PL224776B1

PL224776B1 - Sposób i układ do pomiaru prędkości przejazdu zestawów kołowych pojazdów, zwłaszcza szynowych

Info

Publication number: PL224776B1
Application number: PL403489A
Authority: PL
Inventors: Stefan Pindera
Original assignee: Stefan Pindera
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2017-01-31
Also published as: PL403489A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ elektryczny służący do pomiaru prędkości przejazdu zestawów kołowych pojazdów, zwłaszcza szynowych, przez określony przekrój drogi, zwłaszcza toru.

Znany jest z opisu patentowego nr PL 181 137 z roku 1996 sposób i układ do określania prędkości przejazdu pojazdu szynowego. Opisany układ i sposób jest oparty na elektromagnetycznych czujnikach torowych. Znany układ posiada co najmniej jeden przetwornik analogowo-cyfrowy, który jest niezbędny, aby analizować numerycznie otrzymywane sygnały z przetworników elektromagnetycznych. W tym rozwiązaniu zastosowanie przetwornika analogowo-cyfrowego jest niezbędne, w celu wyeliminowania wpływu różnych zewnętrznych czynników, na wskazania elektromagnetycznych czujników torowych, poprzez zastosowanie obróbki matematycznej ciągów cyfrowych otrzymanych w w yniku przetwarzania analogowo-cyfrowego. Po analizie cyfrowej, na podstawie otrzymanych wyników przetwarzania oblicza się czas przejazdu pomiędzy dwoma czujnikami elektromagnetycznymi. Znając odległość pomiędzy tymi czujnikami określa się prędkość przejazdu pojazdu szynowego.

Niedogodnością w przypadku powyżej opisanego sposobu i układu jest konieczność zastosowania przetwornika analogowo-cyfrowego. Ponadto, zastosowanie czujników elektromagnetycznych, których wskazanie jest zależne od parametrów elementów niewchodzących w skład układu pomiarowego, jak np. parametry magnetyczne wieńców kół kolejowych, powoduje, że układ służy do określania prędkości przejazdu, a nie pomiaru prędkości przejazdu. Znaczy to, że dokładność pomiaru jest zmienna i zależy nie tylko od własności układu pomiarowego, ale innych czynników zewnętrznych, tzn. takich, które wpływają na wskazania układu pomiarowego, a są od tego układu pomiarowego niezależne. Każdy pomiar jest wykonywany z inną dokładnością.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia nie posiadającego powyższych wad. Urządzenia mierzącego prędkość przejazdu ze z góry określoną dokładnością zależną jedynie od parametrów urządzenia. W szczególności urządzenia, w którym nie ma potrzeby stosowania przetwornika analogowo-cyfrowego, a wskazania urządzenia nie są zależne od czynników zewnętrznych.

Znany jest z opisu polskiego zgłoszenia patentowego nr 387 515 sposób pomiaru siły, zwłaszcza siły nacisku, przy pomocy belki podpartej z obu stron, w sposób dowolny, posiadającej swobodny odcinek pomiarowy o dowolnej długości, przy czym na odcinku pomiarowym w dwóch oddalonych od siebie przekrojach belki montuje się dwa przetworniki naprężeń stycznych, charakteryzuje się tym, że mierzy się w sposób ciągły dwie siły tnące, w dwóch przekrojach pomiarowych, poprzez pomiar naprężeń stycznych uzyskanych z dwóch zamocowanych w tych przekrojach przetworników, a następnie odejmuje się tak zmierzone wartości sił tnących, przez co uzyskuje się różnicę zmierzonych wartości sił tnących, która jest równa mierzonej sile, gdy siła jest przyłożona do belki pomiędzy dwoma przekrojami, w których zamocowane są przetworniki naprężeń tnących. Rozwiązanie to umożliwia pomiar siły nacisku koła pojazdu, ale nie jest dostosowane w żaden sposób do pomiaru prędkości przejazdu pojazdu.

Znane ze stanu techniki rozwiązania nie umożliwiają dokładnego pomiaru prędkości przejazdu poszczególnych zestawów kołowych pojazdu w określonym przekroju toru. Pomiar taki jest pożądany z uwagi na zdarzające się coraz częściej wykolejenia pojazdów szynowych powodowane najazdem na rozjazdy szynowe, ze zbyt dużą prędkością lub też przejazdem ze zbyt dużą prędkością na prostych odcinkach toru kolejowego, na których występuje ograniczenie prędkości przejazdu. Często bowiem kierujący tymi pojazdami zwalniają przed wjazdem na rozjazdy, jednakże tuż po przejechaniu rozjazdu kabiną znajdującą się przed pierwszą osią składu lub nad pierwszą osią składu pojazdów szynowych, zaczynają gwałtownie przyspieszać, tak, że już następne osie pojazdu przekraczają dopuszczalną prędkość na danym odcinku toru, na którym wszystkie osie pojazdu powinny przejeżdżać z prędkością mniejszą od maksymalnej dopuszczalnej. Takie zachowanie może prowadzić do wykolejenia lub w innym przypadku zniszczenia rozjazdu lub innego elementu infrastruktury kolejowej.

Celem wynalazku jest rozwiązanie powyższego problemu, poprzez pomiar prędkości przejazdu wszystkich zestawów kołowych pojazdu, przejeżdżających przez dany przekrój (odcinek) toru.

Sposób pomiaru prędkości przejazdu zestawów kołowych pojazdów, zwłaszcza szynowych, układem zawierającym co najmniej jedną belkę, zwłaszcza szynę, podpartą z obu stron, zwłaszcza na podkładach kolejowych, przy czym układ posiada dwa swobodne odcinki pomiarowe o dowolnej długości na co najmniej jednej belce, przy czym na odcinku pomiarowym w dwóch oddalonych od siebie przekrojach jednej belki montuje się dwa przetworniki służące do pomiaru siły nacisku koła, zwłaszcza

PL 224 776 B1 na szynę, charakteryzuje się tym, że mierzy się i rejestruje czas rzeczywisty pojawienia się sygnału w chwili przejazdu zestawów kołowych pojazdu przez pierwszy lub drugi przetwornik siły pierwszego odcinka pomiarowego, następnie mierzy się i rejestruje czas rzeczywisty pojawienia się sygnału w chwili przejazdu zestawów kołowych pojazdu przez trzeci lub czwarty przetwornik siły drugiego o dcinka pomiarowego. Następnie, wyznacza się różnicę czasu pomiędzy przejazdem koła przez pierwszy przetwornik siły pierwszego odcinka pomiarowego i przejazdem koła przez trzeci przetwornik siły drugiego odcinka pomiarowego lub pomiędzy przejazdem koła przez drugi przetwornik siły pierwszego odcinka pomiarowego i przejazdem koła przez czwarty przetwornik siły drugiego odcinka pomiarowego. Znając odległość pomiędzy pierwszym i trzecim przetwornikiem i odległość pomiędzy drugim i czwartym przetwornikiem, oblicza się prędkość zestawów kołowych pojazdu.

Układ do pomiaru prędkości przejazdu zestawów kołowych pojazdów, zwłaszcza szynowych, przy pomocy co najmniej jednej belki, zwłaszcza szyny, podpartej z obu stron, zwłaszcza na podkładach kolejowych, posiadający dwa swobodne odcinki pomiarowe o dowolnej długości, na co najmniej jednej belce, przy czym na odcinku pomiarowym w dwóch oddalonych od siebie przekrojach belki zamontowane są po dwa przetworniki służące do pomiaru siły nacisku koła, zwłaszcza na szynę, charakteryzuje się tym, że wyjścia pierwszego i drugiego przetwornika siły są dołączone do pierwszego wzmacniacza operacyjnego, wyjścia trzeciego i czwartego przetwornika siły są dołączone do drugiego wzmacniacza operacyjnego, natomiast wyjścia pierwszego i drugiego wzmacniacza operacyjnego dołączone są do układu elektronicznego rejestrującego czas pojawienia się sygnałów i wyznaczając ego różnicę czasu pomiędzy przejazdem koła przez pierwszy przetwornik siły pierwszego odcinka pomiarowego i przejazdem koła przez trzeci przetwornik siły drugiego odcinka pomiarowego lub pomiędzy przejazdem koła przez drugi przetwornik siły pierwszego odcinka pomiarowego i przejazdem koła przez czwarty przetwornik siły drugiego odcinka pomiarowego, który oblicza prędkość zestawów kołowych pojazdu.

Efektem uzyskanym dzięki rozwiązaniu według wynalazku jest to, że możliwy jest pomiar prędkości przejazdu poszczególnych zestawów kołowych pojazdu, dzięki czemu umożliwiona zostanie kontrola tej prędkości przejazdu, co może zapobiec wykolejeniom pojazdów i zniszczeniom infrastruktury spowodowanej nadmierną prędkością przejazdu.

Sposób i układ według wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym:

figura 1 przedstawia schematycznie belkę z dwoma odcinkami pomiarowymi i czterema przetwornikami służącymi do pomiaru siły nacisku, z kołem przemieszczającym się po pierwszym odcinku pomiarowym, figura 2 przedstawia wykres wskazania układu do pomiaru siły otrzymanego w czasie przejazdu koła pojazdu przez pierwszy odcinek pomiarowy, przy czym wartość siły nie ma znaczenia, rejestruje się tylko czas, w którym sygnał siły się pojawił i zanikł, figura 3 przedstawia schematycznie belkę z dwoma odcinkami pomiarowymi i czterema przetwornikami służącymi do pomiaru siły nacisku, z kołem przemieszczającym się po drugim odcinku pomiarowym, figura 4 przedstawia wykres wskazania układu do pomiaru siły otrzymanego w czasie przejazdu koła pojazdu przez drugi odcinek pomiarowy, przy czym wartość siły nie ma znaczenia, rejestruje się tylko czas, w którym sygnał siły się pojawił i zanikł, figura 5 przedstawia schematycznie układ do realizacji sposobu według wynalazku, figura 6 przedstawia drugi przykład realizacji wynalazku, w którym odcinki pomiarowe zamontowane są na dwóch belkach.

Na fig. 1 oraz 3 został przedstawiony układ, w którym odcinki I, II pomiarowe zostały zamontowane na jednej belce, natomiast fig. 6 ilustruje układ, w którym odcinki I, II pomiarowe zostały zamontowane na dwóch belkach.

Sposób pomiaru prędkości przejazdu zestawów kołowych pojazdów szynowych, przy pomocy szyny 5, podpartej z obu stron na podkładach 6 kolejowych, posiadającej dwa swobodne odcinki I, II pomiarowe o dowolnej długości, przy czym na każdym odcinku I, II pomiarowym, w dwóch oddalonych od siebie przekrojach belki montuje się dwa przetworniki służące do pomiaru siły nacisku koła na sz ynę, polega na tym, że mierzy się i rejestruje czas rzeczywisty t₁ lub t₂, gdzie t₁ jest to czas pojawienia się sygnału w chwili przejazdu koła pojazdu przez pierwszy przetwornik 1, a t₂ jest to czas zaniku sygnału w chwili przejazdu koła pojazdu przez drugi przetwornik 2 pierwszego I odcinka pomiarowego, następnie mierzy się i rejestruje czas rzeczywisty t₃ lub t₄, gdzie t₃ jest to czas pojawienia się sygnału

PL 224 776 B1 w chwili przejazdu koła pojazdu przez trzeci przetwornik 3 siły, a t₄ jest to czas zaniku sygnału w chwili przejazdu koła pojazdu przez czwarty przetwornik 4 siły drugiego odcinka pomiarowego, po czym wyznacza się różnicę czasu At pomiędzy czasem t₄ rzeczywistym najazdu koła 7 na pierwszy I odcinek pomiarowy, czyli przejazdu przez pierwszy przetwornik 1 siły i czasem t₃ rzeczywistym najazdu koła na drugi II odcinek pomiarowy, czyli przejazdu przez trzeci przetwornik 3 siły lub pomiędzy czasem t₂ rzeczywistym zjazdu koła z pierwszego odcinka I pomiarowego, tj. przejazdu przez drugi przetwornik 2 siły a czasem t₄ rzeczywistym zjazdu koła z drugiego odcinka II pomiarowego, tj. przejazdu przez czwarty przetwornik 4 siły i oblicza się prędkość V zestawów kołowych pojazdu, zgodnie ze wzorem:

lub V = —^ d₂ gdzie:

d₁ - stanowi odległość pomiędzy pierwszym i trzecim przetwornikiem siły, d₂ - stanowi odległość pomiędzy drugim i czwartym przetwornikiem siły.

W sposobie według wynalazku nie ma wpływu na pomiar, czy odcinki pomiarowe I, II umieszczone są na jednej szynie 5, jak to uwidoczniono na fig. 1 i fig. 3, czy na dwóch szynach 5, co przedstawiono na fig. 6.

Układ do pomiaru prędkości przejazdu kół pojazdów szynowych (fig. 5), przy pomocy szyny, podpartej z obu stron na podkładach kolejowych, posiadającej dwa swobodne odcinki pomiarowe o dowolnej długości, przy czym na odcinku pomiarowym, w dwóch oddalonych od siebie przekrojach belki, zamontowane są dwa przetworniki służące do pomiaru siły nacisku koła na szynę, posiada wyjścia pierwszego przetwornika 1 siły i drugiego przetwornika 2 siły dołączone do pierwszego wzmacniacza operacyjnego W1, wyjścia trzeciego przetwornika 3 siły i czwartego przetwornika 4 siły dołączone do drugiego wzmacniacza operacyjnego W2, natomiast wyjścia pierwszego wzmacniacza operacyjnego W1 i drugiego wzmacniacza operacyjnego W2 dołączone do elektronicznego, mikroprocesorowego układu U rejestrującego czas rzeczywisty pojawienia się sygnałów i wyznaczającego różn icę czasu At pomiędzy czasem t₁ rzeczywistym najazdu koła 7 na pierwszy odcinek pomiarowy, czyli przejazdu przez pierwszy przetwornik 1 siły i czasem t₃ rzeczywistym najazdu koła na drugi odcinek pomiarowy II, czyli przejazdu przez trzeci przetwornik 3 siły lub pomiędzy czasem t₂ rzeczywistym zjazdu koła z pierwszego odcinka pomiarowego I, tj. przejazdu przez drugi przetwornik 2 siły, a czasem t₄ rzeczywistym zjazdu koła z drugiego odcinka II pomiarowego, tj. przejazdu przez czwarty przetwornik 4 siły i oblicza się prędkość V zestawów kołowych pojazdu, zgodnie z podanym wyżej wzorem.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób pomiaru prędkości przejazdu zestawów kołowych pojazdów, zwłaszcza szynowych, układem zawierającym co najmniej jedną belkę, zwłaszcza szynę, podpartą z obu stron, zwłaszcza na podkładach kolejowych, przy czym układ posiada dwa swobodne odcinki pomiarowe o dowolnej dł ugości na co najmniej jednej belce, przy czym na odcinku pomiarowym w dwóch oddalonych od siebie przekrojach, co najmniej jednej belki, montuje się po dwa przetworniki służące do pomiaru siły nacisku koła, zwłaszcza na szynę, znamienny tym, że mierzy się i rejestruje czas rzeczywisty pojawienia się sygnału w chwili przejazdu zestawów kołowych pojazdu przez pierwszy lub drugi przetwornik siły pierwszego odcinka pomiarowego, następnie mierzy się i rejestruje czas rzeczywisty pojawienia się sygnału w chwili przejazdu zestawów kołowych pojazdu przez trzeci lub czwarty przetwornik siły dr ugiego odcinka pomiarowego, po czym wyznacza się różnicę czasu pomiędzy przejazdem koła przez pierwszy przetwornik siły pierwszego odcinka pomiarowego i przejazdem koła przez trzeci przetwornik siły drugiego odcinka pomiarowego lub pomiędzy przejazdem koła przez drugi przetwornik siły pierwszego odcinka pomiarowego i przejazdem koła przez czwarty przetwornik siły drugiego odcinka pomiarowego i oblicza się prędkość zestawów kołowych pojazdu.

2. Układ do pomiaru prędkości przejazdu zestawów kołowych pojazdów, zwłaszcza szynowych, przy pomocy belki, zwłaszcza szyny, podpartej z obu stron, zwłaszcza na podkładach kolejowych, posiadający dwa swobodne odcinki pomiarowe o dowolnej długości na co najmniej jednej belce, przy

PL 224 776 B1 czym na odcinku pomiarowym w dwóch oddalonych od siebie przekrojach belki zamontowane są po dwa przetworniki służące do pomiaru siły nacisku koła, zwłaszcza na szynę, znamienny tym, że wyjścia pierwszego i drugiego przetwornika (1, 2) siły są dołączone do pierwszego wzmacniacza operacyjnego (W-ι), wyjścia trzeciego i czwartego przetwornika (3, 4) siły są dołączone do drugiego wzmacniacza operacyjnego (W₂), natomiast wyjścia pierwszego i drugiego wzmacniacza (W W₂) operacyjnego dołączone są do układu elektronicznego (U), rejestrującego czas pojawienia się sygnałów i w yznaczającego różnicę czasu (At) pomiędzy przejazdem koła przez pierwszy przetwornik (1) siły pierwszego odcinka (I) pomiarowego i przejazdem koła przez trzeci przetwornik (3) siły drugiego odcinka (II) pomiarowego lub pomiędzy przejazdem koła przez drugi przetwornik (2) siły pierwszego odcinka pomiarowego i przejazdem koła przez czwarty przetwornik (4) siły drugiego odcinka pomiarowego, który oblicza prędkość (V) zestawów kołowych pojazdu.