RU147068U1

RU147068U1 - DEVICE FOR MONITORING THE STATE OF THE RAILWAY

Info

Publication number: RU147068U1
Application number: RU2014111368/11U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Коновалюк; Константин Юрьевич Соловьев; Александр Валерьевич Кондратенко
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Энерпред-Регион"
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2014-10-27

Abstract

Устройство для контроля состояния железнодорожного пути, содержащее базовую станцию, созданную на базе миникомпьютера, которая содержит антенну, солнечную батарею, приемопередатчик, микропроцессор, внешний и внутренний источники питания, внешний датчик температуры окружающей среды, принимающую информацию от беспроводных измерительных модулей, каждый из которых размещен в герметичном контейнере, выполненном из высокопрочного и влагоустойчивого пластика, закрепленных на шейке рельса, и состоит из энергонезависимой памяти, тензометрического многоосевого датчика силы, блока питания, инструментального усилителя, аналого-цифрового преобразователя, микропроцессора с запоминающим устройством, электронного хронометра повышенной точности, приемопередатчика с антенной, датчика температуры рельса, сервер, принимающий информацию от базовой станции, имеющий операционную систему, систему управления базами данных, программу исполнительных кодов, сеть общего доступа в Интернет, интерфейс обслуживания, ручной считыватель, получающий информацию от беспроводного измерительного модуля и передающий ее на сервер, состоящий из микроконтроллера, источника автономного питания, зарядного устройства, памяти программ, внешнего запоминающего устройства, приемопередатчика, клавиатуры считывателя, дисплея считывателя, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено автоматизированным рабочим местом (АРМ), включающим в себя программную среду реального времени (ПСРВ), исполнительные коды программы получения и обработки данных в режиме реального времени, канал связи с интеграцией в интеллектуальный комплекс авA device for monitoring the condition of the railway track, containing a base station created on the basis of a minicomputer, which contains an antenna, a solar battery, a transceiver, a microprocessor, external and internal power sources, an external ambient temperature sensor that receives information from wireless measuring modules, each of which is located in an airtight container made of high-strength and moisture-resistant plastic, mounted on the neck of the rail, and consists of non-volatile memory, strain gauges multiaxial force sensor, power supply, instrument amplifier, analog-to-digital converter, microprocessor with storage device, high precision electronic chronometer, transceiver with antenna, rail temperature sensor, server receiving information from the base station, having an operating system, database management system , a program of executive codes, a public Internet access network, a service interface, a manual reader that receives information from a wireless measuring module and transmitting it to a server, consisting of a microcontroller, an autonomous power supply, a charger, program memory, an external storage device, a transceiver, a reader keyboard, a reader display, characterized in that the device is additionally equipped with an automated workstation (AWP), including the real-time software environment (PSRV), the executive codes of the program for receiving and processing data in real time, the communication channel with integration into the intelligent complex av

Description

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике контроля за состоянием железнодрожного пути, а именно бесстыкового и звеньевого и может быть использована для создания систем мониторинга в области управления технико-эксплуатационным состоянием бесстыкового и звеньевого пути, в условиях влияния внешней среды и эксплуатационных воздействий, а именно для постоянного контроля положения, состояния, поведения рельса и рельсо-шпальной решетки (РШР), накопления и хранения этих данных, передачи их на пункт обработки, анализа и практического использования контролируемых параметров, для определения расчетным путем нейтральной температуры рельса, температуры закрепления всей плети, запаса устойчивости РШР и предельных их значений, а также для краткосрочного прогноза поведения плети и состояния РШР.The utility model relates to the information-measuring technique for monitoring the state of the railroad track, namely, jointless and link, and can be used to create monitoring systems in the field of controlling the technical and operational state of the jointless and link path, under the influence of the external environment and operational influences, namely for continuous monitoring of the position, condition, behavior of the rail and the rail-sleeper grid (RShR), the accumulation and storage of these data, their transfer to the processing, analysis and rakticheskogo use of controlled parameters to determine by calculation the rail neutral temperature, fusing temperature throughout the whip, the safety factor RSHR and limiting their values and for the short-term prediction behavior and whip state RSHR.

В настоящее время в Российской Федерации уровень информационного обеспечения процессов управления технико-эксплуатационным состоянием участков бесстыкового и звеньевого пути в условиях воздействия факторов природной окружающей среды не достаточно высокий: основным видом определения состояния пути является метод ручного визуального контроля в ТУ-2000. «Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути» Утверждено 31.03.2000 г. МПС РФ, ст.4.2.2, при котором при ручном осмотре по смещению контрольных сечений рельсовой плети относительно «маячных» шпал, по следам клемм на подошве рельсов, смещению накладок и другим признакам делается заключение о состоянии пути.At present, in the Russian Federation, the level of information support for the processes of managing the technical and operational state of sections of a continuous joint and link path under conditions of environmental factors is not high enough: the main type of determining the condition of a path is the method of manual visual control in TU-2000. “Technical Instructions for the Installation, Stacking, Maintenance and Repair of the Jointless Path” Approved on March 31, 2000, Ministry of Railways of the Russian Federation, Article 4.2.2, in which, when manually inspected to offset the control sections of the rail lash relative to the “lighthouse” sleepers, following the terminals the sole of the rails, the displacement of the pads and other signs, a conclusion is made about the condition of the track.

Недостатки: недостаточно высокая точность данных об измерении состояния рельса из-за влияния человеческого фактора и отсутствия непрерывного наблюдения в режиме реального времени.Disadvantages: insufficiently high accuracy of data on measuring the state of the rail due to the influence of the human factor and the lack of continuous monitoring in real time.

Наиболее близким техническим решением является канадская система: Rail Stress System (Stress monitoring system for railways Unaited states patent application Harrison Pub/No US 2007/0044566 Al date: mar. 1/2007, WO 2006014893. Assignee: Salent Systems, Inc., Dublin, OH (US), которая позволяет получать первичную информацию о состоянии пути.The closest technical solution is the Canadian system: Rail Stress System (Stress monitoring system for railways Unaited states patent application Harrison Pub / No US 2007/0044566 Al date: mar. 1/2007, WO 2006014893. Assignee: Salent Systems, Inc., Dublin , OH (US), which allows you to obtain primary information about the state of the path.

Система предназначена для контроля частей рельса и включает набор устройств мониторинга напряжения частей рельсов, приемник, обеспечивающий связь с каждым из модулей мониторинга напряжения, для дальнейшей передачи данных о напряжении рельса к устройству обработки, в виде удаленного сервера, связанного с приемником. На нем оцениваются данные напряжения рельса, и отдельная программа на сервере вырабатывает сигнал тревоги при получении пограничных значений напряжения рельса.The system is designed to control parts of the rail and includes a set of devices for monitoring the voltage of parts of the rails, a receiver that provides communication with each of the voltage monitoring modules, for further transmission of data on the voltage of the rail to the processing device, in the form of a remote server connected to the receiver. The rail voltage data is evaluated on it, and a separate program on the server generates an alarm when receiving the boundary values of the rail voltage.

Измерительное устройство, устанавливаемое только на ненапряженном рельсе методом приварки, представляет собой датчик тяжения, снабженный средствами накопления и передачи результатов измерений, что позволяет осуществлять мониторинг тяжения рельса в горизонтальной плоскости, и передавать данные о силовых и температурных воздействиях на шейку рельса через промежуточную станцию на сервер, после обработки их отображать результаты измерений с задержкой по времени. По измеренной устройством величины горизонтального тяжения, расчетным путем определяются другие параметры, характеризующие состояние рельса на сервере системы.The measuring device, which is installed only on an unstressed rail by welding, is a traction sensor equipped with means for accumulating and transmitting measurement results, which allows monitoring rail tension in the horizontal plane and transmitting data on power and temperature effects to the rail neck through an intermediate station to the server , after processing them, display the measurement results with a time delay. According to the horizontal tension measured by the device, other parameters characterizing the state of the rail on the server of the system are determined by calculation.

Недостатки системы: недостаточно высокая точность и достоверность получаемых данных о состоянии рельса, ограниченное количество измерительных каналов датчиков, установка измерительных устройств возможна только одновременно с выполнением работ по разрядке плетей, с большими трудозатратами и временем выполнения работ, анализ состояния плети только в месте установки датчика, недостаточно высокая безопасность на контролируемом участке пути.Disadvantages of the system: insufficient accuracy and reliability of the received data on the state of the rail, a limited number of measuring channels for sensors, installation of measuring devices is possible only at the same time as performing work on discharging lashes, with high labor costs and the time it takes to perform work, analysis of the condition of the lash only at the place of installation insufficiently high safety on a controlled section of the track.

Технический результат: повышение точности и достоверности измерения данных о состоянии рельса на порядок по всем измерительным каналам датчиков беспроводных измерительных модулей, возможность динамического регулирования зоны чувствительности беспроводных измерительных модулей до 300%, установки и работы заявляемого устройства без раскрепления плетей, а также оценки состояния всей плети и рельсошпальной решетки не только в месте установки беспроводных измерительных модулей, возможность автоматического принятия решения на прекращение или запрет движения с выдачей рекомендаций в автоматизированную систему управления (АСУ), получение информации о состоянии рельса в режиме реального времени, повышение безопасности на контролируемом участке пути.EFFECT: increased accuracy and reliability of measuring rail status data by an order of magnitude across all measuring channels of sensors of wireless measuring modules, the possibility of dynamically adjusting the sensitivity zone of wireless measuring modules to 300%, installing and operating the inventive device without unfastening the lashes, and also evaluating the condition of the entire lash and rail-sleeper lattice not only in the place of installation of wireless measuring modules, the possibility of automatic decision making is stopped driving or prohibiting traffic with the issuance of recommendations to an automated control system (ACS), obtaining real-time information about the state of the rail, improving safety on a controlled section of the track.

В отличие от аналогов, у заявляемого устройства высокая точность измерения данных о состоянии рельса по всем измерительным каналам, датчиков беспроводных измерительных модулей и возможность динамического регулирования зоны чувствительности беспроводных измерительных модулей до 300%. У аналогов точность измеренных данных ниже на порядок, а количество измерительных каналов датчиков ограничено в связи с использованием меньшего количества датчиков. Заявляемое устройство обеспечивает возможность установки и работы без раскрепления плетей, а также оценки состояния всей плети и рельсо-шпальной решетки не только в месте установки модуля. У аналогов установка устройств возможна только с раскреплением плетей с большими трудозатратами и временем выполнения работ, а оценка состояния рельса только в месте установки датчика.Unlike analogues, the claimed device has high accuracy of measuring data on the state of the rail on all measuring channels, sensors of wireless measuring modules and the ability to dynamically adjust the sensitivity zone of wireless measuring modules to 300%. For analogs, the accuracy of the measured data is lower by an order of magnitude, and the number of measuring channels of sensors is limited due to the use of fewer sensors. The inventive device provides the ability to install and operate without unfastening the lashes, as well as assessing the condition of the entire lash and rail-sleeper, not only at the installation site of the module. In analogs, the installation of devices is possible only with the release of lashes with high labor costs and the time required to complete the work, and the rail condition can only be assessed at the place of installation of the sensor.

В отличие от аналогов, заявляемое устройство обеспечивает повышение безопасности на контролируемом участке пути, возможность автоматического принятия решения на прекращение или запрет движения с выдачей рекомендаций в АСУ. У аналогов отсутствует автоматизированное рабочее место.Unlike analogues, the inventive device provides increased security on a controlled section of the track, the ability to automatically make decisions to stop or prohibit traffic with the issuance of recommendations to the ACS. Analogs lack a workstation.

В отличие от аналогов, заявляемое устройство обеспечивает получение информации о состоянии рельса в режиме реального времени. У аналогов отсутствуют хронометр времени повышенной точности и программная среда реального времени.Unlike analogues, the claimed device provides information about the state of the rail in real time. The analogs lack a high-precision time chronometer and a real-time software environment.

Этот технический результат в устройстве для контроля состояния железнодорожного пути, содержащего базовую станцию, созданную на базе миникомпьютера, в которой имеется антенна, солнечная батарея, приемопередатчик, микропроцессор, внешний и внутренний источники питания, внешний датчик температуры окружающей среды, принимающую информацию от беспроводных измерительных модулей, каждый из которых размещен в герметичном контейнере, выполненном из высокопрочного и влагоустойчивого пластика и закрепленных на шейке рельса и состоит из энергонезависимой памяти, тензометрического многоосевого датчика силы, блока питания, инструментального усилителя, аналого-цифрового преобразователя, микропроцессора с запоминающим устройством, электронного хронометра повышенной точности, приемо-передатчика с антенной, датчика температуры рельса, сервер, принимающий информацию от базовой станции, имеющий операционную систему, систему управления базами данных, программу исполнительных кодов, сеть общего доступа в Интернет, интерфейс обслуживания, ручной считыватель, получающий информацию от беспроводного измерительного модуля, и передающий ее на сервер, состоящий из микроконтроллера, источника автономного питания, зарядного устройство, памяти программ, внешнего запоминающего устройства, приемо-передатчика, клавиатуры считывателя, дисплея считывателя достигается за счет того, что устройство дополнительно снабжено автоматизированным рабочим местом (АРМ), включающим в себя программную среду реального времени - (ПСРВ) исполнительные коды программы получения и обработки данных в режиме реального времени, канал связи с интеграцией в интеллектуальный комплекс автоматизированной системы управления (ИК АСУ), интерфейс тестирования и управления, а каждый из беспроводных измерительных модулей дополнительно имеет - источник опорного напряжения, датчик температуры корпуса модуля, датчик магнитного поля рельса, датчик ускорения рельса, датчик наклона рельса, датчик вибрации рельса, при этом устройство снабжено по меньшей мере одной базовой станцией, каждая из которых имеет - хронометр повышенной точности, сервер снабжен каналом связи локальным с интеграцией в АСУ, а ручной считыватель имеет хронометр времени повышенной точности.This technical result is in a device for monitoring the condition of a railway track containing a base station created on the basis of a minicomputer, which has an antenna, a solar battery, a transceiver, a microprocessor, external and internal power supplies, an external ambient temperature sensor, receiving information from wireless measuring modules , each of which is placed in an airtight container made of high strength and moisture resistant plastic and mounted on the neck of the rail and consists of energy independent memory, strain gauge multiaxial force sensor, power supply, instrument amplifier, analog-to-digital converter, microprocessor with storage device, high-precision electronic chronometer, transceiver with antenna, rail temperature sensor, server receiving information from the base station, having an operating system , a database management system, an executive code program, a public Internet access network, a service interface, a manual reader that receives information from the wireless measuring module, and transmitting it to the server, consisting of a microcontroller, an autonomous power source, a charger, program memory, an external storage device, a transceiver, a reader keyboard, a reader display, is achieved due to the fact that the device is additionally equipped with an automated working a place (AWP), which includes a real-time software environment - (PSRV) executive codes of the program for receiving and processing data in real time, a communication channel with By integrating into an intelligent complex of an automated control system (IR ACS), the testing and control interface, and each of the wireless measuring modules additionally has a reference voltage source, a module case temperature sensor, a rail magnetic field sensor, a rail acceleration sensor, a rail inclination sensor, a vibration sensor rail, while the device is equipped with at least one base station, each of which has a high accuracy chronometer, the server is equipped with a local communication channel with integration into SU, and handheld reader has a chronometer time of increased accuracy.

Возможность установки и работы заявляемого устройства без раскрепления плетей, а также оценки состояния плети и рельсошпальной решетки не только в месте установки модуля, повышение точности измеренных данных о состоянии рельса на порядок по всем измерительным каналам датчиков беспроводных измерительных модулей и возможностью динамического регулирования зоны чувствительности беспроводных измерительных модулей до 300%, повышение безопасности на контролируемом участке пути, с появлением возможности автоматического принятия решения на прекращение или запрет движения с выдачей рекомендаций в АСУ, получение информации о состоянии рельса в режиме реального времени достигается за счет того, что устройство дополнительно снабжено автоматизированным рабочим местом, включающим программную среду реального времени, исполнительные коды программы получения и обработки данных в режиме реального времени, канал связи с интеграцией в интеллектуальный комплекс автоматизированной системы управления (ИК АСУ), интерфейс тестирования и управления, беспроводными измерительными модулями, каждый из которых имеет - источник опорного напряжения, датчик температуры корпуса модуля, датчик магнитного поля, датчик ускорения, датчик наклона рельса, датчик вибрации, а каждая базовая станция имеет - хронометр повышенной точности,The ability to install and operate the inventive device without unfastening the lashes, as well as assessing the condition of the lash and rail sleeper, not only at the installation site of the module, improving the accuracy of the measured data on the state of the rail by an order of magnitude across all measuring channels of the sensors of wireless measuring modules and the ability to dynamically adjust the sensitivity zone of wireless measuring modules up to 300%, increased safety on a controlled section of the track, with the advent of the possibility of automatic decision making n termination or prohibition of movement with the issuance of recommendations in the ACS, obtaining information about the state of the rail in real time is achieved due to the fact that the device is additionally equipped with an automated workstation, including a real-time software environment, executive codes of the program for receiving and processing data in real time, communication channel with integration into an intelligent complex of an automated control system (IR ACS), testing and control interface, wireless measuring modes each of which has a reference voltage source, a module housing temperature sensor, a magnetic field sensor, an acceleration sensor, a rail tilt sensor, a vibration sensor, and each base station has an increased accuracy chronometer,

Базовые станции и беспроводные измерительные модули заявляемого устройства обеспечивают одновременный, полный, автоматический и непрерывный контроль параметров воздушной среды, температуры рельсов, напряженного состояния рельса и положение балластного слоя, температурных параметров земляного полотна, геофизических параметров искусственных сооружений и устройств в районе путей, мостовых переходов.Base stations and wireless measuring modules of the claimed device provide simultaneous, complete, automatic and continuous monitoring of air parameters, rail temperature, rail stress and ballast layer position, temperature parameters of the subgrade, geophysical parameters of artificial structures and devices in the area of tracks, bridge crossings.

Заявляемое устройство позволяет не только оценивать, но и прогнозировать технико-эксплуатационную безопасность железнодорожного пути и перевозок с учетом тенденций изменения факторов окружающей природной среды и в необходимых угрожающих ситуациях, предпринимать соответствующие защитные меры, вплоть до прекращения движения по данному участку.The inventive device allows not only to evaluate, but also to predict the technical and operational safety of the railway track and traffic, taking into account trends in environmental factors and in the necessary threatening situations, to take appropriate protective measures, up to the cessation of traffic in this section.

Наличие отличительных признаков в заявляемом техническом решении позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности: «новизна».The presence of distinctive features in the claimed technical solution allows us to conclude that the patentability condition is “novelty”.

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.The patentability condition "industrial applicability" is confirmed by the example of a specific implementation.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:The essence of the utility model is illustrated by drawings, where:

На фигуре 1 изображена схема крепления беспроводного измерительного модуля к шейке рельса.The figure 1 shows a diagram of the mounting of the wireless measuring module to the neck of the rail.

На фигуре 2 изображена общая структурная схема устройства для контроля состояния железнодорожного пути.The figure 2 shows the General structural diagram of a device for monitoring the condition of the railway track.

На фигуре 3 изображена общая структурная схема беспроводного измерительного модуля.The figure 3 shows the General structural diagram of a wireless measuring module.

На фигуре 4 изображена общая структурная схема базовой станции.The figure 4 shows a General structural diagram of a base station.

На фигуре 5 изображена общая структурная схема сервера.The figure 5 shows the General block diagram of the server.

На фигуре 6 изображена общая структурная схема ручного считывателя.The figure 6 shows the General structural diagram of a manual reader.

На фигуре 7 изображена общая структурная схема АРМ.The figure 7 shows the General structural diagram of the workstation.

Устройство для контроля железнодорожного пути состоит из беспроводного измерительного модуля 1, предназначенного для измерения контролируемых параметров с записью их в энергонезависимую память 18 беспроводного измерительного модуля 1 для последующей передачи измеренных данных на базовые станции 2, закрепленного на шейке рельса 59 с помощью струбцины 58, на расстоянии до 300 метров друг от друга, с внешней стороны расположения каждой базовой станции 2, в который входит, энергонезависимая память 18 беспроводного измерительного модуля 1, тензометрический многоосевой датчик силы 6, блок питания 21, инструментальный усилитель 13, аналого-цифровой преобразователь 14, микропроцессор с запоминающим устройством 16, источник опорного напряжения 15, электронный хронометр повышенной точности 17, приемопередатчик с антенной 19, память программ 20, датчик температуры рельса 7, датчик температуры окружающей среды модуля 8, датчик магнитного поля рельса 9, датчик ускорения рельса 10, датчик наклона рельса 11, датчик вибрации рельса 12, базовых станций 2, предназначенных для приема информации от беспроводного измерительного модуля 1 на расстоянии радиовидимости или до 3000 метров на открытом пространстве, передачи этой информации на сервер 3, каждая из которых состоит из антенны канала связи GPRS 26, радиомодема приемопередатчика 27, солнечной батареи 33, приемо-передатчика 25, микропроцессора 22, энергонезависимой памяти 23 базовой станции 2, платы согласования 24, антенны внутреннего канала связи 28, канала данных Интернет 29, источника резервного питания 30, источника питания ~220 В 31, внешнего источника питания 32, внешнего датчика температуры окружающей среды 35, хронометра повышенной точности 34 базовой станции, сервера 3, предназначенного для приема информации от базовых станций 2, ее накопления и хранения, обработки и передачи в АРМ 4, состоящего из операционной системы 37, системы управления базами данных 38, программы исполнительных кодов 39, сети общего доступа Интернет 44, интерфейса обслуживания 42, программы Web приложения 40, сервера приложений программы Apache 41, канала связи локального с интеграцией в АСУ 43, ручного считывателя 5, предназначенного для получения информации от беспроводного измерительного модуля 1, ее записи и передачи в любое время на сервер 3, ПК, или иное устройство, состоящего из микроконтроллера 45, источника автономного питания 46, зарядного устройства 47, памяти программ 48, внешнего запоминающего устройства 49, приемопередатчика 50, клавиатуры считывателя 51, дисплея считывателя 52, хронометра времени повышенной точности 53, автоматизированного рабочего места 4, предназначенного для приема информации о состоянии объекта от сервера 3, обработки и выдачи ее на экран, или в ИК АСУ, с возможностью автоматического принятия решения на разрешение или прекращение движения на контролируемом участке, имеющее программную среду реального времени (ПСРВ) 54, исполнительные коды 55 программы получения и обработки данных в режиме реального времени, канал связи с интеграцией в ИК АСУ 56, интерфейс тестирования и управления 57.The device for monitoring the railway track consists of a wireless measuring module 1, designed to measure the monitored parameters and writing them to the non-volatile memory 18 of the wireless measuring module 1 for subsequent transmission of the measured data to the base stations 2, mounted on the neck of the rail 59 using a clamp 58, at a distance up to 300 meters from each other, from the outside of the location of each base station 2, which includes, non-volatile memory 18 of the wireless measuring module 1, tens multi-axis power sensor 6, power supply 21, instrumentation amplifier 13, analog-to-digital converter 14, microprocessor with memory 16, reference voltage source 15, high precision electronic chronometer 17, transceiver with antenna 19, program memory 20, rail temperature sensor 7 , ambient temperature sensor of module 8, magnetic field sensor of rail 9, acceleration sensor of rail 10, inclination sensor of rail 11, vibration sensor of rail 12, base stations 2, designed to receive information from wirelessly one measuring module 1 at a radio visibility distance or up to 3000 meters in open space, transmitting this information to server 3, each of which consists of a GPRS 26 communication channel antenna, a radio transceiver 27, a solar battery 33, a transceiver 25, a microprocessor 22, non-volatile memory 23 of base station 2, coordination board 24, internal communication channel antenna 28, Internet data channel 29, backup power supply 30, power supply ~ 220 V 31, external power supply 32, external ambient temperature sensor her environment 35, high-precision chronometer 34 of the base station, server 3, designed to receive information from base stations 2, its accumulation and storage, processing and transmission to AWP 4, consisting of operating system 37, database management system 38, program executive codes 39, public Internet access network 44, service interface 42, Web application 40, Apache 41 application server, local communication channel with integration into ACS 43, a handheld reader 5, designed to receive information from a wireless measuring module 1, its recording and transmission at any time to a server 3, PC, or other device consisting of a microcontroller 45, an autonomous power supply 46, a charger 47, program memory 48, an external storage device 49, a transceiver 50, a reader keyboard 51 , the display of the reader 52, the time chronometer of increased accuracy 53, the workstation 4, designed to receive information about the state of the object from the server 3, process and display it on the screen, or in the IR ACS, with the possibility of automatic decision has been taken on the resolution or termination of traffic on the monitored site, which has a real-time software environment (PSRV) 54, 55 of the program execution codes data acquisition and processing in real-time communication channel with the integration into the ACS IR 56 test and control interface 57.

Устройство позволяет использовать количество беспроводных измерительных модулей 1 от одного и более с различным сочетанием датчиков, в зависимости от сложности участков пути, повторяемости опасных явлений природной окружающей среды для железнодорожного транспорта, базовых станций 2 от одной и более.The device allows you to use the number of wireless measuring modules 1 from one or more with a different combination of sensors, depending on the complexity of the sections of the track, the frequency of hazardous phenomena of the natural environment for railway transport, base stations 2 from one or more.

Работа устройства:Device operation:

Устройство для контроля состояния железнодорожного пути устанавливают непосредственно на определенные участки железнодорожного пути, которые характеризуются сложными эксплуатационными характеристиками или нагруженностью, а так же на участки подверженные воздействию на их техническое состояние подвижным составом. Устройство позволяет использовать беспроводные измерительные модули в любом количестве и с различным сочетанием датчиков, в зависимости от сложности участков пути, повторяемости опасных явлений природной окружающей среды для железнодорожного транспорта.A device for monitoring the condition of the railway track is installed directly on certain sections of the railway track, which are characterized by complex operational characteristics or loading, as well as on sections subject to impact on their technical condition by rolling stock. The device allows the use of wireless measuring modules in any quantity and with a different combination of sensors, depending on the complexity of the sections of the track, the frequency of occurrence of dangerous environmental phenomena for rail transport.

Для контроля состояния железнодорожного пути определяют его участки, которые характеризуются сложными эксплуатационными характеристиками или нагруженностью, подверженные воздействию на их техническое состояние подвижным составом. Беспроводные измерительные модули 1 устанавливают на шейку рельса 59 с помощью струбцины 58 на протяжении всего выбранного участка железнодорожного пути, в зоне прямой радиовидимости каждой базовой станции 2, на равном удалении от элементов крепления рельса 59 к шпале и обеспечивается автономным питанием от блока питания 21. Каждую базовую станцию 2 устанавливают с помощью кронштейна на опоры силового провода или линий освещения в зоне прямой видимости беспроводных измерительных модулей 1 антенной внутреннего канала связи 28.To monitor the condition of the railway track, its sections are determined, which are characterized by complex operational characteristics or loading, which are subject to impact on their technical condition by rolling stock. Wireless measuring modules 1 are mounted on the neck of rail 59 using clamp 58 over the entire selected section of the railway track, in the direct radio-visibility zone of each base station 2, at an equal distance from the fastening elements of rail 59 to the railroad tie and is provided with autonomous power supply from power supply 21. Each the base station 2 is installed using a bracket on the supports of the power wire or lighting lines in the line of sight of the wireless measuring modules 1 by the antenna of the internal communication channel 28.

Полученную информацию по двухосевому сжатию и растяжению металла рельса 59 от тензометрического многоосевого датчика силы 6 через инструментальный усилитель 13, температуру рельса 59 от датчика температуры рельса 7, температуру окружающей среды от датчика температуры окружающей среды модуля 8, намагниченность рельса 59 от датчика магнитного поля рельса 9, ударное воздействие от датчика ускорения рельса 10, положение рельса 59 от датчика наклона рельса 11, вибрации рельса 59 от датчика вибрации рельса 12, установленных в корпусе каждого беспроводного измерительного модуля 1, используя беспроводной канал связи, беспроводной измерительный модуль 1, закрепленный струбциной 58 на шейке рельса 59 передает на базовые станции 2. Каждая базовая станция 2, закрепленная на опоре в зоне радиовидимости принимает информацию от всех беспроводных измерительных модулей 1, находящихся в радиусе действия до 2 км. Накопленная информация архивируется в каждой из базовых станций 2 и доступна для считывания сервером 3 системы или автоматизированным рабочим местом пользователя АРМ 4. В минимальном варианте комплектации данные с каждого беспроводного измерительного модуля 1 могут считываться ручным считывателем 5. Информация с измерительных датчиков 6-12 поступает на аналого-цифровой преобразователь сигналов 14, запитанный от источника опорного напряжения 15. Коды преобразований записываются в энергонезависимую память 18 беспроводного измерительного модуля 1, тактирование процесса измерений и записи производится в микропроцессоре с запоминающим устройством 16, память программ 20, под управлением электронного хронометра повышенной точности 17, далее микропроцессор с запоминающим устройством 16 считывает накопленные данные с энергонезависимой памяти 18 беспроводного измерительного модуля 1 и передает их в приемопередатчик с антенной 19 для дальнейшей передачи их в каждую базовую станцию 2, которая имеет несколько источников питания: источник резервного питания 30, источник питания ~220 в. 31, внешний источник питания 32 и солнечную батарею 33, преобразование питания выполняется преобразователем питания и заряда 36. Принятая каждой базовой станцией 2 информация от беспроводного измерительного модуля 1 через антенну внутреннего канала связи 28 поступает на радиомодем приемопередатчика 27, далее через плату согласования 24 на микропроцессор 22, где производится раскодирование полученной информации, привязка ее к единому времени, разделение на информационные каналы и запись обработанных данных в энергозависимую память базовой станции 23. Дополнительно, микропроцессор 22 получает измеренные данные с внешнего датчика температуры окружающей среды 35. Далее все данные передаются приемопередатчиком 25 по каналу данных Интернет 29 через антенну канала связи GPRS 26 на сервер 3. Согласование всех устройств по времени и синхронизации с единым временем осуществляется в хронометре повышенной точности 34. Корректировка его производится автоматически по серверам единого времени, получаемых при цифровом соединении к сетям общего доступа передачи данных, которую обеспечивает радиомодем приемопередатчика 27 через антенну канала связи GPRS 26. На стандартный сервер 3 общего применения на платформе процессоров INTEL, AMD устанавливается многопользовательская операционная система 37 Linux по программе исполнительных кодов 39, написанных на языке РНР, производится запрос исходной информации от зарегистрированных базовых станций 2, находящихся в сети общего доступа Интернет 44 по уникальному адресу или находящиеся в канале связи локальном с интеграцией в АСУ 43. Полученные данные архивируются в систему управления базами данных 38 MySQL, где осуществляется их долговременное хранение, анализ и сортировка. Программа Web-приложений 40 осуществляет запрос в систему управления базами данных 38 и графическое отображение измеренных данных в интерфейсе пользователя. Обслуживание устройства осуществляется через административные функции и интерфейс обслуживания 42. Управление всеми процессами во времени после включения сервера 3, а также резервное копирование данных осуществляется сервером приложений программой Apache 41. Информация с базовых станций 2 асинхронно поступает в ПСРВ 54, где обрабатывается с помощью исполнительных кодов 55 программы получения и обработки данных в режиме реального времени, и выдает информацию о состоянии объекта мониторинга (состояние и характеристики рельсо-шпальной решетки или плети бесстыкового пути в целом), которая поступает на канал связи с интеграцией в ИК АСУ 56 для индикации состояния и принятия решения. Достоверность информации обеспечивается интерфейсом тестирования и управления 57 по определенному алгоритму. Если разница между фактическим состоянием РШР и исходным состоянием превышает допустимые, ПСРВ 54 вырабатывает сигнал, который поступает в канал связи с интеграцией в ИК АСУ 56, которая анализирует его и определяет как: «рекомендательный» или «запретительный», на основании чего принимается решение на разрешение или запрет движения на, контролируемом устройством для контроля состояния железнодорожного пути участке.The obtained information on the biaxial compression and tension of the metal of the rail 59 from the strain gauge multiaxial force sensor 6 through the instrument amplifier 13, the temperature of the rail 59 from the temperature sensor of the rail 7, the ambient temperature from the ambient temperature sensor of module 8, the magnetization of the rail 59 from the sensor of the magnetic field of the rail 9 , impact from the acceleration sensor of the rail 10, the position of the rail 59 from the inclination sensor of the rail 11, the vibration of the rail 59 from the vibration sensor of the rail 12 installed in the housing of each wireless of the measurement module 1, using a wireless communication channel, the wireless measurement module 1, mounted by a clamp 58 on the neck of the rail 59 transmits to the base stations 2. Each base station 2, mounted on a support in the radio visibility zone, receives information from all wireless measurement modules 1 located in range up to 2 km. The accumulated information is archived in each of the base stations 2 and is available for reading by the server 3 of the system or by the automated workstation of the AWP 4 user. In the minimum configuration, data from each wireless measuring module 1 can be read by a manual reader 5. Information from measuring sensors 6-12 is sent to analog-to-digital signal converter 14, powered from a reference voltage source 15. Transformation codes are recorded in non-volatile memory 18 of the wireless measuring 1, clocking of the measurement and recording process is performed in a microprocessor with memory 16, program memory 20, under the control of an electronic chronometer with increased accuracy 17, then the microprocessor with memory 16 reads the accumulated data from non-volatile memory 18 of the wireless measuring module 1 and transfers it to the transceiver with antenna 19 for their further transmission to each base station 2, which has several power sources: a backup power source 30, a power source ~ 220 V. 31, an external power source 32 and a solar battery 33, the power conversion is performed by the power and charge converter 36. Information received by each base station 2 from the wireless measurement module 1 through the antenna of the internal communication channel 28 is fed to the radio transceiver 27, then through the matching board 24 to the microprocessor 22, where the information is decoded, its binding to a single time, division into information channels and recording processed data in the volatile memory of the base station 23. Additionally, the microprocessor 22 receives the measured data from an external ambient temperature sensor 35. Further, all data is transmitted by the transceiver 25 via the Internet data channel 29 through the antenna of the GPRS 26 communication channel to server 3. Coordination of all devices by time and synchronization with a single time is carried out in the chronometer with increased accuracy 34. It is automatically adjusted for single time servers obtained by digitally connecting to data access shared networks, which is provided by the radio we send the transceiver 27 through the antenna of the communication channel GPRS 26. The multi-user operating system 37 Linux is installed on the standard general server 3 on the platform of INTEL, AMD processors according to the program of execution codes 39 written in the PHP language, the source information is requested from registered base stations 2 located in the Internet 44 public access network at a unique address or located in the local communication channel with integration into ACS 43. The received data is archived in the 38 MySQ database management system L, where they are stored for a long time, analyzed and sorted. Web application program 40 queries the database management system 38 and graphically displays the measured data in a user interface. The device is serviced through administrative functions and the service interface 42. All processes are managed in time after server 3 is turned on, as well as data is backed up by the Apache 41 application server. Information from base stations 2 is asynchronously transferred to PSRV 54, where it is processed using executive codes 55 programs for receiving and processing data in real time, and provides information on the state of the monitoring object (state and characteristics of the rail-sleeper or a whip of a jointless path as a whole), which enters the communication channel with integration into the IC ACS 56 to indicate the status and make a decision. The reliability of the information is provided by the testing and control interface 57 according to a certain algorithm. If the difference between the actual state of the CWD and the initial state exceeds the permissible ones, the PSRV 54 generates a signal that enters the communication channel with integration into the IC ACS 56, which analyzes it and defines it as “recommendatory” or “prohibitive”, on the basis of which a decision is made on permission or prohibition of movement on a section controlled by a device for monitoring the condition of a railway track.

В случае неисправности, или отсутствия питания базовых станций 2, необходимую информацию от беспроводных измерительных модулей 1 путевой обходчик может снять с помощью ручного считывателя 5 по радиоканалу приемопередатчика 50. Далее информация обрабатывается микроконтроллером 45 по программе, записанной в памяти программ 48, которая обрабатывает данные, декодирует информацию и отображает результаты на дисплее считывателя 52. Отображение выполняется в буквенно-цифровом формате с указанием: даты, времени, номера модуля. Кроме отображения, всю информацию можно записать на внешнее запоминающее устройство 49 для последующего анализа на сервере 3. Для навигации по меню ручного считывателя 5 и ввода режимов работы используется клавиатура считывателя 51. Для синхронизации всех процессов во времени используется хронометр времени повышенной точности 53. Работу ручного считывателя 5 обеспечивает источник автономного питания 46, подзарядка которого выполняется через зарядное устройство 47, входящее в комплект ручного считывателя 5.In the event of a malfunction or lack of power to the base stations 2, the necessary information from the wireless measuring modules 1 can be taken by the trackman using the handheld reader 5 via the radio channel of the transceiver 50. Further, the information is processed by the microcontroller 45 according to the program recorded in the program memory 48, which processes the data, decodes the information and displays the results on the display of the reader 52. The display is performed in alphanumeric format with the indication of: date, time, module number. In addition to displaying, all information can be written to an external storage device 49 for subsequent analysis on server 3. A reader keyboard 51 is used to navigate the manual reader menu 5 and enter operating modes. To synchronize all processes in time, an increased accuracy chronometer 53 is used. Manual operation the reader 5 provides an autonomous power source 46, the charging of which is carried out through the charger 47, which is included in the kit of the manual reader 5.

Использование заявляемой полезной модели обеспечит на железной дороге повышение точности и достоверности измеренных данных о состоянии рельса на порядок по всем измерительным каналам датчиков беспроводных измерительных модулей, возможностью динамического регулирования зоны чувствительности беспроводных измерительных модулей до 300%, возможность установки и работы заявляемого устройства без раскрепления плетей, а также оценки состояния плети и рельсошпальной решетки не только в месте установки беспроводных измерительных модулей, повышение безопасности на контролируемом участке пути, с появлением возможности автоматического принятия решения на прекращение или запрет движения с выдачей рекомендаций в АСУ, получение информации о состоянии рельса в режиме реального времени.The use of the claimed utility model will provide on the railway an increase in the accuracy and reliability of the measured data on the state of the rail by an order of magnitude across all measuring channels of the sensors of the wireless measuring modules, the possibility of dynamically adjusting the sensitivity zone of the wireless measuring modules to 300%, the ability to install and operate the inventive device without unfastening the lashes, as well as assessing the condition of the whip and rail-sleeper, not only at the installation site of the wireless measuring modules, p increased safety on a controlled section of the track, with the advent of the possibility of automatic decision making to stop or prohibit traffic with the issuance of recommendations to the automated control system, to receive information about the state of the rail in real time.

Claims

A device for monitoring the condition of the railway track, containing a base station created on the basis of a minicomputer, which contains an antenna, a solar battery, a transceiver, a microprocessor, external and internal power sources, an external ambient temperature sensor that receives information from wireless measuring modules, each of which is located in an airtight container made of high-strength and moisture-resistant plastic, mounted on the neck of the rail, and consists of non-volatile memory, strain gauges multiaxial force sensor, power supply, instrument amplifier, analog-to-digital converter, microprocessor with storage device, high precision electronic chronometer, transceiver with antenna, rail temperature sensor, server receiving information from the base station, having an operating system, database management system , a program of executive codes, a public Internet access network, a service interface, a manual reader that receives information from a wireless measuring module and transmitting it to a server, consisting of a microcontroller, an autonomous power supply, a charger, program memory, an external storage device, a transceiver, a reader keyboard, a reader display, characterized in that the device is additionally equipped with an automated workstation (AWP), including the real-time software environment (PSRV), the executive codes of the program for receiving and processing data in real time, the communication channel with integration into the intelligent complex av a automated control system (IR ACS), a test and control interface, and each of the wireless measuring modules additionally has a reference voltage source, a module case temperature sensor, a magnetic field sensor for a rail, a rail acceleration sensor, a rail inclination sensor, a rail vibration sensor, and the device equipped with at least one base station, each of which has a precision chronometer, the server is equipped with a local communication channel with integration into the automatic control system, and the manual reader has a chronometer in Yemeni increased accuracy.