PL180750B1 - Urządzenie do pomiaru parametrów toczenia kół pojazdu szynowego - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do pomiaru parametrów toczenia kól po- jazdu szynowego, zawierajace elementy boczne do prowa- dzenia kól, uklad elektroniczny analizy obrazu, zamontowany na pojezdzie szynowym, dolaczony do czuj- nika danych pomiarowych, dolaczonego do generatora lase- rowego, wysylajacego wiazki laserowe do kól, kamere do odbioru obrazów wytwarzanych przez wiazki laserowe, do której jest dolaczony uklad oceny obrazów odbieranych przez kamere dolaczona do komputera z monitorem do prze- twarzania i obrazowania otrzymanych danych pomiaro- wych, znamienne tym, ze zawiera stalow a plyte (2), stanowiaca wsparcie dla urzadzenia pomiarowego, na której jest umieszczone toczace sie kolo (1) zabezpieczone przez szyne boczna ochronna (3), zapobiegajaca wykolejeniu, po jednej stronie stalowej plyty (2) jest umieszczony czujnik (9) polozenia kola, dolaczony do generatora laserowego (5), umieszczonego pod kolem, dostarczajacego planarna wiazke laserow a na kolo (1), obok toczacego sie kola (1) jest ustawiona kamera (6) wyposazona w obiektyw i filtr do od- bioru obrazu wytwarzanego przez planarna wiazke laserowa oraz do czujnika (9) polozenia kola jest dolaczony uklad ste- rowania (10) odbiorem i wyswietlaniem obrazu, dolaczony do ukladu elektronicznego (11) analizy obrazu o duzej rozdzie- lczosci, dolaczonego do komputera (8) sterowania centralnego, dolaczonego do monitora (13). FIG. 3 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkuj est urządzenie do pomiaru parametrów toczenia kół poj azdu szynowego, zwłaszcza pomiaru parametrów toczenia poruszających się z prędkością manewrową kół pociągów, na przykład profilu koła, średnicy koła i odległości pomiędzy wewnętrznymi powierzchniami czołowymi kół.

Znany jest bezstykowy pomiar parametrów struktur powierzchniowych, na przykład z opisu patentowego hiszpańskiego nr 499 366, który przedstawia pojazd trakcyjny wyposażony w nadajnik i odbiornik promieni laserowych oraz elementy do wskazywania i pamiętania danych pomiarowych badanej powierzchni. Natomiast z opisu patentowego hiszpańskiego nr 054 398 znany jest pojazd trakcyjny do pomiaru parametrów geometrycznych toru kolejowego przy użyciu czujnika zbliżeniowego i mierników odległości optycznej. Również opis patentowy europejski nr 0 461 119 ujawnia urządzenie do pomiaru struktur powierzchniowych, które zawiera co najmniej dwa źródła laserowe i wykorzystuje pomiar różnicy faz promieni laserowych w ustalonych punktach pomiarowych na badanej powierzchni. Wszystkie te urządzenia pomiarowe są stosowane do nieruchomych struktur powierzchniowych, takich jak tory, tunele i wąwozy, a nie do obiektów ruchomych, na przykład kół pojazdu.

Znane jest z opisu patentowego europejskiego nr 0 467 984 urządzenie do detekcji profilu koła pociągu przy pomocy układu oświetlającego, układu analizującego, układu pomiarowego i procesora danych.

Znane jest z opisu patentowego USA nr 4 798 963 urządzenie do kontroli i pomiaru jakości kół pojazdu szynowego bez ich bezpośredniego stykania się, podczas gdy pojazd przechodzi

180 750 przez obszar pomiarowy, w którym sąumieszczone co najmniej jedno urządzenie wyczuwające średnicę i co najmniej jedno urządzenie wyczuwające jakość wyposażonego w bieżnik profilu koła. Sygnały dostarczane przez urządzenia wyczuwające są dostarczane do obwodów przetwarzających i oceniających sygnały, które dostarczają sygnały sterujące operacją nadawania właściwego kształtu kołu. Urządzenie wyczuwające średnicę zawiera cztery czujniki fotoelektryczne, które określają cztery punkty służące, w połączeniu z płaszczyzną roboczą lub odniesienia umieszczoną w obszarze pomiarowym, do obliczania wartości średnicy, a urządzenie wyczuwające jakość wyposażonego w bieżnik profilu koła zawiera cztery kamery do zdejmowania obrazów stosowanych do otrzymywania profilu koła. Pomiar średnicy jest przeprowadzany przez zastosowanie dwóch barier dla wiązek w celu obliczania szybkości, przyspieszenia i czasu, jak również czterech czujników fotoelektrycznych i odbiorników optycznych. Bariery dla wiązek są wytwarzane przez źródło światła lub generator wiązki laserowej. Zastosowanie powyższych elementów umożliwia określenie współrzędnych x i y dla czterech punktów na wyposażonym w bieżnik profilu powierzchni koła. Wykorzystując dwa lub więcej określonych powyżej punktów, a także punkt styku pomiędzy okręgiem pomiarowym koła i płaszczyzną roboczą szyny, komputer jest zdolny do obliczenia średnicy koła.

Urządzenie według wynalazku zawiera stalową płytę, stanowiącą wsparcie dla urządzenia pomiarowego, na której jest umieszczone toczące się koło zabezpieczone przez boczna szynę ochronną, zapobiegającą wykolejeniu. Po jednej stronie stalowej płyty jest umieszczony czujnik położenia koła, dołączony do generatora laserowego, umieszczonego pod kołem, dostarczającego planarną wiązkę laserową na koło. Obok toczącego się koła jest ustawiona kamera wyposażona w obiektyw i filtr do odbioru obrazu wytwarzanego przez planarną wiązkę laserowąDo czujnika położenia koła jest dołączony układ sterowania odbiorem i wyświetlaniem obrazu, dołączony do układu elektronicznego analizy obrazu o dużej rozdzielczości, dołączonego do komputera sterowania centralnego, dołączonego do monitora.

Korzystnie obok toczącego się koła jest umieszczone zwierciadło oświetlania wewnętrznego lub drugi generator laserowy, współpracujący z pierwszym generatorem laserowym dla określania profilu koła.

Korzystnie do układu sterowania odbiorem i wyświetlaniem, połączonego z układem elektronicznym analizy obrazu, są dołączone zespół pomiaru średnicy kół i zespół pomiaru profilu i odległości pomiędzy wewnętrznymi powierzchniami czołowymi kół.

Zaletą wynalazku jest umożliwienie uzyskania obrazów obwodu koła, tworzonych przez wiązkę laserową, w obszarze o najmniejszej prędkości chwilowej ruchu i w odniesieniu do szyny wsporczej, dzięki czemu są otrzymywane mniej zakłócone obrazy przy większej prędkości. Zapewnione jest odtwarzanie profilu koła wraz zjego parametrami, umożliwiające porównanie go z innymi standardowymi profilami lub dokonanie innego pomiaru. Urządzenie pomiarowe jest umieszczane na torze dowolnego typu, po którym pojazdy poruszają się z prędkością manewrową, przy czym jest możliwe umieszczenie go wewnątrz zajezdni lub poza nią. Wyniki pomiarów są przetwarzane i przekazywane do centrów przechowywania taboru kolejowego, gdzie przeprowadza się naprawy wykrytych wad stanu kół.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. la przedstawia urządzenie do pomiaru profilu koła, z widokiem koła poprzez jedną z jego powierzchni czołowych, fig. 1b - urządzenie do pomiaru profilu koła, z widokiem koła poprzez jego obręcz, fig. 2 - urządzenie do pomiaru średnicy koła i fig. 3 - szkic całego urządzenia pomiarowego.

Figury 1a i 1b pokazują, że do pomiaru profilu jednego koła 1, podczas którego jest przeprowadzany jednocześnie pomiar przeciwległego koła, urządzenie pomiarowe ma wsparcie w postaci stalowej płyty 2, po której następuje toczenie się badanego koła. Szyna ochronna 3 zabezpiecza przed wykolejeniem. Obszar toczenia poddawany analizie pozostaje swobodny i wynosi co najmniej 75 mm dla szerokości obręczy koła równej 135 mm. Po jednej stronie stalowej płyty 2 jest umieszczony czujnik 9 położenia koła, który przy przechodzeniu obok niego koła wysyła sygnał do generatora laserowego 5, który jest wtedy pobudzany i wysyła planarną wiązkę laserową, skierowaną na zewnątrz na koło 1. Przy pomocy zwierciadła 7 oświetlania wewnętrznego

180 750 lub przy pomocy innego generatora laserowego, wiązka ta wytwarza przyciemniony profil 4. Obraz tego profilu jest odbierany przez kamerę 6 wyposażoną w obiektyw i filtr oraz jest przekazywany w celu przeprowadzenia analizy do układu elektronicznego 11 analizy obrazu o dużej rozdzielczości, przedstawionego na fig. 3. Obraz profilu 4 względem nieruchomych części 2 i 3 umożliwia uzyskanie odległości pomiędzy wewnętrznymi powierzchniami czołowymi DCI obu kół.

Figura 2 przedstawia urządzenie do pomiaru średnicy koła, które różni się od urządzenia z fig. 1 tym, że obraz jest tworzony prostopadle. Na figurze 2 koło 1, toczy się, podczas gdy spoczywa na kołnierzu i jest prowadzone przy pomocy stalowej płyty 2 i szyny ochronnej 3. Tak jak na fig. 1, czujnik 9 położenia koła wysyła sygnał, gdy koło przechodzi obok niego i pobudza generator laserowy 5, który wysyła planarną wiązkę laserową, skierowaną na zewnątrz na koło, na którym jest wówczas wytwarzana linia 12. Obszar linii 12 jest odbierany przez kamerę 6 i analizowany przez układ elektroniczny 11 analizy obrazu.

Figura 3 przedstawia szkic urządzenia pomiarowego. Stalowe płyty 2 do toczenia służą jako wsparcie dla kamer 6 i generatorów laserowych 5. Układ sterowania 10 odbiorem i wyświetlaniem obrazu służy do synchronizacj i odbioru obrazów przy pomocy czujników 9 położenia kół. Obrazy są analizowane przez układ elektroniczny 11 analizy obrazu, który wysyła sygnały pomiarowe i parametrów profilu koła, jak również sygnał pomiaru średnicy koła, do komputera 8 sterowania centralnego, gdzie te dane są przetwarzane w celu wytwarzania informacji o pomiarach przeprowadzanych dla pojazdu, a wynik jest wyświetlany na monitorze 13.

Szafka sterownicza 14 służy do pomieszczenia układu sterowania 10 odbiorem i wyświetlaniem oraz układu elektronicznego 11 analizy obrazu, jak również innych elementów urządzenia.

Na szkicu z fig. 3 przedstawiono zespół MD pomiaru średnicy kół i zespół MP pomiaru profilu i odległości pomiędzy wewnętrznymi powierzchniami czołowymi kół.

Działanie urządzenia pomiarowego według wynalazku jest oparte na tym, że czujnik 9 położenia koła uruchamia, w przypadku przechodzenia obok niego koła pojazdu, proces odbioru obrazu przy pomocy kamer 6. Kamery 6 sąwyposażone w filtr mający tę samą częstotliwość, jak wiązka laserowa wytwarzana przez generator laserowy 5, przez co eliminuje się wpływ światła z otoczenia. Obraz odbierany przez kamery jest analizowany i korygowany geometrycznie w czasie rzeczywistym przez układ elektroniczny 11 analizy obrazu o wysokiej rozdzielczości, umożliwiając przeprowadzanie bardzo dokładnych pomiarów. Wynalazek umożliwia uzyskanie dopuszczalnych prędkości przechodzenia kół pojazdów mających rozstaw osi kół rzędu 1800 mm.

Urządzenie składa się więc z dwóch różnych zespołów, z których pierwszy jest przeznaczony do pomiaru profilu koła, a drugi jest przeznaczony do pomiaru średnicy koła. Te dwa zespoły tworzą jedno urządzenie lub działają niezależnie od siebie.

180 750

FIG. 3

180 750

FIG. 2

180 750

FI^. 1α

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do pomiaru parametrów toczenia kół pojazdu szynowego, zawierające elementy boczne do prowadzenia kół, układ elektroniczny analizy obrazu, zamontowany na pojeździe szynowym, dołączony do czujnika danych pomiarowych, dołączonego do generatora laserowego, wysyłającego wiązki laserowe do kół, kamerę do odbioru obrazów wytwarzanych przez wiązki laserowe, do której jest dołączony układ oceny obrazów odbieranych przez kamerę dołączoną do komputera z monitorem do przetwarzania i obrazowania otrzymanych danych pomiarowych, znamienne tym, że zawiera stalową płytę (2), stanowiącą wsparcie dla urządzenia pomiarowego, na której jest umieszczone toczące się koło (1) zabezpieczone przez szynę boczną ochronną (3), zapobiegającą wykolejeniu, po jednej stronie stalowej płyty (2) jest umieszczony czujnik (9) położenia koła, dołączony do generatora laserowego (5), umieszczonego pod kołem, dostarczającego planarną wiązkę laserowąnakoło (1), obok toczącego się koła (1) jest ustawiona kamera (6) wyposażona w obiektyw i filtr do odbioru obrazu wytwarzanego przez planarną wiązkę laserową oraz do czujnika (9) położenia kołajest dołączony układ sterowania (10) odbiorem i wyświetlaniem obrazu, dołączony do układu elektronicznego (11) analizy obrazu o dużej rozdzielczości, dołączonego do komputera (8) sterowania centralnego, dołączonego do monitora (13).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obok toczącego się koła jest umieszczone zwierciadło (7) oświetlania wewnętrznego lub drugi generator laserowy, współpracujący z pierwszym generatorem laserowym (5) dla określania profilu (4) koła (1).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że do układu sterowania (10) odbiorem i wyświetlaniem, połączonego z układem elektronicznym (11) analizy obrazu, są dołączone zespół (MD) pomiaru średnicy kół i zespół (MP) pomiaru profilu i odległości pomiędzy wewnętrznymi powierzchniami czołowymi kół.