RU2192982C2 - Device for measuring expansion clearances in track rail joints - Google Patents
Device for measuring expansion clearances in track rail joints Download PDFInfo
- Publication number
- RU2192982C2 RU2192982C2 RU2000125076A RU2000125076A RU2192982C2 RU 2192982 C2 RU2192982 C2 RU 2192982C2 RU 2000125076 A RU2000125076 A RU 2000125076A RU 2000125076 A RU2000125076 A RU 2000125076A RU 2192982 C2 RU2192982 C2 RU 2192982C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- longitudinal axis
- input
- rail
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к железнодорожной автоматике, а именно к системам диагностики технического состояния железнодорожной колеи, и может быть использовано для бесконтактного диагностического контроля величины тепловых зазоров в стыках рельсов. The invention relates to railway automation, and in particular to systems for diagnosing the technical condition of a railway track, and can be used for non-contact diagnostic monitoring of the magnitude of thermal gaps at the joints of rails.
Известны вихретоковые устройства для многопараметрового контроля, в том числе и величины зазора в стыках, технического состояния железнодорожного пути, содержащие генератор, вихретоковый преобразователь, интерфейс и вычислительную машину [1]. Known eddy current devices for multi-parameter control, including the size of the gap at the joints, the technical condition of the railway line, containing a generator, eddy current transducer, interface and computer [1].
Однако в устройстве [1] не предусмотрен узел измерения высоты нахождения вихретокового преобразователя над поверхностью катания контролируемого рельса, что приводит к возникновению существенной погрешности в измерениях величины зазора в стыке, так как выходной сигнал такого преобразователя зависит не только от величины стыкового зазора, но и от мгновенного значения высоты преобразователя над рельсом в момент измерения. However, the device [1] does not provide a node for measuring the height of the eddy current transducer above the rolling surface of a controlled rail, which leads to a significant error in the measurement of the gap at the junction, since the output signal of such a converter depends not only on the size of the butt gap, but also on instantaneous value of the height of the transducer above the rail at the time of measurement.
Наиболее близким по сущности к заявляемому техническому решению является вихретоковое устройство для многопараметрового контроля объектов путей сообщения, содержащее генератор, вихретоковый преобразователь контролируемого параметра в электрический сигнал, процессорный узел обработки и регистрации информации [2]. The closest in essence to the claimed technical solution is an eddy current device for multi-parameter control of objects of communication lines, containing a generator, eddy current converter of a controlled parameter into an electrical signal, a processor unit for processing and recording information [2].
Однако в этом устройстве также не предусмотрен узел измерения текущего значения высоты нахождения вихретокового преобразователя над рельсом, что приводит к возникновению значительной погрешности измерений параметров рельсовой колеи, в том числе и стыкового зазора, особенно во время движения по путям с износом боковой поверхности головки рельса
Кроме того, примененный в этом устройстве вихретоковый преобразователь параметрического типа делает его пригодным к использованию лишь при постоянной температуре окружающего воздуха и после длительного прогрева его электрических цепей, так как амплитуда выходного сигнала такого преобразователя существенно изменяется при изменениях температуры.However, this device also does not provide a node for measuring the current value of the eddy current transducer height above the rail, which leads to a significant measurement error of the rail gauge parameters, including the butt gap, especially when traveling along tracks with wear on the side surface of the rail head
In addition, the eddy current transducer of the parametric type used in this device makes it suitable for use only at a constant ambient temperature and after prolonged heating of its electrical circuits, since the amplitude of the output signal of such a converter changes significantly with temperature changes.
Техническим результатом изобретения является обеспечение повышения безопасности движения поездов за счет более точного измерения величины тепловых зазоров в стыках рельсов. The technical result of the invention is to improve the safety of train traffic due to a more accurate measurement of thermal clearances at the joints of rails.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что в устройство для измерения величины теплового зазора в стыках рельсов железнодорожного пути, содержащее генератор, прямоугольный датчик зазора, устанавливаемый продольной осью вдоль продольной оси контролируемого рельса и состоящий из двух прямоугольных трансформаторных вихретоковых преобразователей измеряемого параметра в электрический сигнал, установленных в его корпусе продольными осями поперек его продольной оси, обмотки возбуждения которых подключены к выходу генератора, два измерительных усилителя, каждый из которых входом соединен с измерительной обмоткой соответствующего преобразователя датчика зазора, сумматор, входами подключенный к выходам измерительных усилителей, и процессорный узел обработки и регистрации информации, введены прямоугольный измеритель высоты, устанавливаемый продольной осью вдоль продольной оси контролируемого рельса и состоящий из двух прямоугольных трансформаторных вихретоковых преобразователей высоты в электрический сигнал, ширина каждого из которых меньше половины ширины головки контролируемого рельса, установленных в его корпусе продольными осями вдоль и с поперечным и продольным взаимным смещением относительно его продольной оси, обмотки возбуждения которых подключены к выходу генератора, два других измерительных усилителя, каждый из которых входом соединен с измерительной обмоткой соответствующего преобразователя измерителя высоты, схема сравнения, каждым входом подключенная к выходу соответствующего из двух других измерительных усилителей, и вычитатель, один вход которого соединен с выходом сумматора, другой вход - с выходом схемы сравнения, а выход - с входом процессорного узла обработки и регистрации информации. The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the device for measuring the thermal gap at the joints of the rails of the railway track, containing a generator, a rectangular gap sensor installed by the longitudinal axis along the longitudinal axis of the monitored rail and consisting of two rectangular transformer eddy current transducers of the measured parameter into an electrical signal installed in its housing by longitudinal axes across its longitudinal axis, the field windings of which are connected to the output a generator, two measuring amplifiers, each of which is connected by an input to the measuring winding of the corresponding transducer of the gap sensor, an adder connected by inputs to the outputs of the measuring amplifiers, and a processor unit for processing and recording information, a rectangular height meter installed by the longitudinal axis along the longitudinal axis of the monitored rail and introduced consisting of two rectangular transformer eddy current transducers of height into an electrical signal, the width of each of which is less half the width of the head of the monitored rail installed in its casing with longitudinal axes along and with a transverse and longitudinal mutual displacement relative to its longitudinal axis, the field windings of which are connected to the output of the generator, two other measuring amplifiers, each of which is connected by an input to the measuring winding of the corresponding height measuring transducer , a comparison circuit, each input connected to the output of the corresponding of two other measuring amplifiers, and a subtractor, one input of which is connected nen yield adder, another input - with the output of the comparison circuit, and an output - to an input of the CPU processing unit and the registration information.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - взаимное расположение трансформаторных вихретоковых преобразователей измерителя высоты. Figure 1 shows the structural diagram of the device; figure 2 - the relative position of the transformer eddy current transducers of the height meter.
Устройство содержит генератор 1, датчик зазора 2, устанавливаемый продольной осью вдоль продольной оси контролируемого рельса и состоящий из двух прямоугольных трансформаторных вихретоковых преобразователей 3 и 4 измеряемого параметра в электрический сигнал, установленных в его корпусе продольными осями поперек его продольной оси, обмотки возбуждения которых подключены к выходу генератора 1, два измерительных усилителя 5 и 6, каждый из которых входом соединен с измерительной обмоткой соответствующего из преобразователей 3 и 4 датчика зазора, сумматор 7, входами подключенный к выходам измерительных усилителей 5 и 6, процессорный узел 8 обработки и регистрации информации, прямоугольный измеритель высоты 9, устанавливаемый продольной осью вдоль продольной оси контролируемого рельса и состоящий из двух прямоугольных трансформаторных вихретоковых преобразователей 10 и 11 высоты в электрический сигнал, ширина каждого из которых меньше половины ширины головки контролируемого рельса, установленных в его корпусе продольными осями вдоль и с поперечным и продольным взаимным смещением относительно его продольной оси, а обмотки возбуждения подключены к выходу генератора 1, два других измерительных усилителя 12 и 13, каждый из которых входом соединен с измерительной обмоткой соответствующего из преобразователей 10 и 11 измерителя высоты, схема сравнения 14, каждым входом подключенная к выходу соответствующего из двух других измерительных усилителей 12 и 13, и вычитатель 15, один вход которого соединен с выходом сумматора 7, другой вход - с выходом схемы сравнения 14, а выход - с входом процессорного узла 8 обработки и регистрации информации. The device comprises a generator 1, a gap sensor 2, installed by the longitudinal axis along the longitudinal axis of the monitored rail and consisting of two rectangular transformer eddy current transducers 3 and 4 of the measured parameter into an electrical signal installed in its housing by longitudinal axes across its longitudinal axis, the field windings of which are connected to the output of the generator 1, two measuring amplifiers 5 and 6, each of which is connected to the measuring winding of the corresponding sensor transducers 3 and 4 by an input ora, adder 7, inputs connected to the outputs of measuring amplifiers 5 and 6, a processor unit 8 for processing and recording information, a rectangular height meter 9, installed by the longitudinal axis along the longitudinal axis of the monitored rail and consisting of two rectangular transformer eddy
Устройство работает следующим образом
Высокочастотное напряжение с выхода генератора 1 одновременно поступает на обмотки возбуждения трансформаторных вихретоковых преобразователей (ТВП) 3, 4, 10 и 11, создавая вокруг них электромагнитное поле, взаимодействующее с контролируемым рельсом. Под действием этого поля в приповерхностной области головки рельса возникают вихревые токи, плотность которых зависит от ее геометрических параметров, а также от взаимного расположения ТВП и объекта контроля. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на измерительные обмотки ТВП 3, 4, 10 и 11, наводя в них ЭДС, пропорциональную вихревым токам. Полученное на выходах каждой из измерительных обмоток напряжение поступает на вход соответствующего из измерительных усилителей 5, 6, 12 и 13. Для повышения чувствительности датчика зазора 2 он выполнен в виде двух ТВП 3 и 4, сигналы которых, возникающие при прохождении над стыковым зазором железнодорожной нити, складываются сумматором 7. Амплитуда этих сигналов Uвых зависит в основном от ширины этого зазора и от высоты h нахождения датчика 2 над поверхностью катания рельса в момент измерения:
Uвых = Uз+UΔh, (1)
где Uз - напряжение на выходе сумматора 7 при номинальном значении высоты h(Δh = 0), пропорциональное величине стыкового зазора;
UΔh - напряжение, пропорциональное величине отклонения высоты Δh нахождения датчика 2 над рельсом от ее номинального значения h.The device operates as follows
High-frequency voltage from the output of the generator 1 simultaneously enters the excitation windings of the transformer eddy current transducers (TVP) 3, 4, 10, and 11, creating an electromagnetic field around them that interacts with the controlled rail. Under the influence of this field, eddy currents arise in the near-surface region of the rail head, the density of which depends on its geometric parameters, as well as on the relative position of the TVP and the control object. The electromagnetic field of the eddy currents affects the measuring windings of the
U O = U s + U Δh, (1)
where U s - voltage at the output of the adder 7 at a nominal value of the height h (Δh = 0), proportional to the size of the butt gap;
U Δh is the voltage proportional to the deviation of the height Δh of the location of the sensor 2 above the rail from its nominal value h.
При ходовых измерениях первоначально установленная в стационарных условиях номинальная высота h не остается постоянной, и во время движения вагона-путеизмерителя практически всегда имеется некоторое изменяющееся случайным образом отклонение Δh, приводящее к увеличению или уменьшению выходного напряжения датчика зазора Uвых нa величину UΔh, являющуюся погрешностью измерений величины стыкового зазора.When running measurements, the nominal height h initially set in stationary conditions does not remain constant, and during the movement of the track car, there is almost always some deviation Δh randomly changing, leading to an increase or decrease in the output voltage of the gap sensor U output by the value U Δh , which is an error measurements of the size of the butt gap.
Для того чтобы устранить эту погрешность, в данном устройстве введен измеритель высоты 9, постоянно вырабатывающий сигнал Uв, пропорциональный изменениям высоты h и равный UΔh. Напряжения Uвых и Uв подаются на аналоговую схему сравнения 14, которая выбирает из двух сигналов, поступающих на ее вход от ТВП 10 и 11 через измерительные усилители 12 и 13, меньший и подает его на вход вычитателя 15, на другой вход которого поступает напряжение Uвых от сумматора 7. На выходе вычитателя 15 образуется разность двух напряжений:
Uвых-UΔh = Uз+UΔh-UΔh = Uз, (2)
В результате, как видно из выражения (2), независимо от текущего значения высоты нахождения датчика над поверхностью катания рельса на вход процессорного узла 8 обработки и регистрации информации поступает только напряжение Uз, пропорциональное величине теплового зазора в стыке рельсов.In order to eliminate this error, a height meter 9 is introduced in this device, which constantly generates a signal U в proportional to changes in height h and equal to U Δh . Voltage U O and U in are supplied to analog comparator circuit 14 which selects from the two signals at its input from
U out -U Δh = U s + U Δh -U Δh = U s , (2)
As a result, as can be seen from expression (2), regardless of the current value of the sensor’s height above the rail’s surface, only voltage U s proportional to the thermal gap at the rail junction is supplied to the input of the processor information processing and recording unit 8.
Датчик зазора 2 и измеритель высоты 9 установлены на общей жесткой балке таким образом, что их нижние поверхности находятся в одной плоскости. При закреплении балки на неподрессоренной раме ходовой тележки вагона датчик 2 и измеритель 9 устанавливают нижними поверхностями параллельно поверхности катания рельса и тогда они оказываются на одной высоте над нею. Для компенсации погрешности измерения высоты, вызываемой поперечными смещениями ходовой тележки в колее во время движения или при контроле участков рельсовой нити со значительным износом боковой поверхности головки рельса, прямоугольный измеритель высоты выполнен в виде пары ТВП 10 и 11, расположенных продольными осями вдоль продольной оси измерителя с поперечным и продольным взаимным смещением относительно этой оси (фиг 2). Размеры ТВП и величина их поперечного взаимного смешения выбраны такими, что в движении по крайней мере один из ТВП 10 и 11 находится над неизношенной областью поверхности катания рельса, и именно его сигнал выделяется схемой сравнения 14 для передачи на вычитатель 15, так как сигнал от другого из ТВП 10 и 11, находящегося в этот момент вне зоны магнитного контакта с контролируемым рельсом, имеет существенно большую величину и задерживается схемой сравнения 14, настроенной на выделение минимального из двух сигналов. The gap sensor 2 and the height meter 9 are mounted on a common rigid beam so that their lower surfaces are in the same plane. When fixing the beam on the unsprung frame of the carriage of the carriage, the sensor 2 and the meter 9 are installed with the lower surfaces parallel to the rolling surface of the rail and then they are at the same height above it. To compensate for the height measurement error caused by transverse displacements of the undercarriage in the rut during movement or when monitoring sections of the rail yarn with significant wear on the side surface of the rail head, the rectangular height meter is made in the form of a pair of
Продольное смещение одного из ТВП 10 и 11 по отношению к другому предотвращает их взаимовлияние и возникновение дополнительных помех и погрешностей. The longitudinal displacement of one of the
Таким образом, технический результат, являющийся целью данного изобретения и состоящий в повышении точности измерений величины тепловых зазоров в стыках железнодорожных рельсов, в данном устройстве достигается за счет введения в него прямоугольного измерителя высоты, устанавливаемого продольной осью вдоль продольной оси контролируемого рельса и состоящего из двух прямоугольных трансформаторных вихретоковых преобразователей высоты в электрический сигнал, ширина каждого из которых меньше половины ширины головки контролируемого рельса, установленных в его корпусе продольными осями вдоль и с поперечным и продольным взаимным смещением относительно его продольной оси, обмотки возбуждения которых подключены к выходу генератора, двух других измерительных усилителей, каждый из которых входом соединен с измерительной обмоткой соответствующего преобразователя измерителя высоты, схемы сравнения, каждым входом подключенной к выходу соответствующего из двух других измерительных усилителей и вычитателя, один вход которого соединен с входом сумматора, другой вход - с выходом схемы сравнения, а выход - с входом процессорного узла обработки и регистрации информации. Thus, the technical result, which is the aim of the present invention and consisting in increasing the accuracy of measuring the value of thermal gaps at the joints of railway rails, in this device is achieved by introducing a rectangular height meter installed by the longitudinal axis along the longitudinal axis of the controlled rail and consisting of two rectangular transformer eddy current transducers of height into an electrical signal, the width of each of which is less than half the width of the head of the controlled x, installed in its casing with longitudinal axes along and with a transverse and longitudinal mutual displacement relative to its longitudinal axis, the field windings of which are connected to the output of the generator, two other measuring amplifiers, each of which is connected by an input to the measuring winding of the corresponding height measuring transducer, comparison circuits, each input connected to the output of the corresponding of the other two measuring amplifiers and a subtracter, one input of which is connected to the input of the adder, the other input is connected to the output the house of the comparison circuit, and the output is with the input of the processor node for processing and recording information.
Источники информации:
1. SU, авт. с вид. 1589195, кл. G 01 N 27/90, 1990.Sources of information:
1. SU, ed. with a view. 1589195, class G 01 N 27/90, 1990.
2. RU, патент 2082640 C1, кл. В 61 К 9/00,1996. 2. RU, patent 2082640 C1, cl. B 61 K 9 / 00.1996.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000125076A RU2192982C2 (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Device for measuring expansion clearances in track rail joints |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000125076A RU2192982C2 (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Device for measuring expansion clearances in track rail joints |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000125076A RU2000125076A (en) | 2002-10-20 |
RU2192982C2 true RU2192982C2 (en) | 2002-11-20 |
Family
ID=20240658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000125076A RU2192982C2 (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Device for measuring expansion clearances in track rail joints |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2192982C2 (en) |
-
2000
- 2000-10-06 RU RU2000125076A patent/RU2192982C2/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6405141B1 (en) | Dynamic track stiffness measurement system and method | |
US6995556B2 (en) | Electromagnetic gage sensing system and method for railroad track inspection | |
CN101934806B (en) | High-precision speed measurement positioning method and system for medium and low-speed maglev trains | |
JP4112610B2 (en) | Speed measuring device for rail mounted vehicle | |
US3517307A (en) | Track profile and gauge measuring system | |
JPH08122042A (en) | Device and method for detecting relative position between tracks of rolling stock | |
CN105923015B (en) | It is a kind of using vibration reduction platform as the rail undulatory wear traverse measurement method of inertia displacement benchmark | |
RU2192982C2 (en) | Device for measuring expansion clearances in track rail joints | |
JP2008051571A (en) | Wheel shape measuring device of rolling stock | |
Mei et al. | Measurement of vehicle ground speed using bogie-based inertial sensors | |
US3515984A (en) | Apparatus and method for measuring distance between spaced magnetic members | |
Lathe et al. | Estimating vertical profile irregularities from vehicle dynamics measurements | |
JPH0933204A (en) | Measuring method surely measuring space between conductive reaction rail and functional surface relatively moved to conductive reaction rail and sensor fitted to measuring method thereof | |
Aknin et al. | Eddy current sensor for the measurement of a lateral displacement. Applications in the railway domain | |
JP6059885B2 (en) | Eddy current rail lateral displacement detection method and apparatus | |
JPH08146024A (en) | Speedometer apparatus for railroad | |
JP6719111B2 (en) | Rail wear measuring method using eddy current sensor and its measuring device | |
RU2236971C2 (en) | Device for measuring wear of rail head side surface | |
JP2018004295A (en) | Rail inspection system | |
JP6896250B2 (en) | Open coil eddy current type sensor and rail displacement measurement method using this | |
RU54572U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION OF A WHEEL PAIR OF A TRAVEL WAGON RELATING TO THE RAILWAY AXLE | |
JPH0371004A (en) | Measuring method for geometric disorder of internal cavity cross-section and measuring instrument using the measuring method | |
RU2167778C2 (en) | Method of and device for determining geometric parameters of railway vehicle running gears | |
RU2317561C1 (en) | Arrangement for registering magnetic fields in rails | |
RU2292283C2 (en) | Device for noncontact inspection of wheelset roll surfaces in motion of rail vehicle |