RU2116400C1 - Method of and device for determining coefficient of relative rigidity of railway base and rail - Google Patents
Method of and device for determining coefficient of relative rigidity of railway base and rail Download PDFInfo
- Publication number
- RU2116400C1 RU2116400C1 RU96101917A RU96101917A RU2116400C1 RU 2116400 C1 RU2116400 C1 RU 2116400C1 RU 96101917 A RU96101917 A RU 96101917A RU 96101917 A RU96101917 A RU 96101917A RU 2116400 C1 RU2116400 C1 RU 2116400C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- deflection
- coefficient
- sensor
- recorder
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а конкретнее, к технике железнодорожных измерений. The invention relates to measuring equipment, and more particularly, to a railway measurement technique.
Коэффициент относительной жесткости основания пути и рельса имеет вид (см. М.Ф. Вериго. Динамика вагонов. - М.: ВЗИИЖТ, 1971, с. 147:
где
U - модуль упругости основания пути;
El - жесткость изгибаемого рельса.The coefficient of relative stiffness of the base of the track and rail has the form (see MF Verigo. Dynamics of cars. - M .: VZIIIZhT, 1971, p. 147:
Where
U is the modulus of elasticity of the base of the path;
El is the stiffness of the bend rail.
Коэффициент K может в значительной степени колебаться от типа рельс, срока их службы, состояния балласта, погодных факторов и др. Значения K необходимы при измерении веса вагонов для учета влияния соседних тележек на путь, а также при расчете допускаемых напряжений, возникающих в элементах пути. Поэтому, особенно при определении веса вагонов необходимо экспериментальное определение значения коэффициента K в реальном масштабе времени при движении состава при конкретных погодных условиях. The K coefficient can vary significantly from the type of rail, their service life, ballast condition, weather factors, etc. K values are necessary when measuring the weight of cars to take into account the influence of neighboring bogies on the track, as well as when calculating the allowable stresses arising in the track elements. Therefore, especially when determining the weight of cars, it is necessary to experimentally determine the value of the coefficient K in real time when the train moves under specific weather conditions.
В известном способе (авт. св. N 1735124, кл. C 01 C 19/04). При наезде вагонной тележки на край весового рельса измерительные преобразователи вырабатывают сигнал пропорциональный вертикальным реакциям пути. Однако, учета влияния соседних тележек, определяемых коэффициентом K, не производится, что существенно снижает точность измерений весов вагонов. In a known method (ed. St. N 1735124, class C 01
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, описанный в книге М.Ф. Вериго. Динамика вагонов. - М.: ВЗИИЖТ, 1971, с. 168-172. В этом способе при движении опытновых составов по рельсовому пути определяют упругие вертикальные прогибы рельса под нагрузкой с помощью прогибомеров, определяют силы, передаваемые рельсом на шпалу, с помощью вертикальных силомеров, и определяют напряжения на площадке земляного полотна с помощью балластных мессдоз. Определение коэффициентов, характеризующих воздействие состава на путь, в частности K, осуществляют по результатам 20-50 поездок с каждой заранее установленной скоростью движения опытного состава. Closest to the technical nature of the proposed is the method described in the book of M.F. Verigo. The dynamics of cars. - M .: VZIIZHT, 1971, p. 168-172. In this method, when the experimental compositions move along the rail track, the elastic vertical deflections of the rail under load are determined using deflection gauges, the forces transmitted by the rail to the railroad ties are determined using vertical force gauges, and the stresses on the subgrade are determined using ballast mass doses. The determination of the coefficients characterizing the effect of the train on the track, in particular K, is carried out according to the results of 20-50 trips with each predetermined speed of the experimental train.
Описанный способ реализуется с помощью устройства содержащего датчики и регистратор (см. там же). The described method is implemented using a device containing sensors and a recorder (see ibid.).
Недостатком этого способа и реализующего его устройства является то, что определение коэффициента относительной жесткости пути и рельса K выполняется эпизодически в процессе работ с опытовым составом. При этом на момент реальной ситуации (погода, состояние рельсов и пути) значения этого коэффициента могут значительно отличаться от первоначально измеренного. The disadvantage of this method and the device that implements it is that the determination of the coefficient of relative stiffness of the track and rail K is performed occasionally in the process of working with the experimental composition. At the same time, at the time of the real situation (weather, condition of the rails and tracks), the values of this coefficient can significantly differ from the originally measured.
Задачей изобретения является оперативное определение в реальном масштабе времени коэффициента относительной жесткости пути и рельса K при движении состава, при реальных погодных условиях и состоянии пути. The objective of the invention is the operational determination in real time of the coefficient of relative stiffness of the track and rail K during movement of the train, in real weather conditions and the condition of the track.
Для решения поставленной задачи в способ определения коэффициента относительной жесткости пути и рельса в процессе движения состава, содержащий регистрацию данных о прогибе рельса под воздействием на рельс вагонной тележки введены новые операции, заключающиеся в том, что регистрируют электрический сигнал от датчика при прогибе рельса под каждой тележкой вагонов состава, каждый раз определяют по меньшей мере два расстояния между датчиком и опорной точкой ближнего к датчику колеса тележки, при которых наблюдаются нулевые значения прогиба рельса, и по данным о полученных расстояниях при воздействии всех тележек вагонов состава определяют среднее значение и дисперсию искомого коэффициента. To solve this problem, a new operation has been introduced into the method for determining the coefficient of relative stiffness of the track and rail during the movement of the train, containing registration of data on the deflection of the rail under the influence of the wagon of the wagon, consisting in recording an electrical signal from the sensor during the deflection of the rail under each bogie wagons of the train, each time at least two distances between the sensor and the reference point of the wheel of the trolley closest to the sensor are determined, at which zero prog ba rail, and the data on the obtained distances when subjected to all the carriages carriages composition determine the mean value and dispersion of the desired factor.
Для решения этой же задачи в устройство для определения коэффициента относительной жесткости основания пути и рельса, содержащее датчик прогиба рельса и регистратор прогиба рельса введены новые блоки: аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные между собой вычислитель коэффициента относительной жесткости основания пути и рельса и индикатор значений искомого коэффициента, измеритель расстояния между датчиком и опорной точкой ближнего к датчику колеса тележки, при которых наблюдаются нулевые значения прогиба рельса, и блок управления устройством, первый, второй, третий, четвертый и пятый синхровыходы которого соединены соответственно с синхровходами аналого-цифрового преобразователя, регистратора прогиба рельса, упомянутого измерителя расстояний, вычислителя коэффициента относительной жесткости основания пути и рельса и упомянутого индикатора, при этом первый вход упомянутого вычислителя коэффициента соединен с регистратором прогиба рельса, вход измерителя расстояний соединен с выходом регистратора прогиба рельса, а выход - со вторым входом вычислителя коэффициента относительной жесткости основания пути и рельса, вход аналого-цифрового преобразователя соединен с датчиком прогиба рельса, а выход - с регистратором прогиба рельса. To solve the same problem, new units are introduced into the device for determining the coefficient of relative stiffness of the base of the track and rail containing the rail deflection sensor and the rail deflection recorder: an analog-to-digital converter, a calculator of the relative stiffness coefficient of the base of the track and rail, and an indicator of the desired value coefficient, a distance meter between the sensor and the reference point of the trolley wheel closest to the sensor, at which zero rail deflection values are observed a, and a device control unit, the first, second, third, fourth and fifth clock outputs of which are connected respectively to the sync inputs of an analog-to-digital converter, a deflection register of a rail, said distance meter, a calculator of the coefficient of relative stiffness of the base of the track and rail, and said indicator, while the first the input of the said coefficient calculator is connected to the rail deflection recorder, the distance meter input is connected to the output of the rail deflection recorder, and the output to the second input the calculator of the coefficient of relative stiffness of the base of the track and rail, the input of an analog-to-digital converter is connected to the rail deflection sensor, and the output is connected to the rail deflection recorder.
Новые операции способа и новые блоки реализующего его устройства при их соответствующем соединении обеспечивают возможность определения значения коэффициента относительной жесткости пути и рельса в процессе движения конкретного состава, т. е. определение коэффициента K в реальном масштабе времени при данных погодных условиях и данном состоянии пути в момент прохождения состава. The new operations of the method and the new blocks of the device implementing it with their corresponding connection provide the ability to determine the value of the coefficient of relative stiffness of the track and rail during the movement of a particular train, that is, the determination of the coefficient K in real time under given weather conditions and this state of the track at the moment passing the composition.
На фиг. 1 приведено пояснение к обоснованию предлагаемого способа; на фиг. 2 приведена кривая прогиба Y в функции координаты X; на фиг. 3 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способу; на фиг. 4 приведена блок-схема блока управления устройством; на фиг. 5 приведена блок-схема измерителя расстояний; на фиг. 6 приведена блок-схема вычислителя коэффициента. In FIG. 1 is an explanation of the justification of the proposed method; in FIG. 2 shows the curve of the deflection Y in the function of the coordinate X; in FIG. 3 shows a block diagram of a device that implements the proposed method; in FIG. 4 shows a block diagram of a device control unit; in FIG. 5 shows a block diagram of a distance meter; in FIG. 6 shows a block diagram of a coefficient calculator.
Для подтверждения осуществимости способа и возможности его практического применения приведем теоретическое доказательство. To confirm the feasibility of the method and the possibility of its practical application, we give a theoretical proof.
Как известно (смотрите, например, М.Ф. Вериго. Динамика вагонов. - М.: ВЗИИЖТ, 1971, с. 148) прогиб рельса 1, опирающегося на шпалы 2 и балласт 3, вагона 4, измеряемый датчиком 5, определяется формулой для двуосной тележки с колесными парами 6 и 7 (фиг.1), имеет вид (кривая 8 на фиг. 2):
где:
K - коэффициент относительной жесткости основания пути и рельса;
η(kx) = l-KX(cosKX-sinKX);
P1, P2 - силы, передаваемые рельсу колесами тележки;
U - модуль основания упругости пути;
a - расстояние между осями тележки.As you know (see, for example, MF Verigo. The dynamics of wagons. - M .: VZIIZHT, 1971, p. 148), the deflection of
Where:
K is the coefficient of relative stiffness of the base of the track and rail;
η (kx) = l- KX (cosKX-sinKX);
P 1 , P 2 - the forces transmitted to the rail by the wheels of the trolley;
U is the modulus of elasticity of the path;
a is the distance between the axles of the cart.
Тележка имеет подпятник, на которой опирается подпятник кузова, соединенные между собой шкворнем. Поэтому P1 = P2 = P и выражение (2) имеет вид:
Очевидно, что прогиб Y = 0 при условии
η(KX)+η(KX+Ka) = 0 (4)
Характер прогиба приведен на фиг. 2 в виде кривой 8. Видно, что кривая пересекает значение нуль в нескольких точках X. Из выражения (4) вытекает:
Так как , то
CosKX1 + SinKX1 + l-ka[CosK|X1+a| + SinK|X1+a|] = 0 (6)
После элементных тригонометрических преобразований можно найти
Откуда
Прогиб Y = 0 следующий раз будет наблюдаться при X2, когда
Следовательно
KX2-KX1= π (10)
Откуда, окончательно, получается простая формула для определения коэффициента относительной жесткости пути и рельса:
Таким образом, по измеренным расстояниям X2 и X1, при которых прогиб Y рельса равен нулю, можно определить коэффициент относительной жесткости основания пути и рельса.The cart has a thrust bearing on which the thrust bearing of the body rests, interconnected by a kingpin. Therefore, P 1 = P 2 = P and expression (2) has the form:
Obviously, the deflection Y = 0 under the condition
η (KX) + η (KX + Ka) = 0 (4)
The nature of the deflection is shown in FIG. 2 in the form of
Because then
CosKX 1 + SinKX 1 + l -ka [CosK | X 1 + a | + SinK | X 1 + a |] = 0 (6)
After elemental trigonometric transformations, one can find
Where from
Deflection Y = 0 will be observed next time at X 2 , when
Hence
KX 2 -KX 1 = π (10)
From where, finally, a simple formula is obtained for determining the coefficient of relative stiffness of the track and rail:
Thus, from the measured distances X 2 and X 1 at which the deflection Y of the rail is zero, it is possible to determine the coefficient of relative stiffness of the base of the track and rail.
Пример. В соответствии с операциями предлагаемого способа в процессе движения состава регистрировали с помощью датчика прогиб рельса под воздействием на него вагонной тележки, регистрировали электрический сигнал при прогибе рельса под каждой тележкой вагонов состава, каждый раз определяли по меньшей мере два расстояния между датчиком и опорной точкой ближнего к датчику колеса тележки, при которой наблюдались нулевые значения прогиба рельса: X1 = 219,9 см, X2 = 534,06 см. Было найдено K = 0,01. Осреднение по 20-ти тележкам показало среднее значение K = 0,01 при средне-квадратическом отклонении K = 2•10-3. Сопоставление с расчетным значением K по таблицам книги М. А. Чернышев. Практические методы расчета пути. - М.: Транспорт, 1967, показало вполне удовлетворительное совпадение результатов.Example. In accordance with the operations of the proposed method, during the movement of the train, the rail deflection was recorded under the influence of the wagon trolley, an electrical signal was recorded during the deflection of the rail under each wagon of the wagon, at least two distances between the sensor and the reference point of the nearest the wheel sensor of the trolley, at which zero deflection of the rail was observed: X 1 = 219.9 cm, X 2 = 534.06 cm. It was found K = 0.01. Averaging over 20 bogies showed an average value of K = 0.01 with a standard deviation of K = 2 • 10 -3 . Comparison with the calculated value of K according to the tables of the book M. A. Chernyshev. Practical methods for calculating the path. - M .: Transport, 1967, showed a completely satisfactory agreement of the results.
Предлагаемое устройство (фиг. 3) содержит последовательно соединенные датчики прогиба рельса 5, АЦП 9, регистратор прогиба рельса 10, вычислитель коэффициента 11, индикатор 12, также содержит измеритель расстояний 13, вход которого соединен с выходом регистратора прогиба 10, а выход со вторым входом вычислителя коэффициента 11, также содержит блок управления 14, первый, второй, третий, четвертый, пятый синхровыходы которого соединены с синхровходами АЦП 9, регистратора прогиба 10, измерителя расстояний 13, вычислителя 11 и индикатора 12 соответственно. The proposed device (Fig. 3) contains series-connected deflection sensors for
Блок управления 14 (фиг. 4) содержит последовательно соединенные генератор тактовых сигналов 15, первую 16, вторую 17, третью 18 и четвертую 19 линии задержек, синхровыходы которых соединены с синхровходами соответственно АЦП 9, регистратора 10, измерителя расстояний 13, вычислителя 11 и индикатора 12. The control unit 14 (Fig. 4) contains a series-connected
Измеритель расстояний 13 (фиг. 5) содержит управляемый таймер 20, вход которого соединен с выходом регистратора прогиба рельса 10, вычислитель расстояний 21, выход которого соединен со вторым входом вычислителя коэффициента 11, также содержит блок памяти скорости состава 22, выход которого соединен со вторым входом вычислителя расстояний 21, также содержит блок местного управления 23, первый, второй, третий синхровыходы которого соединены с синхровходами блоков управляемого таймера 20, блока памяти скорости состава 22 и вычислителя расстояний 21 соответственно, а синхровход соединен с синхровыходом блока управления устройством 14. The distance meter 13 (Fig. 5) contains a
Блок местного управления 23 построен по типу, приведенному на фиг. 4. The
Вычислитель коэффициента 11 (фиг. 6) содержит последовательно соединенные блок памяти расстояний X1 и X2 24, вход которого соединен с выходом измерителя расстояний 13, и арифметическое устройство вычисления K, его усреднения и определения дисперсии 25, выход которого соединен со входом индикатора 12, также содержит блок местного управления 26, первый и второй синхровыходы которого соединены с синхровходами блока памяти 24 и арифметического устройства 25, а синхровход - с синхровыходом блока управления устройством 14.The coefficient calculator 11 (Fig. 6) contains a distance block X 1 and
Работа устройства осуществляется следующим образом. Сигнал от датчика прогиба 5 преобразуется в электрическое напряжение, которое дискретизуется и квантуется в АЦП 9 и поступает на регистратор прогиба рельса 10. Здесь фиксируются моменты времени, когда Y = 0 и когда Y = max. В блоке 13 по отрезкам времени t1 и t2 между моментами, когда прогиб равен нулю и максимальным значением прогиба с учетом скорости движения состава находят данные о расстояниях X1 и X2. Эти данные поступают на вычислитель 11, который определяет коэффициент K для каждой тележки и затем усредняет по всей совокупности данных. Значения K и K поступают на индикатор 12. Блок управления 14 синхронизует работу устройства.The operation of the device is as follows. The signal from the
Блоки, входящие в устройство, известны из цифровой техники. Их создание не нуждается в изобретательском творчестве. The blocks included in the device are known from digital technology. Their creation does not need inventive creativity.
Таймер 20 в блоке измерения расстояний 13 представляет собой цифровой счетчик, который регистрирует импульсы от кварцевого генератора и с помощью цифрового компаратора с предустановкой в определенный момент времени генерирует выходной сигнал. Он служит для того, чтобы периодически в нужные моменты времени открывать или закрывать входную схему и позднее дать команду на считывание данных и сброс. Построение таймера 20 описано, например, в книге Х. Шмидт. Измерительная электроника в ядерной физике. - М.: Мир, 1989, с. 143, рис. 9.3. The
В качестве датчиков используются тензорезисторы (см., например, М.Л. Дайчик, Н. Н. Пригоровский, г, Хуршудов. Методы и средства натурной тензометрии. - М.: Машиностроение, 1989, с. 119, с. 181. Strain gages are used as sensors (see, for example, M.L. Daychik, N. N. Prigorovsky, g. Khurshudov. Methods and means of full-scale strain gauge measurement. - M.: Mashinostroenie, 1989, p. 119, p. 181.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96101917A RU2116400C1 (en) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | Method of and device for determining coefficient of relative rigidity of railway base and rail |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96101917A RU2116400C1 (en) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | Method of and device for determining coefficient of relative rigidity of railway base and rail |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96101917A RU96101917A (en) | 1998-04-10 |
RU2116400C1 true RU2116400C1 (en) | 1998-07-27 |
Family
ID=20176405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96101917A RU2116400C1 (en) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | Method of and device for determining coefficient of relative rigidity of railway base and rail |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2116400C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2659365C1 (en) * | 2017-04-11 | 2018-06-29 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" | Method of evaluating stress-strain state of a track |
RU2731163C1 (en) * | 2019-10-07 | 2020-08-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Method of estimating dynamic rigidity of track and device for its implementation |
-
1996
- 1996-01-24 RU RU96101917A patent/RU2116400C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Вериго М.Ф. Динамика вагонов. - М.: ВЗИИТ, 1971, с.147 - 148, 162 - 171. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2659365C1 (en) * | 2017-04-11 | 2018-06-29 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" | Method of evaluating stress-strain state of a track |
RU2731163C1 (en) * | 2019-10-07 | 2020-08-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Method of estimating dynamic rigidity of track and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7278305B2 (en) | Apparatus for detecting hunting and angle of attack of a rail vehicle wheelset | |
US3517307A (en) | Track profile and gauge measuring system | |
US4416342A (en) | Apparatus and method for weighing rolling railcars | |
CN104006978A (en) | Method for indirectly measuring acting force between railway vehicle wheel tracks | |
US6862503B2 (en) | Wheel-railhead force measurement system and method having cross-talk removed | |
RU2116400C1 (en) | Method of and device for determining coefficient of relative rigidity of railway base and rail | |
US6381521B1 (en) | Dynamic angle of attack measurement system and method therefor | |
JP2002202182A (en) | Apparatus for measuring wheel weight of railroad vehicle and wheel weight measuring method using the same | |
RU2121138C1 (en) | Compensation method of car weight determination and device for its embodiment | |
RU2110803C1 (en) | Device for measurement of motion speed of railway transport facility | |
RU2000979C1 (en) | Method of train identification | |
KR20110130073A (en) | Speed measurement system and method thereof for railroad cars using correlation of two acceleration data | |
RU110703U1 (en) | DEVICE FOR MONITORING THE STATE OF THE RAILWAY | |
HU200837B (en) | Device for dynamic and static measuring of the means advancing on permanent way, as railway cars and lorries | |
RU30191U1 (en) | Device for axial weighing of railway objects | |
RU2292283C2 (en) | Device for noncontact inspection of wheelset roll surfaces in motion of rail vehicle | |
RU2030505C1 (en) | Method for determination of position of railroad track in plan in circular curves | |
JPS5813716Y2 (en) | Railway vehicle wheel load measuring device | |
RU2270774C2 (en) | Method of and device for evaluating condition of rail track | |
RU2066283C1 (en) | Device for measuring rail track curvature radius | |
RU96101917A (en) | METHOD FOR DETERMINING RELATIVE RIGIDITY OF RAILWAY AND RAIL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
Nenov et al. | Sensor for measuring load on wheels of running railway vehicle | |
JPH02270670A (en) | Measurement of entrainment rate | |
Zhou et al. | Track inspection device mounted on commercial train for urban maglev | |
JPH0439009B2 (en) |