických měřidel. Tato měřidla se však obecně vyznačují malou operativností a nízkou produktivitou práce.

Komplexní snímání a vyhodnocování uvedených geometrických parametrů koleje realizují mobilní měřicí prostředky na bázi kolejových vozidel bez nebo s vlastním pohonem pojezdu. V prvním případě se jedná o měřicí vozy, které je třeba pro pojíždění při měření buď zařadit do vlaku nebo případně připojit za samostatné trakční vozidlo, v druhém případě jde o tzv. měřicí drezíny. Oba typy mobilních měřicích prostředků se vyskytují v různých variantách a disponují měřicím zařízením různé technické úrovně. V základním rozlišení se vyskytují měřicí systémy kontaktní a bezkontaktní. Z hlediska dalšího zpracování registrovaných údajů jsou mobilní měřicí prostředky vybaveny výpočetní technikou, takže jsou schopny provádět nejen digitální a grafický záznam měřených veličin, ale také kriteriální vyhodnocování stavu trati podle předem stanovené metodiky. Různé použité měřicí systémy mají také vazbu na podmínky jejich provozování, zejména na rychlost měření. Tato rychlost měření souvisí také s konstrukcí měřicího prostředku jako kolejového vozidla a s v hodností jeho použití pro tratě různých kategorií. Výsledkem měření není jen zjištění potřebných geometrických parametrů koleje, ale také vzájemné působení vozidlo - kolej, na jehož reálný průběh lze usuzovat při rychlosti měření blížící se průměrné provozní rychlosti na konkrétní železniční trati. Minimální rychlost měření rovněž souvisí i s koncepcí snímačů příslušných veličin, kdy zejména snímače pracující na bázi zrychlení omezují získávání reálných údajů při nízkých rychlostech. Odtud vyplývá omezení použití takových mobilních měřicích prostředků na vedlejších tratích. Neustálý rozvoj a zdokonalování snímačů prvotních veličin užívaných na mobilních traťových měřicích prostředcích, jakož i přechod k elektrickému přenosu měřených signálů vedl k rozvoji teorie tzv. přenosových funkcí, jako vztahu mezi geometrickým parametrem koleje a skutečně změřeným signálem. Tato problematika není u většiny měřicích prostředků s kontaktními měřicími systémy plně respektována. Je to dáno skutečností, že tyto prostředky obvykle měří směrové parametry koleje na principu tětivy třemi měřicími vozíky uspořádanými souměrně vzhledem k pojezdu vozidla, přičemž měří maximální vzepětí tětivy středním vozíkem vzhledem k rámu vozidla bez ohledu na vhodnost přenosové funkce pro toto uspořádání.

Přesnost měření hodnot rozchodu koleje ajejich směrových parametrů při kontaktním snímání koly měřicích vozíků může být do značné míry ovlivněna i tvarem profilu okolku těchto kol. Tomuto tvaru nebyla u známých měřicích drezín věnována dostatečná pozornost, takže při měření na ojetých kolejnicích docházelo ke zkreslování výsledků měření kontaktem okolku

- 1 CZ 8416 Ul měřicího kola s boční plochou hlavy kolejnice v jiném bodě, než v bodě určeném pro měření. Uvedenou přesnost měření u kontaktních mechanických systémů negativně ovlivňuje také složitost kloubových a pákových přenosových systémů.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje měřicí drezína pro měření geometrických parametrů koleje s kontaktním snímáním měřených veličin prostřednictvím tří měřicích vozíků podle tohoto řešení, jejíž podstata spočívá vtom, že tyto tři měřicí vozíky jsou připojeny k nápravám pojezdu dvounápravového kolejového vozidla soustavou táhel tak, že k přední nápravě jsou připojeny dva měřicí vozíky oboustranně a k zadní nápravě jeden měřicí vozík směrem kvnějšímu čelu vozidla. Táhla u každého vozíku tvoří rovnoběžníkové vedení ajejich délka je matematicky optimalizovaná pro rozvor vozidla 6,4 m a délku tětivy 10 m, takže se u jednotlivých vozíků liší délkou. Osa každého měřicího vozíku je složena ze dvou dílů vzájemně osově posuvných v lineárních ložiskách. Oba díly jsou vždy spojené pneumatickým válcem pro vyvození přítlaku okolků snímacích kol na boční plochu hlav kolejnic a u středního měřicího vozíku ještě dráhovým snímačem pro indikaci vzájemného osového pohybu obou snímacích kol. Kromě toho jsou měřicí vozíky vzepřeny proti rámu vozidla ve svislém směru každý dvěma pneumatickými válci. Ke každému dílu osy měřicího vozíku je připojeno vodítko přiřazené vždy snímacímu kolu protilehlého dílu osy. Teleskopické těleso osy vozíků je vybaveno kluznou deskou, na kterou je dotlačován dotyk dráhového snímače upevněného k rámu vozidla.

Soustava táhel předního a středního vozíku je prostřednictvím úhlových pák připojena k dráhovému snímači pro indikaci relativní vertikální polohy snímacích kol vzhledem k pojezdovým kolům přední nápravy vozidla. Mezi ložisková tělesa zadní nápravy a rám vozidla jsou upevněny dráhové snímače pro indikaci polohy této nápravy vzhledem k rámu vozidla. V prostoru kabiny je k rámu vozidla připojen náklonoměr celkového bočního naklopení skříně vozidla.

Vnější povrch snímacího kola měřicího vozíku je tvarově složen z několika funkčních ploch, kterými se odlišuje od tvaru kola běžně užívaného u železničních vozidel. Plocha valení je válcová a v jejím přechodu do boční plochy je vytvořen mělký zápich. Vzdálenost dotykové hrany okolku od plochy valení odpovídá místu pod temenem hlavy kolejnice stanovenému pro měření rozchodu koleje. Velikost úkosu z boční plochy pod dotykovou hranou okolku je určena nejvýše přípustným tvarem bočního ojetí hlavy kolejnice. Tímto uspořádáním měřicí drezíny lze měřit přímo rozchod koleje mírou roztažení teleskopického rámu měřicího vozíku, relativní podélnou výšku pravého a levého kolejnicového pásu ze vzájemného vertikálního pohybu snímacích kol dvojice měřicích vozíků a příslušného pojezdového kola na téže straně vozidla, celkový boční náklon skříně vozidla a náklon skříně vozidla oproti přední nápravě. Výpočtově jsou přiřazeny převýšení koleje stanovené z celkového bočního náklonu skříně vozidla a náklonu skříně vozidla oproti přední nápravě, zborcení koleje jako rozdíl převýšení na stanovené základně a směrové parametry koleje odvozené z měření vzepětí oblouku nad danou tětivou daného polohou měřicích vozíků vzhledem k rámu vozidla ve směru napříč koleje.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí připojených výkresů, kde na obr. 1 resp. 2 je znázorněna měřicí drezína pro měření geometrických parametrů koleje v bočním resp. půdorysném pohledu na uspořádání jejího měřicího a snímacího zařízení, na obr. 3 schematické uspořádání měřicího vozíku, na obr. 4 schematické alternativní uspořádání mechanizmu převodu příčného pohybu měřicího vozíku vzhledem k rámu vozidla na dráhový snímač pomocí kluzné desky a na obr. 5 je znázorněn funkční profil snímacího kola.

-2CZ 8416 Ul

Příklad provedení technického řešení

Na rámu vozidla 5 je umístěna kabina 7 a hnací agregát 6. Prostor kabiny 7 je rozdělen na dvě čelní stanoviště pro řidiče 38 a pracovní prostor 39 pro obsluhu záznamového a vyhodnocovacího systému a ovládání měřicích vozíků 2, 3, 4. V kabině 7 může být podle konkrétních potřeb zřízen prostor pro odpočinek pracovníků obsluhy, kuchyňský kout, WC a pod. Pod rámem vozidla 5 jsou uspořádány měřicí vozíky 2, 3, 4. K ložiskovým tělesům přední nápravy 16 resp. zadní nápravy 30 jsou kloubově připojeny vždy čtveřicí táhel rozdělených po dvou pro příslušné ložiskové těleso a tvořících v těchto dvojicích rovnoběžníkové zavěšení pravé nebo levé strany konkrétního měřicího vozíku. Táhla 12, J_4, J5. předního měřicího vozíku 4, středního měřicího vozíku 2, resp. zadního měřicího vozíku 3 se vzájemně liší svou délkou tak, jak vyplynulo z optimalizace geometrie měřicího systému v souvislosti s optimalizací přenosové funkce pro výpočetní zpracování měřených signálů.

Měřicí vozíky 2, 3, 4 jsou vytvořeny jako jednoosé vozíky s teleskopickou osou, přičemž jedna část této osy je uložená v druhé části prostřednictvím lineárních ložisek 29. Každý z nich je vybaven pneumatickým válcem 8 pro vymezení vůle mezi okolky 37 snímacích kol 23 a hlavou příslušné kolejnice, dvěma pneumatickými válci 9 pro přitlačování měřicího vozíku do koleje, resp. pro jeho zvedání do přepravní polohy a dvěma pneumatickými válci 11 pro polohování zajišťovacích háků JO.

Ke každému snímacímu kolu 23 je přiřazeno vodítko 13 tak, že toto vodítko 13 příslušné konkrétnímu snímacímu kolu 23 je uspořádáno u protilehlého snímacího kola 23 a s částí osy příslušného snímacího kola 23 tvoří jeden celek, přičemž rozteč okolku 37 a funkční části vodítka 13 odpovídá analogickým mírám železničního dvojkolí.

Obě poloviny teleskopické osy středního měřicího vozíku 2 jsou propojeny dráhovým snímačem 24. Všechny měřicí vozíky 2, 3, 4 jsou v příčném směru vzhledem k ose koleje v kontaktu šrámem vozidla 5 prostřednictvím dráhových snímačů 18. Tento kontakt je vytvořen mezi kluznou deskou 19 a dotykem 20 buď jeho přitlačením tlačnou pružinou 21 nebo alternativně přitažením páky 25 tažnou pružinou 22. Zadní náprava 30 je oboustranně od svých ložiskových těles příslušných pojezdovým kolům 17 propojena s rámem vozidla 5 dráhovými snímači 27. Vždy mezi úhlové páky 31 horních táhel 12 a 14 předního 4 a středního vozíku 2 je připojen dráhový snímač 26. Ve skříni vozidla i je umístěn náklonoměr 28. V přechodu plochy valení 32 do boční plochy 36 snímacího kola 23 je vytvořen zápich 35. Přitom boční plocha 36 je ve vzdálenosti od plochy valení 32 rozhodující pro měření rozchodu koleje opatřená dotykovou hranou 33, tvořenou boční plochou 36 a úkosem 34 na okolku 37.

Odklopením zajišťovacích háků 10 pneumatickými válci 11 po přizvednutí měřicích vozíků 2, 3, 4 z přepravní polohy pneumatickými válci 9 lze tyto měřicí vozíky 2, 3, 4 spustit týmiž pneumatickými válci 9 do koleje. Vymezení vůle mezi okolky 37 snímacích kol 23 a hlavami kolejnic nastane po rozevření pneumatických válců 8. Hodnoty rozchodu koleje se potom snímají dráhovým snímačem 24 na středním měřicím vozíku 2, posun měřicích vozíků 2, 3, 4 v příčném směru vzhledem k podélné ose koleje oproti rámu vozidla 5 se snímá dráhovými snímači 18 jako vstupní údaje pro výpočet směrových parametrů koleje a vzájemný vertikální pohyb měřicích vozíků 2 a 4 v součinnosti s polohou přední nápravy 16 přenášený z horních táhel 12 resp. 14 přes úhlové páky 31 na dráhové snímače 26 udává průběh podélné výšky pravého, resp. levého kolejnicového pásu. Celková úhlová výchylka skříně vozidla 1 v rovině příčné k podélné ose koleje se snímá náklonoměrem 28 a relativní úhlová výchylka zadní nápravy 30 vůči skříni vozidla 1 se snímá snímači 27 a jejich rozdíl udává výpočtem převýšení koleje. Rozdíl dvou sousedních hodnot převýšení na předem definované základně udává výpočtem hodnotu zborcení koleje.

Využitelnost měřicí drezíny pro měření geometrických parametrů koleje není omezena jen na kolej železniční. Zařízení lze využít rovněž pro koleje tramvajové. Možnost modifikace

-3 CZ 8416 Ul provedení z hlediska rozchodu umožňuje jeho využití i pro kolej s rozchodem odlišným od rozchodu 1435 mm.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Měřicí drezína pro měření geometrických parametrů koleje s kontaktním snímáním měřených veličin vytvořená na bázi dvounápravového železničního vozidla vyznačující se tím, že k přední nápravě (16) tohoto vozidla jsou oboustranně připojeny dva měřicí vozíky a to směrem k přilehlému čelu skříně (1) vozidla přední měřicí vozík (4) táhly (12) a směrem ke středu vozidla střední měřicí vozík (2) táhly (14) a k zadní nápravě (30) směrem k přilehlému čelu skříně (1) vozidla je připojen zadní měřicí vozík (3) táhly (15) uspořádanými pro každý měřicí vozík na každé jeho straně ve dvojici do rovnoběžníkového vedení, přičemž délka čtveřic táhel (12), (14), (15) je rozdílná a matematicky optimalizovaná pro rozvor přední nápravy (16) a zadní nápravy (30) vozidla 6,4 m a délku tětivy 10 m shodnou s rozvorem předního měřicího vozíku (4) a zadního měřicího vozíku (3).
2. 2. Měřicí drezína pro měření geometrických parametrů koleje podle nároku 1, vyznačující se tím, že osa každého z měřicích vozíků (4), (2), (3) je složená ze dvou dílů vzájemně osově posuvných v lineárních ložiskách (29) a propojených pneumatickým válcem (8), přičemž každý z obou dílů je připojen pneumatickým válcem (9) k rámu vozidla (5) a u středního měřicího vozíku (2) jsou navíc oba díly jeho osy vzájemně spojené dráhovým snímačem (18).
3. 3. Měřicí drezína pro měření geometrických parametrů koleje podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že ke každému dílu osy měřicích vozíků (4), (2), (3) je připojeno vodítko (13) přiřazené vždy snímacímu kolu (23) protilehlého dílu osy.
4. 4. Měřicí drezína pro měření geometrických parametrů koleje podle nároku 2, vyznačující se tím, že teleskopické těleso osy měřicích vozíků (4), (2), (3) je vybaveno kluznou deskou (19), ke které je přitlačen dotyk (20) dráhového snímače (18) upevněného k rámu vozidla (5).
5. 5. Měřicí drezína pro měření geometrických parametrů koleje podle nároku 1, vyznačující se tím, že soustava táhel (12) a (14) předního měřicího vozíku (4) a středního měřicího vozíku (2) je prostřednictvím úhlových pák (31) připojena na obou stranách skříně vozidla (1) k dráhovému snímači (26).
6. 6. Měřicí drezína pro měření geometrických parametrů koleje podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi každé ložiskové těleso zadní nápravy (30) a rám vozidla (5) je připojen dráhový snímač (27) a k rámu vozidla (5) je upevněn náklonoměr (28).
7. 7. Měřicí drezína pro měření geometrických parametrů koleje podle nároku 1, vyznačující se tím, že plocha valení (32) snímacího kola (23) je válcová, v jejím přechodu do boční plochy (36) je vytvořen mělký zápich (35) a vzdálenost dotykové hrany (33) okolku (37) od plochy valení (32) odpovídá místu pod temenem hlavy kolejnice stanovenému pro měření rozchodu koleje, přičemž velikost úkosu (34) z boční plochy (36) pod dotykovou hranou (33) odpovídá nejvýše přípustnému tvaru bočního ojetí hlavy kolejnice.