RU2280577C1 - Способ обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава и устройство для его реализации - Google Patents
Способ обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2280577C1 RU2280577C1 RU2004139158/11A RU2004139158A RU2280577C1 RU 2280577 C1 RU2280577 C1 RU 2280577C1 RU 2004139158/11 A RU2004139158/11 A RU 2004139158/11A RU 2004139158 A RU2004139158 A RU 2004139158A RU 2280577 C1 RU2280577 C1 RU 2280577C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- crest
- ridge
- slider
- distance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретения относятся к области рельсовых транспортных средств и касаются способа и устройства для определения ползунов на поверхности катания колеса. Облучают поверхность колеса пучком лазерных лучей. Информацию о наличии и параметрах ползуна определяют путем сравнения полученной последовательности профилей вершины гребня по изменению расстояния между вершиной гребня и верхней кромкой рельса. Устройство содержит оптические измерительные системы 1 и 2, связанные с электронным блоком обработки информации 3 и расположенные на таком расстоянии друг от друга, которое позволяет снимать профиль гребня одной и другой половины колеса. Технический результат - повышение скорости и упрощение способа измерений. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля технического состояния подвижного состава, а именно, для определения ползунов на поверхности катания колеса.
Ползун - дефект колеса, характеризующийся наличием плоского участка на поверхности катания, образовавшегося в результате скольжения колеса по рельсу, в частности, вследствие слишком сильного торможения или неотпуска ручного тормоза вагона. Ползун, имеющий величину, превышающую максимально допустимую, служит причиной обточки или замены колеса.
Известна установка для измерения отклонения колес железнодорожных транспортных средств, реализующая контактный способ определения ползунов и содержащая измерительный и защитный рельсы и платформу с установленными на ней подпружиненными датчиками, взаимодействующими с поверхностью катания колеса, и базовой линейкой, контактирующей с гребнем колеса [1]. Реализованный в установке способ определения ползунов заключается в измерении разности по высоте между вершиной гребня и несколькими точками на поверхности катания колеса, в которых определяется его профиль.
Наличие контактных датчиков со временем приводит к их износу, что снижает точность определения как самого ползуна, так и его параметров. Другим существенным недостатком является то, что контактный способ позволяет устанавливать наличие ползунов только при низкой скорости прохождения железнодорожного состава через измерительную зону, например, со скоростью прохождения стрелочного перевода.
Известно бесконтактное устройство для определения ползунов на поверхности катания железнодорожного колеса, содержащее набор измерительных модулей, расположенных вдоль рельсового полотна со стороны гребня колеса и состоящих из источников излучения, отражающих рефлекторов и приемников по числу модулей [2]. Недостатком известного устройства является то, что для идентификации ползуна, например, на колесе локомотива, необходимо большое количество измерительных модулей - свыше ста, что связано с геометрическими размерами контролируемых ползунов - протяженность ~70 мм, глубина ~1 мм. Но даже такое большое количество измерительных модулей ввиду дискретного характера собираемой информации не обеспечивает получения требуемого объема данных о профиле и размерах ползуна. Кроме того, большое количество измерительных модулей усложняет устройство, снижает надежность его работы.
В качестве прототипа заявляемого технического решения выбран способ обнаружения дефектов на поверхности катания колеса при движении рельсового подвижного состава и устройство для его реализации [3].
Указанный способ контроля поверхности катания колеса основан на освещении поверхности колеса растром из разнесенных вдоль направления движения вееров лучей, сформированных, в свою очередь, из нескольких лучей, последовательной регистрации всех отраженных лучей веера каждым из фотоприемников и определении дефектов поверхности катания колеса, в том числе ползунов, путем сравнения измеренных временных интервалов между сигналами фотоприемников с известным распределением интервалов для эталонной формы.
Устройство, реализующее указанный способ, содержит, по крайней мере, два оптических измерительных блока, установленных на измерительном рельсе и включающих источники света и фотоприемники, причем перед источниками света размещены дифракционные решетки, и электронный блок обработки сигналов.
Недостатком указанного способа и устройства является то, что для обеспечения прямого доступа к поверхности катания колеса, на котором основан способ, в рельсе необходимо выполнить прорези, снижающие его механическую прочность. Следствием такого подхода является то, что измерения - как показывает зарубежная практика использования бесконтактных средств мониторинга параметров колесных пар [4] - могут проводиться при скорости подвижного состава не более 15 км/час. Кроме того, формирование зондирующего излучения в виде растра обуславливает сложность известного способа.
Отметим также, что необходимость модификации рельса в производственных условиях российских железных дорог делает практическое использование указанного способа маловероятным.
Задача, решаемая изобретением, - повышение скорости измерений и упрощение способа.
Указанная задача решается тем, что в способе обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава, в котором облучают поверхность колеса световым излучением, получают на фотоприемном устройстве информацию о форме поверхности колеса и определяют наличие и параметры ползуна на поверхности катания, производят облучение вершины гребня параллельным лазерным пучком; информацию о поверхности колеса получают в виде последовательности профилей вершины гребня, а наличие и параметры ползуна определяют путем сравнения упомянутых профилей.
Указанная задача решается тем, что в устройство для реализации способа обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава, содержащее, по крайней мере, два оптических измерительных блока, включающих источники света и фотоприемники, и электронный блок обработки сигналов, введены датчики положения колеса; оптические измерительные блоки и источники света и фотоприемники в каждом оптическом измерительном блоке расположены вдоль рельсового полотна на расстоянии друг от друга не менее половины окружности колеса; источники света выполнены в виде источников пучка параллельных лазерных лучей и снабжены оптическими средствами формирования непрерывного зондирующего излучения с размерами в области вершины гребня, большими размеров вершины гребня, при этом источники света и фотоприемники снабжены зеркалами с механизмами перемещения.
Оптические средства формирования непрерывного зондирующего излучения в области вершины гребня могут быть выполнены в виде асферических линз.
Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 приведена структурная схема оптической измерительной системы, на фиг.2 иллюстрируется расположение основных функциональных элементов устройства, реализующего заявляемый способ, на рельсовом полотне, на фиг.3 показана картина засветки широким пучком параллельных лазерных лучей вершины гребня.
Устройство для обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава содержит две оптические измерительные системы 1 и 2, связанные с электронным блоком обработки информации 3. Измерительные системы 1 и 2 расположены между рельсами 4 вдоль рельсового полотна по ходу движения состава, на расстоянии друг от друга не менее 1,5 окружности колеса 5. В состав каждой измерительной системы 1 и 2 входят излучающий модуль 6, состоящий из лазера 7, асферических линз 8 и зеркала 9, связанного с механизмом перемещения зеркала 10, приемный модуль 11, состоящий из объектива 12, фотоприемника 13 и зеркала 14, связанного с механизмом перемещения зеркала 15, и датчики положения колеса 16-19 (в измерительной системе 1) и 20-23 (в измерительной системе 2), располагаемые между гребнем и подошвой рельса. Расстояние между зеркалами 9 и 14 в каждой измерительной системе составляет не менее 1,5 окружности колеса 5.
Оптические измерительные системы 1 и 2 служат для определения ползуна на поверхности катания одного из колес колесной пары. Аналогичные измерительные системы 24 и 25, расположенные с противоположной стороны, определяют наличие ползуна на другом колесе колесной пары.
Заявляемый способ реализуется следующим образом.
В основу определения ползуна на поверхности катания колеса положен тот факт, что в процессе эксплуатации колеса износ гребня (в частности, его вершины) отсутствует, поэтому появление ползуна соответствует увеличению расстояния между вершиной гребня и верхней кромкой рельса (или изменению расстояния от вершины гребня до некоторого опорного уровня).
В исходном положении зеркала 9 и 14 при помощи механизмов перемещения зеркал 10 и 15 находятся в крайнем нижнем положении для исключения вероятности их разрушения при прохождении железнодорожного состава. При подходе колеса 5 к измерительной зоне системы 1 (направление движения колеса показано на фиг.2 стрелкой) датчик положения колеса 16 выдает соответствующий сигнал на блок 3, включающий излучающий и приемный модули 6 и 11. Когда колесо 5 занимает положение между излучающим и приемным модулями 6 и 11, блок 3 формирует сигнал, поступающий на механизмы перемещения зеркал 10 и 15, и упомянутые механизмы поднимают зеркала 9 и 14, фиксируя их в рабочем положении. Лазер 7 генерирует пучок параллельных лучей, который посредством асферических линз 8 преобразуется в протяженное пятно круглой или прямоугольной формы и при помощи зеркала 9 проектируется в область вершины гребня колеса. Так как размеры пятна 26 в области вершины гребня выбираются больше размеров гребня - его ширины и высоты, засветка гребня широким пучком параллельных лучей приводит к тому, что гребень отбрасывает на фотоприемник 13 тень, проектируемую на поверхность фотоприемника 13 при помощи зеркала 14 и объектива 12, и на фотоприемнике 12 регистрируется профиль вершины гребня. Прохождение колесом 5 измерительной зоны системы 1 фиксируется датчиком положения колеса 18.
В процессе вращения колеса 5 и прохождения им расстояния между излучающим и приемным модулями 6 и 11 на фотоприемнике 12 регистрируется последовательность изображений профиля гребня, соответствующая половине длины окружности колеса 5.
При прохождении колесом 5 измерительной зоны системы 2 (подход колеса к измерительной зоне фиксируется датчиком 20, а прохождение зоны - датчиком 22) операции снятия профиля гребня повторяются для другой половины окружности колеса 5. Затем в блоке 3 осуществляется сравнение изображений профиля гребня, полученных для полной окружности колеса 5, и по результатам анализа этих изображений определяется наличие ползуна и его размеры - протяженность и глубина.
Устройство может работать и при движении колеса в противоположном направлении, при этом фиксация положения колеса осуществляется при помощи датчиков 23, 21, 19, 17.
По сравнению с взятыми в качестве прототипа способом и устройством заявляемое техническое решение не требует - для обнаружения ползунов - прямого доступа зондирующего излучения к поверхности катания колеса и, соответствующей модификации рельса. Это позволяет производить измерения на скорости подвижного состава ~50 км/час. Формирование зондирующего излучения в виде широкого пятна круглой или прямоугольной формы значительно проще по сравнению с формированием растра лучей в способе-прототипе.
Таким образом, поставленная задача повышения скорости измерений и упрощения способа обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава решена.
Литература
1. Патент РФ №2146630, кл. В 61 К 9/12, 2000 г.
2. Патент США №5133521, НКИ 246/169R, 1992 г.
3. Патент РФ №2122956, кл. В 61 К 9/12, 1998 г. (прототип).
4. А.З.Венедиктов. Бесконтактный контроль параметров колесных пар. Железные дороги мира, 2004 г., №10, стр.61-65.
Claims (3)
1. Способ обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава, заключающийся в облучении поверхности колеса световым излучением, получении на фотоприемнике информации о форме поверхности колеса и определении наличия и параметров ползуна на поверхности катания, отличающийся тем, что облучают вершину гребня пучком параллельных лазерных лучей; информацию о поверхности колеса получают в виде последовательности профилей вершины гребня колеса, а наличие и параметры ползуна определяют путем сравнения упомянутых профилей по изменению расстояния между вершиной гребня и верхней кромкой рельса.
2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее по крайней мере две оптические измерительные системы, включающие источники света и фотоприемники, и электронный блок управления и обработки сигналов, отличающееся тем, что в устройство введены датчики положения колеса; оптические измерительные системы расположены друг от друга на таком расстоянии, которое позволяет снимать профиль гребня одной и другой половины колеса соответственно одной и другой оптической системой; источники света выполнены в виде источников пучка параллельных лазерных лучей и снабжены оптическими средствами формирования непрерывного зондирующего излучения с размерами в области вершины гребня, большими размеров вершины гребня, при этом источники света и фотоприемники снабжены зеркалами с механизмами перемещения.
3. Устройство для реализации способа по п.2, отличающееся тем, что оптические средства формирования непрерывного зондирующего излучения в области вершины гребня выполнены в виде асферических линз.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004139158/11A RU2280577C1 (ru) | 2004-12-31 | 2004-12-31 | Способ обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава и устройство для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004139158/11A RU2280577C1 (ru) | 2004-12-31 | 2004-12-31 | Способ обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава и устройство для его реализации |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004139158A RU2004139158A (ru) | 2006-06-10 |
RU2280577C1 true RU2280577C1 (ru) | 2006-07-27 |
Family
ID=36712695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004139158/11A RU2280577C1 (ru) | 2004-12-31 | 2004-12-31 | Способ обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава и устройство для его реализации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2280577C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2663767C2 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-08-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Робототехническое средство для контроля технического состояния грузового вагона |
RU2668774C2 (ru) * | 2016-12-16 | 2018-10-02 | Александр Игоревич Долгий | Устройство определения параметров узлов подвижного состава |
-
2004
- 2004-12-31 RU RU2004139158/11A patent/RU2280577C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668774C2 (ru) * | 2016-12-16 | 2018-10-02 | Александр Игоревич Долгий | Устройство определения параметров узлов подвижного состава |
RU2663767C2 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-08-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Робототехническое средство для контроля технического состояния грузового вагона |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004139158A (ru) | 2006-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0751371B1 (en) | Installation and method for measuring rolling parameters by means of artificial vision on wheels of railway vehicles | |
EP0467984B1 (en) | A plant for track-based detection of the wheel profile of train wheels | |
JPH02232402A (ja) | レールのひずみと摩滅を無接触に測定する方法及び装置 | |
CN101666716B (zh) | 铁路机车车辆运行姿态测量方法 | |
US8925873B2 (en) | Wayside measurement of railcar wheel to rail geometry | |
JP5283548B2 (ja) | 鉄道レール締結緩み検査装置及び方法 | |
EP0007227A1 (en) | Method and apparatus for measuring the profile of an elongate surface | |
NL2016637B1 (en) | Rail profile monitoring, e.g. geometry of the frogs. | |
US20120067115A1 (en) | Method and apparatus for determining the tread depth of a vehicle tire | |
EP0869330A2 (en) | Apparatus for testing tyre tread depth | |
EP4019370A1 (en) | Monitoring a turnout of a railway or tramway line | |
RU2142892C1 (ru) | Оптоэлектронная система бесконтактного измерения в движении геометрических характеристик железнодорожной колеи. оптоэлектронный датчик бесконтактного измерения положения и износа рельса | |
CN109668515B (zh) | 列车轮对尺寸动态检测系统及检测方法 | |
KR102513815B1 (ko) | 자동화된 선로 이상 탐지 방법 및 그 장치 | |
RU2280577C1 (ru) | Способ обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава и устройство для его реализации | |
JP7453883B2 (ja) | 計測装置及び計測システム | |
KR101583274B1 (ko) | 간섭 무늬를 이용한 철도 레일의 마모 측정장치 | |
Boronahin et al. | Optical profilometers for rail track diagnostics | |
RU2268183C1 (ru) | Способ бесконтактного динамического контроля параметров колес подвижного состава | |
RU2351499C2 (ru) | Способ измерения колес рельсового транспорта и устройство для его реализации | |
FR3073806A1 (fr) | Dispositif de mesure des brosses de contact | |
KR100566497B1 (ko) | 철도 차량에 있어서의 차륜과 레일의 상대변위 측정장치 및 그 측정방법 | |
RU2794231C1 (ru) | Устройство для лазерного сканирования колесной пары движущегося локомотива | |
RU30970U1 (ru) | Устройство для бесконтактного измерения параметров колес железнодорожного транспорта | |
RU2794230C1 (ru) | Способ лазерного сканирования колесной пары движущегося локомотива |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070101 |