RU2317561C1 - Arrangement for registering magnetic fields in rails - Google Patents
Arrangement for registering magnetic fields in rails Download PDFInfo
- Publication number
- RU2317561C1 RU2317561C1 RU2006121050/28A RU2006121050A RU2317561C1 RU 2317561 C1 RU2317561 C1 RU 2317561C1 RU 2006121050/28 A RU2006121050/28 A RU 2006121050/28A RU 2006121050 A RU2006121050 A RU 2006121050A RU 2317561 C1 RU2317561 C1 RU 2317561C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensors
- output
- magnetic induction
- input
- control
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения характеристик магнитных полей, и может быть использовано, в частности, на железнодорожном транспорте для регистрации магнитной индукции в рельсах.The invention relates to measuring equipment, namely to means for measuring the characteristics of magnetic fields, and can be used, in particular, in railway transport for recording magnetic induction in rails.
Как известно, намагниченность рельсов, уложенных в путь, приводит к появлению ложных сигналов в приемных катушках локомотивного оборудования автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН) и, как следствие, - к сбоям аппаратуры АЛСН; кроме того, она является причиной замыкания изолирующих стыков за счет притягивания и налипания различных металлических предметов и, в конечном итоге - нарушения работы рельсовых цепей.As is known, the magnetization of rails laid in the path leads to the appearance of false signals in the receiving coils of the locomotive equipment of automatic continuous locomotive signaling (ALSN) and, as a result, to failure of ALSN equipment; in addition, it is the reason for the closure of insulating joints due to the attraction and adhesion of various metal objects and, ultimately, the disruption of the rail chains.
Намагниченность рельсов возникает:The magnetization of rails occurs:
- за счет механической нагрузки на рельсы во время движения поезда;- due to the mechanical load on the rails during the movement of the train;
- за счет протекания по рельсам токов;- due to the flow of currents along the rails;
- при транспортировке рельсов на заводах при помощи электромагнитных захватов.- when transporting rails in factories using electromagnetic grippers.
Поэтому регистрация магнитных полей в железнодорожных рельсах, свидетельствующих об их намагниченности, является важной технической проблемой.Therefore, the registration of magnetic fields in railway rails, indicating their magnetization, is an important technical problem.
Известно устройство для измерения магнитной индукции на поверхности железнодорожных рельсов, основанное на использовании датчиков Холла [1]. Основной недостаток устройства связан с тем, что измерение магнитной индукции рельсов проводится в статике, при непосредственном контакте датчика с поверхностью рельса, осуществляемом оператором. Как следствие, процесс измерений на протяженном участке рельсового пути занимает очень много времени, что резко снижает возможности устройства по оперативному определению намагниченности рельсов.A device for measuring magnetic induction on the surface of railway rails, based on the use of Hall sensors [1]. The main disadvantage of the device is that the measurement of the magnetic induction of the rails is carried out in statics, with direct contact of the sensor with the surface of the rail, carried out by the operator. As a result, the measurement process over a long section of the rail track takes a very long time, which sharply reduces the device’s ability to quickly determine the magnetization of rails.
Известно устройство для регистрации магнитных полей в железнодорожных рельсах, содержащее подвижное средство, перемещающееся по рельсам, средства измерения магнитной индукции рельсов, выполненные в виде датчиков Холла и размещенные на подвижном средстве, устройство обработки информации и датчики высоты, измеряющие положение датчиков Холла относительно поверхности рельсов. Датчики Холла установлены на металлической балке [2].A device is known for recording magnetic fields in railway rails, comprising movable means moving along the rails, means for measuring the magnetic induction of rails made in the form of Hall sensors and placed on a mobile means, an information processing device and height sensors measuring the position of Hall sensors relative to the surface of the rails. Hall sensors are mounted on a metal beam [2].
Основной недостаток указанного устройства - отсутствие средств, позволяющих локализовать участок рельса, которому соответствует измеренное значение магнитной индукции. Это затрудняет анализ причин, вызвавших намагниченность рельсов, и, как следствие, их последующее устранение.The main disadvantage of this device is the lack of tools to localize the rail section, which corresponds to the measured value of the magnetic induction. This makes it difficult to analyze the causes of the magnetization of the rails, and, as a consequence, their subsequent elimination.
Известно устройство для регистрации магнитных полей в рельсах, принятое за прототип, содержащее тележку, перемещающуюся по рельсам, и размещенные на ней средства измерения магнитной индукции, выполненные в виде датчиков Холла, электронный блок обработки сигнала и датчик угла поворота, связанный с колесной парой тележки. Датчики Холла могут быть в процессе измерений ориентированы таким образом, чтобы измерять любую составляющую магнитной индукции рельсов - тангенциальную и/или нормальную к поверхности рельса. Выходные сигналы с датчиков Холла и датчика угла поворота (несущие информацию о пройденном тележкой пути) поступают на мультиплексор электронного блока. Датчики Холла установлены на балке из неферромагнитного теплопроводящего материала (алюминия), снабженной датчиком температуры и нагревателем, что позволяет поддерживать температуру балки и, соответственно, температуру датчиков Холла на уровне несколько выше температуры окружающей среды [3].A device for registering magnetic fields in rails, adopted for the prototype, containing a trolley moving along the rails, and placed on it a magnetic induction measuring device made in the form of Hall sensors, an electronic signal processing unit and a rotation angle sensor associated with the wheelset of the trolley. Hall sensors can be oriented during measurements in such a way as to measure any component of the magnetic induction of the rails - tangential and / or normal to the rail surface. The output signals from the Hall sensors and the angle sensor (carrying information about the path traveled by the trolley) are sent to the electronic unit multiplexer. Hall sensors are mounted on a beam of non-ferromagnetic heat-conducting material (aluminum), equipped with a temperature sensor and a heater, which allows maintaining the beam temperature and, accordingly, the temperature of the Hall sensors at a level slightly higher than the ambient temperature [3].
Указанное устройство-прототип имеет следующие недостатки:The specified prototype device has the following disadvantages:
- отсутствуют средства, позволяющие осуществлять оперативный контроль исправности датчиков Холла. Это снижает надежность работы устройства;- there are no tools that allow for operational monitoring of the operability of Hall sensors. This reduces the reliability of the device;
- использование нагревателя, контролирующего температуру алюминиевой балки, на которой установлены датчики Холла, усложняет устройство и повышает его энергопотребление.- the use of a heater that controls the temperature of the aluminum beam on which the Hall sensors are installed complicates the device and increases its energy consumption.
Кроме того, в указанном устройстве отсутствуют средства, регистрирующие высоту датчиков Холла относительно поверхности рельса и ее изменение в процессе измерений, что снижает точность регистрации магнитной индукции рельсов.In addition, in the specified device there are no means registering the height of the Hall sensors relative to the rail surface and its change during the measurement, which reduces the accuracy of registration of the magnetic induction of the rails.
Задача, решаемая изобретением - повышение надежности работы устройства, его упрощение и снижение энергопотребления.The problem solved by the invention is to increase the reliability of the device, its simplification and reduction of energy consumption.
Указанная задача решается тем, что устройство регистрации магнитных полей в рельсах, содержащее измерительные модули с датчиками магнитной индукции, связанные с подвижным средством и размещенные над головками рельсов, блок управления и обработки и датчик угла поворота, связанный с колесной парой подвижного средства и блоком управления и обработки, при этом датчики магнитной индукции расположены на установочном блоке, к которому подсоединен датчик температуры, снабжено датчиками высоты по числу измерительных модулей, выходы которых подсоединены к блоку управления и обработки, а каждый измерительный модуль снабжен устройством преобразования и передачи данных, входы которого соединены с выходами датчиков магнитной индукции и датчика температуры, а выход подключен к блоку управления и обработки, и устройством проверки исправности датчиков магнитной индукции.This problem is solved in that the device for recording magnetic fields in rails, comprising measuring modules with magnetic induction sensors associated with the movable means and placed above the rail heads, a control and processing unit and a rotation angle sensor associated with the wheel pair of the movable means and the control unit and processing, while the magnetic induction sensors are located on the installation unit, to which the temperature sensor is connected, equipped with height sensors according to the number of measuring modules, the outputs of which are connected to the control and processing unit, and each measuring module is equipped with a data conversion and transmission device, the inputs of which are connected to the outputs of the magnetic induction sensors and the temperature sensor, and the output is connected to the control and processing unit, and a device for checking the health of the magnetic induction sensors.
Заявляемое устройство содержит два измерительных модуля, причем каждый модуль включает три датчика магнитной индукции, ориентированные ортогонально относительно друг друга.The inventive device contains two measuring modules, each module comprising three magnetic induction sensors oriented orthogonally relative to each other.
Устройство преобразования и передачи данных включает мультиплексор, сигнальные входы которого являются входами устройства преобразования и передачи данных; аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого подключен к выходу мультиплексора; микроконтроллер, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый выход связан со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, а второй выход подключен к входу управления мультиплексора; интерфейсный узел, первый вход-выход которого подсоединен к входу-выходу микроконтроллера, а второй вход-выход является выходом устройства преобразования и передачи данных.A data conversion and transmission device includes a multiplexer, the signal inputs of which are inputs of a data conversion and transmission device; analog-to-digital Converter, the first input of which is connected to the output of the multiplexer; a microcontroller, the input of which is connected to the output of the analog-to-digital converter, the first output is connected to the second input of the analog-to-digital converter, and the second output is connected to the control input of the multiplexer; an interface node, the first input-output of which is connected to the input-output of the microcontroller, and the second input-output is the output of the data conversion and transmission device.
Устройство проверки исправности датчиков магнитной индукции выполнено в виде катушки индуктивности, подсоединенной к усилителю, связанному своим входом с третьим выходом микроконтроллера.The device for checking the health of magnetic induction sensors is made in the form of an inductor connected to an amplifier connected by its input to the third output of the microcontroller.
Установочный блок выполнен из неферромагнитного теплопроводящего материала, а датчики высоты выполнены в виде лазерных триангуляционных измерителей.The installation block is made of non-ferromagnetic heat-conducting material, and the height sensors are made in the form of laser triangulation meters.
Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 показана структурная электрическая блок-схема заявляемого устройства, на фиг.2 приведена структурная схема измерительного модуля.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows the structural electrical block diagram of the inventive device, figure 2 shows the structural diagram of the measuring module.
Устройство регистрации магнитных полей в рельсах располагается на подвижной единице (автомотрисе, вагоне-лаборатории и т.п.) и включает измерительные модули 1 и 2, датчики высоты 3 и 4, датчик угла поворота 5, счетчик пути 6, синхронизатор 7, пульт управления 8, блок управления и обработки 9, дисплей 10 и запоминающее устройство 11, состоящее из энергонезависимой памяти 12 и блока сжатия и распаковывания 13. Каждый измерительный модуль, являющийся трехкоординатным датчиком магнитной индукции, содержит три датчика магнитной индукции 14, 15 и 16, размещенные ортогонально друг относительно друга на установочном блоке 17, выполненном из неферромагнитного теплопроводящего материала (например, алюминия), и измеряющие соответственно продольную, поперечную и вертикальную составляющие магнитной индукции рельсов; датчик температуры 18, измеряющий температуру установочного блока 17 и устройство преобразования и передачи данных 19, включающее мультиплексор 20, к сигнальным входам которого, являющимся входами устройства 19, подключены выходы датчиков 14, 15, 16 и 18; аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 21, подсоединенный своим первым входом к выходу мультиплексора 20, а выходом - к входу микроконтроллера 22, первый выход которого подключен ко второму входу АЦП 21, второй выход связан с входом управления мультиплексора 20, а вход-выход подключен к первому входу-выходу интерфейсного узла 23, и устройствами проверки исправности датчиков магнитной индукции, включающими усилитель 24, вход которого связан с третьим выходом микроконтроллера 22, и катушку индуктивности 25, подсоединенную к выходу усилителя 24. Выход интерфейсного узла 23 является выходом устройства 19 и связан с блоком управления и обработки 9. Датчики 14, 15 и 16 могут быть выполнены, например, в виде датчиков Холла.The device for registering magnetic fields in rails is located on a mobile unit (railcar, laboratory car, etc.) and includes
Измерительные модули 1 и 2 установлены в плоскости колес колесной пары подвижного средства над каждым рельсом в подвагонном межосевом пространстве. Измерение высоты измерительных модулей 1 и 2 относительно головок рельсов производится соответственно при помощи размещенных в непосредственной близости от них датчиков высоты 3 и 4, при этом датчик высоты 3 жестко связан с установочным блоком измерительного модуля 1, а датчик высоты 4 - с установочным блоком измерительного модуля 2. Датчики высоты 3 и 4 могут быть выполнены, например, в виде лазерных триангуляционных измерителей. Выход датчика угла поворота 5 связан с осью колесной пары подвижного средства, а выход подсоединен к первым входам счетчика пути 6 и синхронизатора 7, вторые входы которых связаны соответственно с первым и вторым выходами пульта управления 8, третий выход которого подключен к блоку управления и обработки 9, к которому также подсоединены выходы счетчика пути 6 и синхронизатора 7.
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
Управление работой устройства осуществляется с пульта управления 8. На входы синхронизатора 7 и счетчика пути 6 поступают от датчика угла поворота 5 импульсы пропорционально пройденному подвижным средством пути. На выходе синхронизатора 7 через заданные с пульта управления 8 интервалы пути формируются импульсы синхронизации блока 9, а в счетчике пути 6 ведется подсчет поступивших с датчика 5 импульсов и формируется текущее значение пройденного подвижным средством пути. Начальное значение пути, соответствующее ординате отправной точки (в метрах или километрах) подвижного средства, устанавливается в счетчике пути 6 с пульта управления 8.The operation of the device is controlled from the control panel 8. The inputs of the synchronizer 7 and the track counter 6 receive pulses from the angle sensor 5 in proportion to the distance traveled by the moving means. At the output of the synchronizer 7, at the intervals of the path set from the control panel 8, the synchronization pulses of block 9 are generated, and the pulses received from the sensor 5 are counted in the path counter 6 and the current value of the path traveled by the mobile means is formed. The initial value of the path corresponding to the ordinate of the starting point (in meters or kilometers) of the vehicle is set in the path counter 6 from the control panel 8.
Однокоординатные датчики 14, 15, 16 измеряют магнитную индукцию в данной точке рельса. Использование трех, ортогонально ориентированных датчиков позволяет измерять результирующий вектор магнитной индукции, создаваемой намагниченным рельсом. Сигналы с датчиков 14, 15 и 16 поступают на мультиплексор 20. Переключение каналов мультиплексора 20 происходит под управлением микроконтроллера 22. По команде, получаемой с блока 9 через интерфейсный узел 23, микроконтроллер 22 через мультиплексор 20 последовательно подключает к АЦП 21 датчики 14, 15 и 16, включает АЦП 21 на преобразование, считывает полученные данные и передает их в блок 9. В блоке 9 данные измерений обрабатываются и соотносятся с текущим значением пройденного подвижным средством пути, считываемым счетчиком пути 6 отдельно для каждого рельса. Текущие результаты измерений отражаются на дисплее 10.Single-
Использование блока сжатия и распаковывания 13 позволяет увеличить продолжительность записи сигналов с датчиков 14, 15 и 16, что, в свою очередь, позволяет увеличить длительность работы заявляемого устройства за счет более эффективного использования энергонезависимой памяти 12.Using the compression and decompression unit 13 allows you to increase the recording time of signals from
Параллельно с измерениями магнитной индукции, проводимыми датчиками 14, 15 и 16, датчики высоты 3 и 4 измеряют высоту положения датчиков 14, 15 и 16 относительно головки рельса. Полученные данные поступают в блок 9, в котором производится компенсация ошибок измерения, связанных с изменением высоты положения датчиков 14, 15 и 16 относительно головки рельса в процессе измерения (например, в связи с колебаниями подвижного средства).In parallel with the measurements of magnetic induction carried out by
Расположение датчиков 14, 15 и 16 на установочном блоке, выполненном из неферромагнитного теплопроводящего материала и имеющем, например, форму куба или параллелепипеда, позволяет при помощи датчика 18 контролировать температурный режим работы датчиков 14, 15 и 16 и компенсировать - при обработке сигналов с датчиков в блоке 9 - ошибки измерений, связанные с температурными изменениями метрологических характеристик датчиков 14, 15 и 16.The location of the
Проверка исправности датчиков 14, 15, 16 производится следующим образом. Усилитель 24 создает в катушке 25 ток, приводящий к появлению «контрольного» магнитного поля, измеряемого датчиками 14, 15 и 16. Форма катушки индуктивности 25 и ее расположение в установочном блоке 17 выбираются с возможностью регистрации магнитного поля, создаваемого протекающим по катушке 25 током, каждым из датчиков 14, 15, 16. Если блок 9 фиксирует наличие «контрольного» магнитного поля в катушке 25, то это говорит об исправности датчиков 14, 15, 16, если наличие «контрольного» магнитного поля блоком 9 не фиксируется, то это говорит о неисправности датчиков 14, 15, 16.The health check of the
Введение в заявляемое устройство средств проверки исправности датчиков магнитной индукции повышает по сравнению с устройством-прототипом надежность работы заявляемого устройства, а организация связи датчика температуры с блоком управления и обработки позволяет контролировать тепловой режим работы указанных датчиков без использования нагревателя (как в устройстве-прототипе), что делает заявляемое устройство более простым и снижает его энергопотребление. Кроме того, организация связи датчика температуры с блоком управления и обработки, позволяющая исключить нагреватель установочного блока, также повышает надежность работы заявляемого устройства.The introduction into the inventive device of the means of checking the health of magnetic induction sensors increases the reliability of the inventive device compared to the prototype device, and the organization of the connection of the temperature sensor with the control and processing unit allows you to control the thermal mode of operation of these sensors without using a heater (as in the prototype device), which makes the claimed device simpler and reduces its power consumption. In addition, the organization of the connection of the temperature sensor with the control and processing unit, which allows to exclude the heater of the installation unit, also increases the reliability of the inventive device.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. М.Л.Кулиш. Измерение магнитной индукции в рельсовом стыке // Автоматика, связь, информатика. 2005 г., №11, с.15-17.1. M.L.Kulish. Measurement of magnetic induction in a rail joint // Automation, Communications, Informatics. 2005, No. 11, pp. 15-17.
2. Патент США №6549005, кл. G01N 27/83, 2003 г.2. US patent No. 6549005, CL. G01N 27/83, 2003
3. Патент США №4814705, кл. G01N 27/83, 1989 г. (прототип).3. US patent No. 4814705, CL. G01N 27/83, 1989 (prototype).
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006121050/28A RU2317561C1 (en) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Arrangement for registering magnetic fields in rails |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006121050/28A RU2317561C1 (en) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Arrangement for registering magnetic fields in rails |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2317561C1 true RU2317561C1 (en) | 2008-02-20 |
Family
ID=39267315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006121050/28A RU2317561C1 (en) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Arrangement for registering magnetic fields in rails |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2317561C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2519473C1 (en) * | 2013-02-14 | 2014-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method for measurement and control of rail track magnetisation |
| RU2746086C1 (en) * | 2020-06-18 | 2021-04-06 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method for measuring magnetic induction of an insulated rail joint and a device for its implementation |
-
2006
- 2006-06-13 RU RU2006121050/28A patent/RU2317561C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2519473C1 (en) * | 2013-02-14 | 2014-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method for measurement and control of rail track magnetisation |
| RU2746086C1 (en) * | 2020-06-18 | 2021-04-06 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method for measuring magnetic induction of an insulated rail joint and a device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6405141B1 (en) | Dynamic track stiffness measurement system and method | |
| CN105292173B (en) | A kind of automatic measurement track checking car | |
| AU2005265414B2 (en) | Apparatus for detecting hunting and angle of attack of a rail vehicle wheelset | |
| CN102060037A (en) | Online dynamic detection device of all-periphery contour dimension of locomotive wheel pair | |
| CN109229157A (en) | A kind of rolling stock positioning system | |
| CN207850304U (en) | A kind of electrification railway contact net detecting system | |
| RU2317561C1 (en) | Arrangement for registering magnetic fields in rails | |
| CN109334706A (en) | Satellite positioning and the integrated track detection car of inertial navigation | |
| CN109987116B (en) | High-temperature superconductive magnetic levitation track inspection vehicle | |
| CN109159803A (en) | A kind of rolling stock plane positioning system | |
| RU2564553C2 (en) | Method to record travel of rolling stock wheelsets and device for its realisation | |
| JP2803963B2 (en) | Measurement method for trolley wire height and deflection | |
| CN207649913U (en) | A kind of brake shoe wheel temperature rise detecting device | |
| JP2579395B2 (en) | Electric wire pole position detector | |
| Geistler et al. | Robust velocity measurement for railway applications by fusing eddy current sensor signals | |
| CN111912374A (en) | Vehicle articulation angle measuring system and method and application vehicle | |
| CN216159853U (en) | Automatic detection device for embedded magnetic suspension track power supply system | |
| JP5922954B2 (en) | Train detector | |
| US8723059B2 (en) | System and method for weighing coupled-in-motion railcars loaded with displaceable material | |
| CN207670425U (en) | A kind of railway transportation overrunning detector | |
| RU2519473C1 (en) | Method for measurement and control of rail track magnetisation | |
| CN208780139U (en) | A kind of Straddle type monorail contact net Abrasion detecting system | |
| KUSUMI et al. | Overhead contact line inspection system by rail-and-road car | |
| CN107121150B (en) | High-speed magnetic levitation track absolute mileage reading device based on giant magnetoresistance effect | |
| RU2120876C1 (en) | Ground diagnostic computing complex |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180614 |