RU220028U1 - Измеритель габаритов железнодорожный - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к средствам для измерения расстояния между разнесенными объектами, а именно к устройствам для измерения расстояний от железнодорожного пути до объектов инфраструктуры с целью определения наличия негабаритных объектов. Расширение функциональных возможностей достигается за счет того, что измеритель габаритов железнодорожный содержит рельсовую съемную тележку, включающую раму с установленными на ней ручкой, двумя парами колес, одна из которых выполнена подпружиненной, снабженный дисплеем программно-аналитический блок и соединенные с ним датчик перемещения, узел пространственного сканирования, выполненный в виде лазера, и аккумулятор. Рама выполнена разъемной и включает состоящую из двух жестко соединенных между собой частей горизонтальную балку и жестко закрепленную на ней полую вертикальную стойку. В этой стойке с возможностью продольного перемещения и фиксации в определенных положениях размещен держатель со смонтированными на нем кронштейном и корпусом. На кронштейне закреплен лазер, причем длина кронштейна обеспечивает размещение лазера за плоскостью колес тележки. Ручка тележки одним концом шарнирно прикреплена к горизонтальной балке, а другим концом зафиксирована в размещенной на этой балке защелке. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Полезная модель относится к средствам для измерения расстояния между разнесенными объектами, а именно к устройствам для измерения расстояний от железнодорожного пути до объектов инфраструктуры с целью определения наличия негабаритных объектов, а также построения фактического очертания габарита приближения строений на сети железных дорог.

Устройство может быть использовано на крупных железнодорожных вокзальных комплексах, малых вокзалах, остановочных платформах и других объектах на сети ОАО «РЖД», находящихся в непосредственной близости от железнодорожного пути. Позволяет проводить в автоматическом режиме измерения геометрических параметров пассажирских платформ и сооружений, находящихся в непосредственной близости от железнодорожного пути, относительно оси колеи и уровня головки рельса, а также сопоставлять полученные данные с нормативными значениями.

Известна измерительная линейка с цифровым дисплеем (CN 202267467 U, МПК G01B 21/02, G01B 21/16, опубл.06.06.2012), содержащая телескопический полый корпус, включающий соединенные с помощью скользящей посадки основную и вспомогательную линейки. В полом корпусе измерительной линейки неподвижно установлен датчик, а электронный дисплей неподвижно установлен на корпусе.

Известно устройство для измерения габаритных расстояний на железной дороге (RU 209440 U1, МПК G01B 11/14, В61К 9/08, Е01В 35/04, опубл. 16.03.2022), содержащее линейную раму с концевыми опорами для установки ее на рельсах, держатель для установки импульсного измерительного прибора, шарнирно установленный на оси по центру рамы и снабженный фиксатором угла наклона. При этом импульсный измерительный прибор выполнен в виде цифрового лазерного измерителя (дальномера).

Известен измеритель габарита приближения платформы электронный ручной (RU 206117 U1, МПК G01B 21/16, опубл. 24.08.2021), содержащий корпус, блок питания, измерительный блок, электронный блок и лазер. Корпус включает в себя каркас с подвижным элементом. Лазер выполнен с возможностью перемещения вместе с подвижным элементом и с возможностью поворота.

К недостаткам известных устройств относится необходимость их стационарной установки и фиксации на рельсовой колее оператором для каждой точки, подлежащей измерению, что, в случае его применения для сплошного замера габарита на всем протяжении пассажирской платформы, потребует больших временных затрат. Не исключено влияние человеческого фактора на риски пропуска опасного места с нарушением габарита, а также на точность результатов при снятии параметров измерений оператором.

Известны системы скоростного и высокоскоростного трехмерного сканирования «Габарит-М» (найдено в Интернет https://tvema.ru/641, https://all-pribors.ru/opisanie/71261-18-gabarit-m). В комплекс, устанавливаемый на измерительном поезде или вагоне, может входить скоростная и высокоскоростная системы сканирования, каждая из которых представляет собой распределенную измерительную систему. Системы имеют в своем составе лазерные датчики, расположенные на торце вагона в одной плоскости, а также внутривагонное оборудование для передачи, обработки и хранения данных измерений. Измерения выполняются с регулярными интервалами, позволяющими получать детальную информацию о расположении объектов относительно оси пути и осуществлять контроль габарита приближения строений на высоких скоростях движения мобильного средства диагностики.

Однако использование данной системы скоростного и высокоскоростного сканирования на измерительном поезде или вагоне с локомотивом для цели локального сканирования, в частности, пассажирских платформ, экономически нецелесообразно.

Известны способ и устройство для измерения расстояний от рельсового транспортного средства до расположенных сбоку от рельсового транспортного средства предметов, прежде всего края платформы, во время движения рельсового транспортного средства (RU 2 612856 С2, МПК G01B 11/02, опубл. 13.03.2017). Реализующее способ устройство содержит выполненные с возможностью многократно измерять во время движения боковое расстояние первую измерительную систему, выполненную ультразвуковой и вторую измерительную систему, выполненную лазерной, а также комбинирующее устройство. Комбинирующее устройство выполнено с возможностью комбинирования первой и второй величин измерения с использованием соответствующих весовых коэффициентов и вычисления величин расстояний, отображающих боковое расстояние до рельсового транспортного средства в зависимости от момента времени во время движения и/или в зависимости от места на отрезке пути. Скорость движения рельсового транспортного средства может измеряться, кроме измерительной системы транспортного средства, например, с помощью инерционного блока измерения. В соответствии с изобретением, происходит пересчет между положением транспортного средства во время движения и моментом времени измерения с использованием скорости движения.

Недостатком известного способа является возможность его применения только для высоких пассажирских платформ. Для других элементов инфраструктуры, расположенных сбоку от рельсового транспортного средства, например, низких пассажирские платформ, данный способ измерения расстояний непригоден. Кроме того, описанная измерительная система предназначена для установки на самоходное рельсовое транспортное средство и ее использование при проведении локальных измерений нерентабельно.

Известно путеизмерительное устройство (RU 179328 U1, МПК В61К 9/08, Е01В 35/00, опубл. 08.05.2018), выполненное в виде рельсовой съемной тележки, содержащей полую раму с установленными на ней двумя парами колес, одна из которых выполнена подпружиненной. На тележке смонтированы программно-аналитический блок и соединенные с ним размещенный на одном колесе датчик пути и узел позиционирования. Кроме того, на полой раме тележки смонтированы аккумуляторная батарея, соединенные с программно-аналитическим блоком узел видеопротоколирования и узел пространственного сканирования, выполненный в виде лазера.

К недостаткам путеизмерительного устройства относятся его ограниченные функциональные возможности в части контроля габаритов приближения строений из-за фиксированного положения узла пространственного сканирования относительно рамы тележки, что усложняет измерение высоких пассажирских платформ и снижает точность измерений. Кроме того, ограничена круговая развертка измерительного сечения узла пространственного сканирования, которая находится в пределах от 0° до 270°.

Наличие в составе элементов путеизмерительного устройства узла видеопротоколирования в виде цифровой видеокамеры с аккумулятором для ее питания, не используемой при измерении габаритов приближения строений, а также снабжение программного блока клавиатурой, необходимой для работы с жидкокристаллическим экраном, приводит к дополнительному увеличению массы устройства, которая в итоге составляет 35 кг. При такой массе и габаритах устройства, выполненного неразъемным, не представляется возможным его транспортировка одним оператором к месту проведения замеров.

Путеизмерительное устройство не визуализирует габаритное состояние окружающих объектов на дисплее программного блока. Не предусмотрены возможность предварительно задавать нормативные габаритные значения для различных объектов в зависимости от наличия в пределах этих объектов кривых участков пути, а также возможность отправки результатов измерений посредством электронной почты.

Технической проблемой является создание измерителя габаритов железнодорожного, в котором устранены недостатки его ближайшего аналога.

Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в расширении функциональных возможностей измерителя габаритов железнодорожного.

Указанный технический результат достигается тем, что измеритель габаритов железнодорожный содержит рельсовую съемную тележку, включающую раму с установленными на ней ручкой, двумя парами колес, одна из которых выполнена подпружиненной, снабженный дисплеем программно-аналитический блок и соединенные с ним датчик перемещения, узел пространственного сканирования, выполненный в виде лазера и аккумулятор. При этом рама тележки выполнена разъемной и включает состоящую из двух жестко соединенных между собой частей горизонтальную балку и жестко закрепленную на ней полую вертикальную стойку. Ручка одним концом шарнирно прикреплена к горизонтальной балке, а другим концом зафиксирована в размещенной на этой балке защелке. В вертикальной стойке рамы тележки с возможностью продольного перемещения и фиксации в определенных положениях размещен держатель со смонтированными на нем кронштейном и корпусом. Лазер закреплен на упомянутом кронштейне, длина которого обеспечивает размещение лазера за плоскостью колес тележки.

Выполнение измерителя габаритов с возможностью разъединения его на несколько основных узлов позволяет обеспечить компактность при транспортировке к месту проведения измерений одним человеком в специальном кофре. Кроме того, существенно облегчает вес устройства отсутствие необходимости в ряде датчиков, видеокамере и клавиатуре для ввода-вывода информации при выполнении дисплея сенсорным.

За счет позиционирования лазера на телескопическом держателе, установленном в вертикальной стойке рамы, расширяется возможность качественного контроля габаритов приближения строений, в частности, высоких платформ.

Благодаря размещению лазера на прикрепленном к телескопическому держателю кронштейне, длина которого обеспечивает размещение лазера за плоскостью колес тележки, достигается возможность проведения измерений во всем диапазоне углов от 0° до 360°.

Программно-аналитический блок включает микропроцессорное устройство с программным обеспечением и аккумулятор, размещенные в установленном на держателе корпусе, а дисплей встроен в этот корпус. В другом примере выполнения измерителя габаритов дисплей и аккумулятор могут быть смонтированы отдельно на раме тележки.

В приведенном примере реализации полезной модели датчик перемещения выполнен в виде одометра, а узел пространственного сканирования выполнен в виде лазерного дальномера (Лидара).

Кроме того, предусмотрена возможность оснащения измерителя габаритов железнодорожного GPS-модулем, позволяющим определять геолокацию устройства во время работы, а также GSM-модемом, позволяющим передавать результаты измерений посредством глобальной сети Интернет.

Сущность полезной модели поясняется чертежами фиг. 1-8, где:

- на фиг. 1 схематически изображено заявляемое устройство;

- на фиг. 2 изображен вид слева фиг. 1;

- на фиг. 3 изображено фланцевое соединение частей горизонтальной балки рамы тележки;

- на фиг. 4 изображено присоединение вертикальной стойки к горизонтальной балке рамы тележки;

- на фиг. 5 изображено соединение телескопического держателя и вертикальной стойки рамы тележки;

- на фиг. 6 приведена структурная схема питания элементов измерителя;

- на фиг. 7 приведена структурная схема обмена данными между элементами измерителя;

- на фиг. 8 приведен пример программного интерфейса микропроцессорного устройства.

Измеритель габаритов железнодорожный содержит тележку (фиг. 1, 2), с рамой коробчатого сечения, предпочтительно квадратного, включающей горизонтальную балку 1 и вертикальную стойку 2. Рама снабжена двумя парами колес 3, устанавливаемых под углом около 45° на железнодорожные рельсы 4 преимущественно вблизи пассажирской платформы 5. Одна из пар колес 3 соединена с горизонтальной балкой рамы посредством подпружиненной телескопической вилки 6.

Рама снабжена ручкой 7, используемой для переноски тележки в транспортном положении либо для ее перемещения по железнодорожному пути при проведении замеров. Ручка 7 одним своим концом шарнирно прикреплена к горизонтальной балке 1, другим концом зафиксирована на этой балке механической защелкой (на чертеже не показаны). Вблизи одного из колес 3 под горизонтальной балкой рамы тележки прикреплен датчик перемещения, выполненный в виде одометра 8.

Горизонтальная балка 1 рамы тележки выполнена состоящей из двух частей, в центральной части жестко сочлененных между собой посредством фланцев 9 и болтового соединения 10 (фиг.3). Вертикальная стойка 2, снабженная в нижней части фланцем 11, винтами 12 прикреплена к горизонтальной балке 1 (фиг. 4).

Рама тележки может быть выполнена из стального профиля, легкосплавных материалов или жесткого пластика. Во избежание замыкания рельсовой цепи рама выполнена с возможностью обеспечения электрической изоляции одной пары колес от другой. Это может быть реализовано путем применения диэлектрических материалов при изготовлении рамы, либо посредством диэлектрической вставки в конструкции рамы.

В вертикальной стойке 2 установлен телескопический держатель 13 (фиг. 5) с возможностью продольного перемещения и фиксации в определенных положениях при помощи винтов 14.

В верхней части держателя 13 закреплен кронштейн 15 (фиг. 2) со смонтированном на нем устройством пространственного сканирования, выполненным в виде лазера, а именно, лазерного дальномера 16, вращающаяся сканирующая головка которого размещена в плоскости, перпендикулярной оси пути. В данном примере выполнения измерителя габаритов железнодорожного использован лазерный дальномер Лидар (LIDAR), позволяющий выполнять измерения расстояния от 0,2 до 8,0 метров со скоростью до 16000 раз в секунду в диапазоне углов от 0° до 360°.

Размещением лазерного дальномера 16 за плоскостью колес 3 тележки при помощи кронштейна 15, достигается возможность проведения измерений во всем диапазоне углов от 0°до 360°. Высота расположения лазерного дальномера относительно головки рельсов 4 может быть настроена от 700 до 1200 мм посредством телескопического держателя 13 в зависимости от объекта измерения (низкая пассажирская платформа, высокая пассажирская платформа, окружающие строения).

На свободном конце держателя 13 закреплен корпус 17 с размещенным на его верхней поверхности встроенным дисплеем 18 с сенсорным экраном (фиг. 1, 2). В корпусе 17 размещены программно-аналитический блок, включающий микропроцессорное устройство 19 с программным обеспечением и аккумулятор 20 (фиг. 6). Вход микропроцессорного устройства 19 соединен с выходом аккумулятора 20, другими своими выходами соединенного с входами лазерного дальномера 16 и датчика одометра 8.

В другом примере выполнения измеритель габаритов железнодорожный может быть укомплектован отдельно смонтированными на раме тележки выносным дисплеем и аккумулятором.

Микропроцессорное устройство 19 (фиг. 7) каналом передачи данных (проводным или беспроводным) связано с лазерным дальномером 16 и датчиком одометра 8. Измеритель габаритов железнодорожный может быть дополнительно оснащен размещенными в корпусе 17 GPS-модулем, позволяющим определять геолокацию устройства во время работы, а также GSM-модемом (на чертеже не показаны), позволяющим передавать результаты измерений посредством глобальной сети Интернет.

На главном окне выведенного на сенсорный экран встроенного дисплея 18 программного интерфейса (фиг. 8) микропроцессорного устройства 19 расположены кнопки для запуска и остановки процесса измерения в автоматическом режиме. В отдельном поле отображается расстояние, пройденное вдоль оси железнодорожного пути во время измерения. Для масштабирования информации, отображаемой на графиках, имеются кнопки навигации. Интерфейс предусматривает несколько режимов визуализации данных: для контроля габарита приближения строений, для контроля габарита низкой пассажирской платформы, для контроля габарита высокой пассажирской платформы.

Работает измеритель габаритов железнодорожный следующим образом.

Для подготовки к работе измерителя габаритов железнодорожного, доставленного к месту проведения замеров в разобранном виде, его составные части извлекают из специального кофра. Собирают раму тележки, закрепляя болтами фланцы двух деталей горизонтальной балки 1 и прикрепляя к ней винтами 12 вертикальную стойку 2 (фиг. 3, 4). Устанавливают в стойку 2 телескопический держатель 13 со смонтированными на нем корпусом 17 и закрепленном на кронштейне 15 лазерным дальномером 16. Приводят в рабочее положение ручку 7 и фиксируют ее свободный конец защелкой на горизонтальной балке 1. Тележку колесами 3 устанавливают на рельсы 4 (фиг. 1, 2), после чего регулируют высоту расположения лазерного дальномера относительно уровня головки рельсов 4 в зависимости от высоты платформы, фиксируя держатель 13 в стойке 2 винтами 14 (фиг. 5).

В подготовленном для работы измерителе габаритов включают питание лазерного дальномера 16, датчика перемещения 8 и микропроцессорного устройства 19 от аккумулятора 20 (фиг. 5). Затем настраивают микропроцессорное устройство измерителя в соответствии с поставленными задачами и перемещают тележку при помощи ручки 7 со скоростью до 3-5 км/ч вдоль пассажирской посадочной платформы 5 или любого другого объекта, габаритное состояние которого необходимо измерить.

Микропроцессорное устройство 19 (фиг. 7) считывает информацию с лазерного дальномера 16 и датчика перемещения 8, затем преобразовывает ее в информацию о расстоянии объекта от оси железнодорожного пути и высоте объекта от уровня головки рельса в каждой точке измерений по ходу движения.

Далее микропроцессорное устройство 19 в автоматическом режиме сопоставляет полученные параметры с нормативными значениями. Вывод информации осуществляется в графическом виде на дисплей 18 микропроцессорного устройства. В случае фиксации значений, превышающих нормативные, устройством подается звуковой сигнал, а на дисплее 18 появляется соответствующая индикация.

По результатам измерений формируются протоколы табличной формы, в которых указываются параметры по пройденному расстоянию (относительному и абсолютному в формате «КМ+ПК+ХХ,ХХ м», где «КМ+ПК» - абсолютная координата железнодорожных путей в километрах и пикетах; XX ХХ - расстояние в метрах), высоте объекта над уровнем головки рельса и расстоянию объекта от оси пути в каждой точке измерений с заданной дискретностью. Также в данной форме приводятся нормативные значения для каждой точки измерений и отклонения фактических значений от нормативных.

На выходе лазерный дальномер 16 формирует двухмерное облако точек, с помощью которого строится геометрический профиль сооружений. Двигаясь вдоль железнодорожного пути и измеряя пройденное расстояние, устройство накапливает двухмерные срезы профилей платформ, сооружений и, после обработки программным алгоритмом, рассчитывает их геометрические параметры. Изображение габарита приближения строений на главном окне выведенного программного интерфейса микропроцессорного устройства приведено на фиг. 8.

В случае, если нормативные значения габаритных параметров для объекта подлежат корректировке в связи с наличием кривых участков железнодорожного пути, информация об этом заблаговременно вносится в память микропроцессорного устройства. Для этого на главном окне программного интерфейса имеется специальная вкладка, в которой можно задавать индивидуальные исходные параметры для объектов измерений. Полученные в ходе измерений протоколы хранятся в памяти микропроцессорного устройства и могут быть экспортированы в табличной форме в форматах Excel, Word, PDF. Эти же форматы могут иметь файлы, экспортируемые с устройства посредством GSM-модема в сеть Интернет.

Устройство обеспечивает максимальную дискретность измерений не более 1 м при скорости движения до 5 км/ч. При необходимости вывода информации в табличной форме микропроцессорное устройство позволяет задавать различные параметры дискретности по расстоянию.

Абсолютная погрешность измерения расстояния, перпендикулярного оси пути составляет не более 5 мм на расстоянии до 8 м. Относительная погрешность измерения пройденного расстояния составляет не более 2%. Время работы от встроенной аккумуляторной батареи - не менее 8 часов. Масса устройства составляет не более 25 кг. Температурный диапазон работы устройства - от -20°С до +50°С.

Claims (7)

1. Измеритель габаритов железнодорожный, содержащий рельсовую съемную тележку, включающую раму с установленными на ней ручкой, двумя парами колес, одна из которых выполнена подпружиненной, снабженный дисплеем программно-аналитический блок и соединенные с ним датчик перемещения, узел пространственного сканирования, выполненный в виде лазера, и аккумулятор, отличающийся тем, что рама выполнена разъемной и включает состоящую из двух жестко соединенных между собой частей горизонтальную балку и жестко закрепленную на ней полую вертикальную стойку, ручка одним концом шарнирно прикреплена к горизонтальной балке, а другим концом зафиксирована в размещенной на этой балке защелке, в упомянутой вертикальной стойке с возможностью продольного перемещения и фиксации в определенных положениях размещен держатель со смонтированными на нем кронштейном и корпусом, при этом лазер закреплен на упомянутом кронштейне, длина которого обеспечивает размещение лазера за плоскостью колес тележки.

2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что программно-аналитический блок включает микропроцессорное устройство с программным обеспечением и аккумулятор, размещенные в установленном на держателе корпусе, а дисплей встроен в этот корпус.

3. Измеритель по п. 2, отличающийся тем, что дисплей и аккумулятор смонтированы отдельно на раме тележки.

4. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что дисплей выполнен с сенсорным экраном.

5. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что датчик перемещения выполнен в виде одометра.

6. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что узел пространственного сканирования выполнен в виде лазерного дальномера.

7. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен GPS-модулем и GSM-модемом.