RU2255309C2 - Mode and a photolaser arrangement for definition of the diameter of wheel pairs of a railway mobile train - Google Patents

Mode and a photolaser arrangement for definition of the diameter of wheel pairs of a railway mobile train Download PDF

Info

Publication number
RU2255309C2
RU2255309C2 RU2003111596/28A RU2003111596A RU2255309C2 RU 2255309 C2 RU2255309 C2 RU 2255309C2 RU 2003111596/28 A RU2003111596/28 A RU 2003111596/28A RU 2003111596 A RU2003111596 A RU 2003111596A RU 2255309 C2 RU2255309 C2 RU 2255309C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wheel
diameter
measuring
photolaser
chord
Prior art date
Application number
RU2003111596/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003111596A (en
Inventor
В.Т. Данковцев (RU)
В.Т. Данковцев
В.О. Мельк (RU)
В.О. Мельк
А.С. Пимшин (RU)
А.С. Пимшин
Original Assignee
Омский государственный университет путей сообщения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Омский государственный университет путей сообщения filed Critical Омский государственный университет путей сообщения
Priority to RU2003111596/28A priority Critical patent/RU2255309C2/en
Publication of RU2003111596A publication Critical patent/RU2003111596A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2255309C2 publication Critical patent/RU2255309C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: definition of the diameter of wheel pairs.
SUBSTANCE: the mode and photolaser arrangement for definition of the diameter of wheel pairs of a railway mobile train in conditions of its moving is based on the principle of measuring with the help of a photolaser arrangement of sizes which characterize the changing of the diameter of wheel tread and a degree of deterioration(wear) of the wheel pair band and also is based on the principle of computing the diameter of the wheel according to a wheel rolling circle according to the formula characterizing the changing of the diameter depending on current meaning of a chord of the wheel tread and the magnitude of a wheel tread wear. The execution of the mode of measuring of the chord and of the wheel tread wear is made by way of using of laser sources of light installed along one side of the track, horizontal and vertical photoreceiving mould "toolbars" installed on the other side of the inset in the rail and the track. Precision of measuring of geometric sizes of the wheel pair in the range of ±0.1 mm is achieved at the expense of using of laser sources of light and of photoreceivers in the shape of the mould "toolbars".
EFFECT: increases quality of precision of measuring; using of a laser commutation system and reliability of measuring elements under any weather conditions.
4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к измерительным системам для контроля геометрических размеров цилиндрических изделий и, в частности, для определения диаметра колесных пар железнодорожного подвижного состава в условиях его движения.The invention relates to measuring systems for monitoring the geometric dimensions of cylindrical products and, in particular, for determining the diameter of wheel sets of railway rolling stock in the conditions of its movement.

Известный способ измерения диаметра колеса подвижного состава заключается в облучении поверхности катания колеса, приеме отражающего светосигнала и определении опорной точки, совпадающей с проекцией геометрического центра колеса [1]. Окончательно диаметр колеса вычисляют по измеренному расстоянию от оси расположения датчиков первого дальномерного канала до поверхности катания колеса и известным базовым размерам размещения датчиков вдоль рельса колеса. Основные недостатки такого способа заключаются в том, что просматривается низкий класс точности измерения за счет неизбежного рассеивания отраженного светового потока от поверхности бандажа колесной пары, за счет неизбежных погрешностей, возникающих при определении расстояния от оси дальномерного датчика до поверхности катания колеса и т.д. В частности, качество функционирования измерительной системы существенно будет зависеть от состояния поверхности и геометрического профиля бандажа и в значительной степени от погодных условий.A known method for measuring the diameter of a wheel of a rolling stock is to irradiate the wheel's rolling surface, receive a reflective light signal and determine a reference point that coincides with the projection of the geometric center of the wheel [1]. Finally, the diameter of the wheel is calculated from the measured distance from the axis of the sensors of the first rangefinder channel to the surface of the wheel and the known basic dimensions of the sensors along the rail of the wheel. The main disadvantages of this method are that a low class of measurement accuracy is observed due to the inevitable dispersion of the reflected light flux from the surface of the wheel pair brace, due to the inevitable errors that arise when determining the distance from the axis of the range-finding sensor to the wheel surface, etc. In particular, the quality of the functioning of the measuring system will substantially depend on the state of the surface and the geometric profile of the bandage and, to a large extent, on weather conditions.

Целью настоящего изобретения является расширение области измерения, повышение класса точности и надежности функционирования измерительной системы при любых погодных условиях.The aim of the present invention is to expand the field of measurement, improving the accuracy class and reliability of the measuring system in all weather conditions.

Поставленная цель достигается за счет использования в измерительной системе сфокусированных лазерных источников света, фотоприемных матричных “ячеек” и ограждений, исключающих попадания осадков в виде снега или дождя.This goal is achieved through the use of focused laser light sources in the measuring system, photodetector matrix "cells" and fences, eliminating the ingress of precipitation in the form of snow or rain.

Сущность способа измерения диаметра заключается в расчете диаметра колеса по кругу катания в зависимости от фиксируемой аi-й хорды на постоянном уровне от головки рельса Hi и фиксируемой hi-й высоты гребня от поверхности контактирования колесной пары с рельсом.The essence of the method of measuring the diameter is to calculate the diameter of the wheel in a rolling circle, depending on the fixed i i- th chord at a constant level from the rail head H i and the fixed h i -th height of the ridge from the contact surface of the wheel pair with the rail.

Геометрические размеры колеса и значения хорд на постоянном уровне от головки рельса наглядно представлены на фиг.1а, б. При этом текущие значения диаметров колесных пар по кругу их катания (dik) равны:The geometric dimensions of the wheel and the values of the chords at a constant level from the rail head are graphically presented in figa, b. Moreover, the current values of the diameters of the wheelsets in the circle of their skating (d ik ) are equal to:

Figure 00000002
Figure 00000002

где ai - измеряемый размер хорды на Hi-м уровне от головки рельса, мм;where a i is the measured chord size at the H i -th level from the rail head, mm;

hi - i-я высота гребня от поверхности катания колеса, мм.h i - i-th height of the ridge from the surface of the wheel, mm

По выражению (1) видно, что кроме Hi и аi необходимо в системе измерения предусматривать контроль высоты гребня (hi), которая с учетом износа (проката) бандажа (δi) равна:According to the expression (1), in addition to H i and a i, it is necessary in the measurement system to provide control of the height of the ridge (h i ), which, taking into account the wear (rolled) of the bandage (δ i ), is equal to:

Figure 00000003
Figure 00000003

где hH - номинальная высота гребня при отсутствии износа бандажа.where h H is the nominal height of the ridge in the absence of wear of the bandage.

Из уравнения (2) износ (прокат) бандажа колесной пары равен:From equation (2), the wear (rental) of the wheel pair brace is:

Figure 00000004
Figure 00000004

Таким образом, наряду с измерением диаметра dik, способ позволяет контролировать степень износа бандажа (δi).Thus, along with measuring the diameter d ik , the method allows you to control the degree of wear of the bandage (δ i ).

Известные фотооптические устройства для измерения геометрических размеров колесных пар железнодорожного подвижного состава содержат осветители, оптические линзы, преобразователи и фотоэлементы, соединенные с дешифраторами и с блоком регистрации результатов измерений [2, 3].Known photo-optical devices for measuring the geometric dimensions of wheel sets of railway rolling stock contain illuminators, optical lenses, converters and photocells connected to decoders and to a unit for recording measurement results [2, 3].

Однако, наряду с положительными достижениями в области измерительной техники известные устройства обладают недостатками, которые, как уже отмечалось, просматриваются в том, что они обладают низким классом точности измерения и низкой надежностью, зависящей от погодных условий.However, along with the positive advances in the field of measurement technology, known devices have drawbacks, which, as already noted, can be seen in the fact that they have a low class of measurement accuracy and low reliability, depending on weather conditions.

Общая компоновка фотолазерного устройства для измерения хорды ai колеса и высоты гребня hi показана на фиг.2 и 3, которая включает: рельсовую вставку 1 с технологическим окном 2, горизонтальную и вертикальную фотоприемную матричную “линейку” 3, 4, типовые фотоэлементы 5, 6 и лазерные источники света 7, 8, 9, 10, оборудованные плосковыпуклыми линзами. На фиг.2 также приведена блок-схема измерительной системы устройства, которая включает: блок питания лазерных источников света (БП), коммутирующий блок (КБ), дешифраторы (ДШ1, ДШ2), персональный компьютер (ПК) и блок регистрации результатов измерений (БР).The general arrangement of a photo-laser device for measuring wheel chords a i and ridge height h i is shown in FIGS. 2 and 3, which includes: a rail insert 1 with a technological window 2, horizontal and vertical photodetector array 3, 4, typical photocells 5, 6 and laser light sources 7, 8, 9, 10, equipped with plano-convex lenses. Figure 2 also shows a block diagram of the measuring system of the device, which includes: a power supply unit for laser light sources (BP), a switching unit (KB), decoders (DSh1, DSh2), a personal computer (PC) and a unit for recording measurement results (BR) )

На фиг.3 приведены: размеры гребня hн, hi, износ (прокат) бандажа δi, а также показано расположение лазерного источника света 10 и матричной "линейки" 4 напротив технологического окна 2 рельсовой вставки 1. В качестве дополнительного пояснения следует отметить, что для повышения класса точности предусматриваются матричные "линейки" 3, 4 с линейным шагом фотоэлементов не более 0.1 мм. Также следует отметить, что размер Hi устанавливается из условия свободности "прострела" лазерных источников света 9, 7 и 8 под рамой тележки колесных пар вагона с одной стороны путей на другую.Figure 3 shows: the dimensions of the ridge h n , h i , the wear (rental) of the bandage δ i , and also shows the location of the laser light source 10 and the matrix "line" 4 opposite the technological window 2 of the rail insert 1. As an additional explanation, it should be noted that to increase the accuracy class provides matrix "line" 3, 4 with a linear step of photocells of not more than 0.1 mm. It should also be noted that the size of H i is set from the condition of free "cross" of laser light sources 9, 7 and 8 under the frame of the cart of the wheelsets of the car from one side of the tracks to the other.

Для исключения влияния осадков в виде снега или дождя на надежность функционирования элементов измерительной системы отведенный участок пути оборудован защитой в виде перекрытия 12 и бокового ограждения 13 (см. фиг.4).To eliminate the influence of precipitation in the form of snow or rain on the reliability of the functioning of the elements of the measuring system, the designated section of the track is equipped with protection in the form of an overlap 12 and a side fence 13 (see figure 4).

Фотолазерное устройство функционирует следующим образом. Перед процессом контроля колесных пар поезда оператор включает измерительную систему и далее в автоматическом режиме производится замер высоты гребня hi и хорды аi каждой колесной пары на уровне Нi от головки рельса в следующем порядке. В момент отсечки луча света от лазерного источника 7 обеспечивается посредством коммутирующего блока КБ подключение лазерных источников 8, 9, 10 и далее в зависимости от размера хорды и высоты гребня подаются сигналы на дешифраторы ДШ1 и ДШ2. При этом величина hi фиксируется в момент минимального освещения матричной "линейки" 4. Окончательно по выражению (1) операция расчета диаметра колеса по кругу катания производится на персональном компьютере.Photolaser device operates as follows. Before the process of monitoring the wheelsets of the train, the operator turns on the measuring system and then automatically measures the height of the ridge h i and the chords a i of each wheel pair at the level N i from the rail head in the following order. At the time of cutting off the light beam from the laser source 7, the laser sources 8, 9, 10 are connected via the switching unit KB, and then, depending on the size of the chord and the height of the crest, signals are sent to the decoders DSh1 and DSh2. In this case, the value of h i is fixed at the moment of minimum illumination of the matrix "line" 4. Finally, according to expression (1), the operation of calculating the diameter of the wheel in the driving circle is performed on a personal computer.

Аналогично, по результату измерения hi также посредством ПК определяется величина износа (проката) бандажа δi.Similarly, according to the measurement result of h i , the amount of wear (rental) of the bandage δ i is also determined by the PC.

Отключение измерительной системы осуществляется автоматически посредством фотоэлемента 6 и коммутирующего блока КБ в момент отсечки гребнем колеса линейного лазерного источника света 8.The measuring system is switched off automatically by means of a photocell 6 and a switching unit KB at the moment the wheel crest cuts off the linear laser light source 8.

Геометрическое положение колесных пар в моменты измерения их хорд фотолазерным устройством показано на фиг.1, в.The geometric position of the wheelsets at the moments of measuring their chords with a photolaser device is shown in figure 1, c.

Эффективность способа и фотолазерного устройства, предназначенного для его осуществления, достигается за счет повышения класса точности измерения и надежности функционирования измерительных элементов при любых погодных условиях. В частности, за счет использования лазерных источников света и фотоприемников в виде матричных "линеек" достигается точность измерения геометрических размеров колесной пары в диапазоне ±0.1 мм.The effectiveness of the method and the photolaser device intended for its implementation is achieved by increasing the class of measurement accuracy and the reliability of the measurement elements in all weather conditions. In particular, due to the use of laser light sources and photodetectors in the form of matrix "lines", the accuracy of measuring the geometric dimensions of the wheelset in the range of ± 0.1 mm is achieved.

Эффективность способа и устройства также достигается за счет возможности измерения износа (проката) бандажей колесных пар.The effectiveness of the method and device is also achieved due to the possibility of measuring the wear (rental) of the bandages of wheelsets.

Источники информации:Sources of information:

1. Патент РФ №2124180, кл. G 01 В 11/08, 1998 г.1. RF patent №2124180, cl. G 01 B 11/08, 1998

2. А.С. СССР №156971, кл. G 01 В 07/00, 1963 г.2. A.S. USSR No. 156971, class G 01 B 07/00, 1963

3. А.С. СССР №275102, кл. В 61 К 9/12, 1970 г.3. A.S. USSR No. 275102, cl. B 61 K 9/12, 1970

Claims (4)

1. Способ определения диаметра колесных пар железнодорожного подвижного состава в условиях его движения, заключающийся в измерении фотоизмерительной системой геометрических размеров, характеризующих степень изменения диаметра колесной пары от начального базового размера, отличающийся тем, что фотоизмерительной системой, размещенной на постоянном уровне от головки рельса Hi, фиксируются текущие значения хорд ai ободов колес и также фотоизмерительной системой фиксируются высоты гребней hi от поверхности катания колеса и окончательно рассчитывают диаметр колеса по кругу катания:1. The method of determining the diameter of the wheel pairs of railway rolling stock in terms of its movement, which consists in measuring a geometric measuring size with a photo measuring system, characterizing the degree of change in the diameter of the wheel pair from the initial base size, characterized in that the photo measuring system is placed at a constant level from the rail head H i , the current values of the chords a i of the wheel rim are fixed, and also the heights of the ridges h i from the surface of the wheel are fixed by the photo-measuring system and finally calculate the diameter of the wheel in a circle:
Figure 00000005
Figure 00000005
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по разнице между hi-ой высотой гребня и начальной-базовой hH, определяют степень износа (проката) бандажа колесной пары, то есть2. The method according to claim 1, characterized in that according to the difference between the h i -th height of the ridge and the initial-base h H , the degree of wear (rolling) of the wheel pair brace is determined, that is
Figure 00000006
Figure 00000006
3. Фотолазерное устройство для определения геометрических размеров, характеризующих степень изменения диаметра колесной пары, состоящее из источников света с системой фокусировки, установленных по одну сторону вставки пути, и фотоэлементов, установленных по другую сторону вставки, которые подключены к дешифратору, персональному компьютеру и далее к регистратору результатов измерения, отличающееся тем, что фотоприемные элементы, предназначенные для измерения ai-ой хорды обода колеса и hi-ой высотой гребня, выполнены в виде матричной "линейки" с линейным шагом не более 0,1 мм, причем горизонтальная матричная "линейка" и лазерный источник, предназначенные для фиксации ai-ой хорды обода колесной пары, установлены на Hi-ом уровне от головки рельса, обеспечивающем свободность "прострела" лазерного луча света под рамой тележки колесных пар вагона с одной стороны пути на другую.3. A photolaser device for determining geometric dimensions characterizing the degree of change in the diameter of the wheelset, consisting of light sources with a focusing system installed on one side of the path insert, and photocells installed on the other side of the insert, which are connected to the decoder, personal computer, and then to registrar measurement results, characterized in that the photodetector elements for measuring a i-th chord wheel rim and h i th ridge height are formed in a matrix "l Neykov "linear step is not more than 0.1 mm, the horizontal matrix" line "and a laser source designed for fixing a i-th chord rim wheel pair are mounted on H i th level of the rail head, providing free" lumbago " a laser beam of light under the frame of the cart wheelsets of the car from one side of the path to the other. 4. Фотолазерное устройство по п.3, отличающееся тем, что введены типовые фотоэлементы и лазерные источники света, предназначенные для пуска и функционирования измерительной системы, также расположены на Hi-ом уровне от головки рельса и, в целом, отведенный участок пути, предназначенный для контроля колесных пар, защищен от внешних осадков путем его перекрытия и бокового ограждения.4. The photolaser device according to claim 3, characterized in that typical photocells and laser light sources are introduced for starting up and functioning of the measuring system, are also located at the H i level from the rail head and, in general, the designated track section, designed to control wheelsets, it is protected from external precipitation by its overlap and side fencing.
RU2003111596/28A 2003-04-21 2003-04-21 Mode and a photolaser arrangement for definition of the diameter of wheel pairs of a railway mobile train RU2255309C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111596/28A RU2255309C2 (en) 2003-04-21 2003-04-21 Mode and a photolaser arrangement for definition of the diameter of wheel pairs of a railway mobile train

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111596/28A RU2255309C2 (en) 2003-04-21 2003-04-21 Mode and a photolaser arrangement for definition of the diameter of wheel pairs of a railway mobile train

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003111596A RU2003111596A (en) 2004-10-27
RU2255309C2 true RU2255309C2 (en) 2005-06-27

Family

ID=35836901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003111596/28A RU2255309C2 (en) 2003-04-21 2003-04-21 Mode and a photolaser arrangement for definition of the diameter of wheel pairs of a railway mobile train

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2255309C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100449259C (en) * 2006-12-18 2009-01-07 杭州电子科技大学 On-line detection method and device for vehicle wheel set diameter
CN110849280A (en) * 2019-12-02 2020-02-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Wheel measuring equipment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100449259C (en) * 2006-12-18 2009-01-07 杭州电子科技大学 On-line detection method and device for vehicle wheel set diameter
CN110849280A (en) * 2019-12-02 2020-02-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Wheel measuring equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10728988B2 (en) Light emission power control apparatus and method
ES2326284T3 (en) DEVICE FOR CHECKING THE DEPTH OF THE TIRE PROFILE AND PROFILE TYPE, AND THE SPEED CLEARANCE AND LAND OF MOVING VEHICLES.
US9860962B2 (en) Light emission power control apparatus and method
JPH11503520A (en) Method and apparatus for non-contact measurement of road or rail distortion
AU2010263187A1 (en) Tilt correction system and method for rail seat abrasion
CN206249563U (en) Traffic lights regulation device and system
ES2371300T3 (en) PROCEDURE AND DEVICE FOR THE NON-CONTACT MEASUREMENT OF A DEVIATION OF THE FUNCTIONAL COMPONENTS OF A FOOTWEAR OF A MAGNETIC FUNICULAR TRAMWAY DRIVEN WITH A LINEAR MOTOR.
RU2255309C2 (en) Mode and a photolaser arrangement for definition of the diameter of wheel pairs of a railway mobile train
JP2640908B2 (en) Trolley wire wear measurement optical system
CN109668515B (en) Train wheel set size dynamic detection system and detection method
RU2430849C2 (en) Method of controlling running locomotive wheel pair wheels
JP2008254509A (en) Apparatus for detecting obstacle on railroad cross
CN110702070A (en) 2D/3D line laser measuring device for measuring tunnel section
JP3966335B2 (en) Trajectory inspection method and trajectory inspection kit
CN110146056A (en) A kind of device and method of long-range accurate measurement ground vertical displacement
CN114407968B (en) Track irregularity detection device and method for straddle type monorail travel traffic system
CN111220121A (en) Railway roadbed settlement multipoint monitoring device and method based on LED imaging
RU2003111596A (en) METHOD AND PHOTO LASER DEVICE FOR DETERMINING THE DIAMETER OF WHEEL PAIRS OF RAILWAY ROLLING STOCK
RU2351499C2 (en) Rail transport wheel measurement method and device to this end
CN201697788U (en) Detecting device for loss of important parts of vehicle pantograph
RU2393970C1 (en) Control method of wheel pairs of railway vehicles
JP2514499B2 (en) Rail clearance measurement method and rail length measurement method
RU2280577C1 (en) Method of and device for detecting defects on roll surface of train wheel
CN113445377A (en) Remote automatic measuring device for rail gauge
JP3967942B2 (en) Rail fluctuation amount measuring method, rail fluctuation amount and rail gap measuring method, and measuring device used for the measurement

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080422