RU2457135C2 - Rail haulage safety monitoring device - Google Patents
Rail haulage safety monitoring device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457135C2 RU2457135C2 RU2010141075/11A RU2010141075A RU2457135C2 RU 2457135 C2 RU2457135 C2 RU 2457135C2 RU 2010141075/11 A RU2010141075/11 A RU 2010141075/11A RU 2010141075 A RU2010141075 A RU 2010141075A RU 2457135 C2 RU2457135 C2 RU 2457135C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- antenna
- sleepers
- piezoelectric cell
- piezoelectric element
- Prior art date
Links
Landscapes
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к средствам контроля состояния рельсового пути и колесных пар.The invention relates to the field of railway transport, in particular to means for monitoring the condition of the rail track and wheelsets.
Известны система и способ обнаружения изменения рельсового пути или препятствия на нем (Заявка РСТ US 2006/02997720060801, М.Бартонек). Система позволяет определить способность рельсового пути обеспечивать безопасное прохождение железнодорожного состава по нему путем обнаружения изменения среды, а именно магнитного поля, вблизи рельсового пути.A known system and method for detecting changes in the rail track or obstacles on it (PCT Application US 2006/02997720060801, M. Bartonek). The system allows you to determine the ability of the rail track to ensure the safe passage of the train along it by detecting changes in the environment, namely the magnetic field, near the rail track.
Система содержит датчик для обнаружения магнитного поля вблизи пути и блок для формирования данных, характеризующих это магнитное поле, с процессором и устройством связи с локомотивом, со шлагбаумом и т.п. для сообщения о характеристиках поля и прекращения движения локомотива.The system contains a sensor for detecting a magnetic field near the path and a unit for generating data characterizing this magnetic field, with a processor and a communication device with a locomotive, with a barrier, etc. for reporting field characteristics and stopping locomotive movement.
Датчики располагаются, например, на шпале, на рельсе, вблизи рельса, в балластном материале и др.Sensors are located, for example, on a railroad tie, on a rail, near a rail, in ballast material, etc.
Датчики позволяют установить наличие постороннего предмета на рельсах также по изменению магнитного поля.Sensors allow you to establish the presence of a foreign object on the rails also by changing the magnetic field.
Недостатками известного устройства являются конструктивная сложность, ценовые характеристики и необходимость электропитания для каждого датчика.The disadvantages of the known device are the structural complexity, price characteristics and the need for power for each sensor.
Известно полностью автоматизированное многофункциональное устройство для содержания и технического обслуживания железнодорожного полотна и способ его использования (заявка на изобретение №97106809/28, 24.04.1997 г., РФ, Ульям Д.Страут (US) и др.).A fully automated multifunctional device for maintaining and maintaining a railway bed and a method for using it are known (application for invention No. 97106809/28, 04.24.1997, RF, Ulyam D. Straut (US), etc.).
Устройство включает в себя подвижную управляемую дистанционно тележку с датчиками и ремонтными модулями. Устройство обеспечивает выявление дефекта, например дефектное закрепление участка рельса к шпале.The device includes a movable remotely controlled trolley with sensors and repair modules. The device provides for the identification of a defect, for example, defective fastening of the rail to the sleepers.
Недостатком устройства является конструктивная сложность и наличие тележки, которая перекрывает рельсовый путь на время контроля и ремонта.The disadvantage of this device is the structural complexity and the presence of the trolley, which blocks the rail track for the time of inspection and repair.
Для контроля исправности колесной пары и сортировки вагонов может использоваться известная система контроля поверхности катания колеса железнодорожной колесной пары (патент на полезную модель, заявка №2009142448/22 от 18.11.2009, B61L 27/04).To control the serviceability of the wheelset and sorting the wagons, the well-known system for monitoring the rolling surface of the wheels of a railway wheelset can be used (utility model patent, application No. 2009142448/22 of 11/18/2009, B61L 27/04).
Система содержит датчики динамических нагрузок, выполненные в виде волоконно-оптических датчиков давления, закрепленных на рельсе на измерительном участке пути в зоне контроля, блок идентификации вагона, блок ввода, обработки и хранения информации, блок принятия решений и блок электропитания, соединенные посредством проводной связи между собой и с персональным компьютером диспетчера.The system contains dynamic load sensors made in the form of fiber-optic pressure sensors mounted on a rail on the measuring section of the track in the control zone, a wagon identification unit, an input, processing and storage unit for information, a decision-making unit and an electric power unit connected via a wired connection between yourself and with the personal computer of the dispatcher.
К недостаткам системы относится необходимость стационарного электропитания в зоне контроля и невозможность контроля рельса и колесной пары на всем пути следования вагона.The disadvantages of the system include the need for stationary power supply in the control zone and the inability to control the rail and wheelset along the entire route of the car.
Известен акустический способ обнаружения неисправности рельсового пути, возникающей при трещинообразовании, в процессе движения состава по железной дороге, при котором в рельсы передают акустический сигнал, принимают отраженный сигнал и по времени распространения акустических сигналов к месту неисправности и обратно определяют его координату, отраженный сигнал принимают пьезоэлектрическими преобразователями акустических колебаний в электрические сигналы, установленными на подшипниках, надетых на вал колесной пары, при этом передачу и прием акустических сигналов осуществляют попеременно (патент РФ №2126339, Коган Ф.И. и др., БИ №5, 20.02.99).There is an acoustic method for detecting a rail track malfunction arising from crack formation during the movement of a train along a railway, in which an acoustic signal is transmitted to the rails, a reflected signal is received, and its coordinate is determined from the propagation time of the acoustic signals to the fault location, and the reflected signal is received by piezoelectric transducers of acoustic vibrations into electrical signals mounted on bearings mounted on a shaft of a pair of wheels, while before chu and receiving acoustic signals are alternately (RF patent №2126339, FI Kogan et al., BE №5, 20.02.99).
К недостаткам известного способа следует отнести необходимость подачи в рельсы акустических колебаний, что обуславливает наличие акустического генератора и стационарного электропитания и, во-вторых, акустические колебания в рельсе возникают (стр.7 описания известного изобретения) в процессе возникновения и развития трещины, то есть не фиксируется факт наличия имеющейся трещины.The disadvantages of this method include the need for feeding into the rails of acoustic vibrations, which leads to the presence of an acoustic generator and stationary power supply and, secondly, acoustic vibrations in the rail arise (page 7 of the description of the known invention) in the process of occurrence and development of a crack, i.e. the fact of the presence of an existing crack is recorded.
Известно устройство для передачи информации с пути на локомотив (патент РФ №1792859 А1, В.Ф.Беляев и др., B61L 23/06, БИ №5, 07.09.93).A device is known for transmitting information from the path to a locomotive (RF patent No. 1792859 A1, V.F. Belyaev et al., B61L 23/06, BI No. 5, 09/07/93).
Устройство содержит датчики о состоянии пути, блок формирования информативной посылки, линию связи, приемник информации, стационарную радиостанцию, блок управления и блок сигнала тревоги.The device contains sensors about the state of the track, a block for generating an informative package, a communication line, an information receiver, a stationary radio station, a control unit, and an alarm block.
Недостатком устройства является необходимость в линии связи и стационарной подводке электропитания к датчикам или установке автономного питания для каждого датчика, что определяет сложность устройства и его высокую стоимость.The disadvantage of this device is the need for a communication line and a stationary wiring of power to the sensors or the installation of an autonomous power supply for each sensor, which determines the complexity of the device and its high cost.
Известно техническое решение создания автономного пункта счета осей (железнодорожного состава), установленного под рельс (RU №65849, Трифонов А.К. и др., B61L 25/00, 27.08.2007)A technical solution is known for creating an autonomous axle counting station (train) installed under the rail (RU No. 65849, A. Trifonov et al., B61L 25/00, 08/27/2007)
С одной стороны он крепится к подошве рельса, а другая сторона заглубляется и якорится в грунт железнодорожного полотна. Пункт счета осей имеет встроенный пьезогенератор и накопитель электроэнергии для своей работы за счет прогиба рельса и контроллер обмена данными с сетевым трансивером.On the one hand, it is attached to the sole of the rail, and the other side is deepened and anchored into the ground of the railroad track. The axis counting station has a built-in piezoelectric generator and an energy storage device for its operation due to rail deflection and a data exchange controller with a network transceiver.
Недостатками известного устройства является невозможность мониторинга рельса и поезда, а также сплошность установки автономного пункта на больших расстояниях железнодорожных путей из-за необходимости демонтажа рельс.The disadvantages of the known device is the inability to monitor the rail and train, as well as the continuity of the installation of an autonomous point at large distances of railway lines due to the need to dismantle the rails.
Наиболее близким по назначению и конструкции к заявленному является известная система мониторинга рельса и поезда (патент RU №2365517, Дейвенпорт Д.М и др., B61L 1/06, 27.08.2009) для определения по меньшей мере одного параметра, относящегося к поезду, проходящему по рельсовому пути.The closest in purpose and design to the claimed one is the well-known rail and train monitoring system (patent RU No. 2365517, Davenport D.M. et al., B61L 1/06, 08/27/2009) for determining at least one parameter related to the train, passing along the rail track.
Система содержит датчик, связанный с местом обнаружения и предназначенный для обнаружения акустических сигналов в месте обнаружения на рельсовом пути, и процессор, соединенный с датчиком и предназначенный для анализа спектра акустических сигналов в рельсовом пути, распространяемых поездом.The system comprises a sensor associated with the detection location and designed to detect acoustic signals at the detection location on the rail, and a processor coupled to the sensor for analyzing the spectrum of acoustic signals on the rail distributed by the train.
Недостатком известного устройства является необходимость подводки стационарного электропитания датчика контроля рельса и поезда и анализатора частотного шума от идущего состава, а также электрической связи между ними.A disadvantage of the known device is the need for a stationary power supply of the rail and train monitoring sensor and the frequency noise analyzer from the running train, as well as the electrical connection between them.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого устройства, заключается в упрощении конструкции и снижении себестоимости устройства для контроля исправности рельса и его крепления, а также колесной пары в процессе движения железнодорожного состава.The technical result obtained by the implementation of the proposed device is to simplify the design and reduce the cost of the device for monitoring the health of the rail and its fastening, as well as the wheelset during the movement of the train.
Указанный результат достигается за счет того, что в устройстве для контроля безопасности железнодорожной транспортировки, содержащем датчик состояния железнодорожного пути и колесной пары за счет анализа спектра акустических сигналов в рельсовом пути, распространяемых поездом, включающий в себя анализатор спектра, блок формирования сигнала с антенной и пьезоэлемент с накопителем, преобразующий механические воздействия рельса в электрическую энергию для электропитания анализатора спектра, блока формирования сигнала и антенны, пьезоэлемент, вырабатывающий электроэнергию при воздействии на него шпалы или рельса, расположен под шпалами или в шпалах, установленными под концевыми участками рельс, там же в модульном исполнении с пьезоэлементом и связанные с ним электрически расположены накопитель электроэнергии, анализатор спектра и блок формирования сигнала с антенной, а приемник сигнала, снабженный указателем тревоги, расположен или на объекте рельсового пути, например на промежуточной опоре, или на локомотиве с возможностью передачи информации о неисправности диспетчеру.This result is achieved due to the fact that in the device for monitoring the safety of railway transportation containing a sensor of the state of the railway track and the wheelset by analyzing the spectrum of acoustic signals in the rail track distributed by the train, including a spectrum analyzer, a signal conditioning unit with an antenna and a piezoelectric element with a drive that converts the mechanical effects of the rail into electrical energy for powering the spectrum analyzer, signal conditioning unit and antenna, piezo an element that generates electricity when exposed to sleepers or rail, is located under the sleepers or in sleepers installed under the end sections of the rail, there is also a modular design with a piezoelectric element and the electric power storage device, a spectrum analyzer and a signal conditioning unit with an antenna are electrically connected to it, and the signal receiver, equipped with an alarm indicator, is located either on the rail track object, for example, on an intermediate support, or on a locomotive with the possibility of transmitting information about a malfunction petcher.
Схема устройства показана на фигуре 1.The device diagram is shown in figure 1.
Устройство содержит датчик, вырабатывающий электроэнергию 1, накопитель электроэнергии - аккумулятор 2, анализатор частотного спектра 3, блок формирования сигнала 4, излучающую антенну 5 и приемник сигнала 6 с указателем тревоги 7.The device contains a sensor that generates electricity 1, the energy storage device is a battery 2, a frequency spectrum analyzer 3, a signal conditioning unit 4, a radiating antenna 5 and a signal receiver 6 with an alarm indicator 7.
Части устройства 1, 2, 3, 4 и 5 электрически соединены между собой, конструктивно объединены и располагаются под шпалами 8 или в шпалах 8 на уровне их поверхностей под концами рельс 9 с возможностью механического воздействия шпалы 8 или рельса 9 на пьезоэлемент датчика 1.Parts of the device 1, 2, 3, 4 and 5 are electrically interconnected, structurally combined and are located under the sleepers 8 or in sleepers 8 at the level of their surfaces under the ends of the rail 9 with the possibility of mechanical action of the sleepers 8 or rail 9 on the piezoelectric element of the sensor 1.
Работа устройства происходит следующим образом.The operation of the device is as follows.
В ближайшие к концам рельс шпалы 8 устанавливается датчик 1, накопитель энергии 2, анализатор спектра 3, блок формирования сигнала 4 и излучающая антенна 5. Датчик 1 устанавливается в верхней части шпалы с возможностью воздействия на него рельса. Затем шпалы сверху прижимаются рельсом 9, который крепится через накладки к шпалам 8 с помощью костыля. Во время движения локомотива по участкам пути, на которых для контроля безопасности движения установлены указанные модули, колесные пары состава механически воздействуют на рельс 9, рельс в свою очередь воздействуют на пьезоэлемент датчика 1, который преобразует механические воздействия в электрическую энергию. В результате вырабатываются импульсы электроэнергии, поступающие в накопитель 2, и обеспечивается электропитание анализатора спектра 3, блока формирования 4 и антенны 5.A sensor 1, an energy storage device 2, a spectrum analyzer 3, a signal conditioning unit 4 and a radiating antenna 5 are installed at the ends of the sleepers 8 rail closest to the ends of the rail. Sensor 1 is installed in the upper part of the sleepers with the possibility of a rail acting on it. Then the sleepers from above are pressed against the rail 9, which is attached through the lining to the sleepers 8 using a crutch. While the locomotive is moving along sections of the track on which these modules are installed to control traffic safety, the wheelset of the train mechanically acts on the rail 9, the rail, in turn, acts on the piezoelectric element of the sensor 1, which converts mechanical stresses into electrical energy. As a result, pulses of electricity are generated that enter the drive 2, and power is supplied to the spectrum analyzer 3, the forming unit 4, and the antenna 5.
Работа устройства при установке модуля с датчиком 1 под шпалой с возможностью воздействия шпалы на пьезоэлемент происходит аналогично. При исправном рельсе, не имеющем трещин и нормально закрепленном на шпале, при исправных колесах колесных пар локомотива и вагонов частотный спектр шума от идущего состава имеет определенные частотные характеристики, обычно равномерно монотонные. Анализатор спектра 3 фиксирует спектр шума в штатном режиме движения.The operation of the device when installing the module with the sensor 1 under the sleepers with the possibility of the effects of sleepers on the piezoelectric element is similar. With a serviceable rail that does not have cracks and is normally mounted on a railroad tie, with serviceable wheels of locomotive wheelsets and wagons, the frequency spectrum of noise from the running train has certain frequency characteristics, usually uniformly monotonous. Spectrum analyzer 3 captures the noise spectrum in normal motion mode.
При наличии трещин в рельсах и колесах, при разболтанном, неисправном креплении рельса к шпале спектр шума специфически изменяется и анализатор вырабатывает и подает сигнал отклонения от штатного режима в блок формирования 4, который в зависимости от параметров сигнала анализатора формирует управляющий сигнал, поступающий через антенну 5 по дистанционной беспроводной связи, например по блейтузу, на приемник 6, расположенный на локомотиве или на объекте рельсового пути, например на промежуточной опоре, и на указатель тревоги 7 для последующей реакции машиниста или соответствующих дорожных служб.In the presence of cracks in the rails and wheels, with a loose, faulty fastening of the rail to the railroad tie, the noise spectrum specifically changes and the analyzer generates and sends a deviation signal from the normal mode to the generating unit 4, which, depending on the parameters of the analyzer signal, generates a control signal coming through the antenna 5 via remote wireless communication, for example via a bluetooth, to a receiver 6 located on a locomotive or on an object of a rail track, for example, on an intermediate support, and to an alarm indicator 7 for subsequent boiling reaction driver or corresponding road services.
При электрофикации железных дорог торцы рельс сшиваются толстым проволочным жгутом петли заземления, а при сооружении скоростного пути межрельсовые стыки сшиваются железными планками для создания «бархатного пути». При этом рельсы хорошо проводят акустические колебания на большом расстоянии и применение предлагаемого устройства позволит заблаговременно выявить неисправность и предотвратить аварию железнодорожного состава.During the electrification of railways, the ends of the rails are sewn together with a thick wire harness of the ground loop, and during the construction of the high-speed track, rail joints are sewn together with iron strips to create a “velvet track”. At the same time, the rails conduct acoustic vibrations well over a long distance and the use of the proposed device will allow in advance to identify a malfunction and prevent a train accident.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010141075/11A RU2457135C2 (en) | 2010-12-03 | 2010-12-03 | Rail haulage safety monitoring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010141075/11A RU2457135C2 (en) | 2010-12-03 | 2010-12-03 | Rail haulage safety monitoring device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010141075A RU2010141075A (en) | 2012-06-10 |
RU2457135C2 true RU2457135C2 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=46679346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010141075/11A RU2457135C2 (en) | 2010-12-03 | 2010-12-03 | Rail haulage safety monitoring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2457135C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2583988C1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-05-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Device for automatic traffic control |
RU192859U1 (en) * | 2019-06-17 | 2019-10-03 | ФГБОУ ВО " Омский государственный университет путей сообщения" | Device for monitoring the technical condition of rolling stock trolleys |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5265831A (en) * | 1990-01-12 | 1993-11-30 | Bruno Muller | Arrangement for detecting an object by means of sound conducted through a solid body and method of using such arrangement |
RU65849U1 (en) * | 2006-10-30 | 2007-08-27 | Анатолий Константинович Трифонов | AUTONOMOUS AXIS ACCOUNT ITEM |
RU2006134777A (en) * | 2006-10-02 | 2008-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Завод "Автоприбор" (RU) | INFORMATION COLLECTION AND TRANSMISSION SYSTEM RELATING TO A MOVING VEHICLE |
RU2365517C2 (en) * | 2003-06-27 | 2009-08-27 | Дженерал Электрик Компани | Rail and train monitoring system and method thereof |
-
2010
- 2010-12-03 RU RU2010141075/11A patent/RU2457135C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5265831A (en) * | 1990-01-12 | 1993-11-30 | Bruno Muller | Arrangement for detecting an object by means of sound conducted through a solid body and method of using such arrangement |
RU2365517C2 (en) * | 2003-06-27 | 2009-08-27 | Дженерал Электрик Компани | Rail and train monitoring system and method thereof |
RU2006134777A (en) * | 2006-10-02 | 2008-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Завод "Автоприбор" (RU) | INFORMATION COLLECTION AND TRANSMISSION SYSTEM RELATING TO A MOVING VEHICLE |
RU65849U1 (en) * | 2006-10-30 | 2007-08-27 | Анатолий Константинович Трифонов | AUTONOMOUS AXIS ACCOUNT ITEM |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2583988C1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-05-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Device for automatic traffic control |
RU192859U1 (en) * | 2019-06-17 | 2019-10-03 | ФГБОУ ВО " Омский государственный университет путей сообщения" | Device for monitoring the technical condition of rolling stock trolleys |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010141075A (en) | 2012-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bernal et al. | Onboard condition monitoring sensors, systems and techniques for freight railway vehicles: a review | |
Hodge et al. | Wireless sensor networks for condition monitoring in the railway industry: A survey | |
US7213789B1 (en) | System for detection of defects in railroad car wheels | |
AU2013299501B2 (en) | Route examining system and method | |
AU2017276277B2 (en) | Vehicle mounted monitoring system | |
US9481384B2 (en) | Route examining system and method | |
NL2007315C2 (en) | Method for detection of a flaw or flaws in a railway track, and a rail vehicle to be used in such a method. | |
US9682716B2 (en) | Route examining system and method | |
CN103693072B (en) | Metal magnetic memory Railroad's Temperature Stress detecting device | |
WO2019185873A1 (en) | System and method for detecting and associating railway related data | |
CN103149568A (en) | Radar-imaging-based wobbling state monitoring system for overhead line system | |
US20160244078A1 (en) | Route examining system | |
CN203544024U (en) | Steel rail temperature stress detection apparatus via metal magnetic memory technology | |
CN101121411A (en) | Vehicle for detecting and observing railway track and its application in safety running on railway | |
AU2015201894B2 (en) | Route examining system and method | |
RU2457135C2 (en) | Rail haulage safety monitoring device | |
KR101288608B1 (en) | Multi-Function Inspection Device Of Train and Railroad Using Power Generators Including A Piezoelectric | |
CN105818822B (en) | Monitor the devices and methods therefor of Railroad's Temperature Stress in real time based on laser-ultrasound method | |
Lu et al. | Intelligent Transportation systems approach to railroad infrastructure performance evaluation: track surface abnormality identification with smartphone-based App | |
RU2671796C1 (en) | System of distributed control of railway for high-speed movement | |
KR101249946B1 (en) | A railroad round car and the railroad check system using the same | |
US11400964B2 (en) | Route examining system and method | |
CN112004734A (en) | System and method for extracting and processing orbit-related data | |
KR20190113212A (en) | Smart Sleeper with function of Damage Evaluation for Railway Line | |
CN105730471B (en) | Flexible wheel base beam car wheel and rail relativeness monitoring device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121204 |