RU2566654C2 - Устройство измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом - Google Patents
Устройство измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566654C2 RU2566654C2 RU2014103289/28A RU2014103289A RU2566654C2 RU 2566654 C2 RU2566654 C2 RU 2566654C2 RU 2014103289/28 A RU2014103289/28 A RU 2014103289/28A RU 2014103289 A RU2014103289 A RU 2014103289A RU 2566654 C2 RU2566654 C2 RU 2566654C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- rails
- forces
- strain gauge
- strain
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к метрологии и предназначено для измерения и регистрации нескольких составляющих сил взаимодействия колеса с рельсом. Устройство содержит железнодорожную колесную пару, тензорезисторы, включенные диаметрально в полумостовые тензометрические схемы и размещенные по разные стороны от оси на концентричных диаметрах внутренней стороны диска колес, тензометрические усилители, программируемый логический контроллер, датчики регистрации поперечного и углового положений колесной пары относительно рельсов, блок синхронизации, блок передачи сигналов по радиоканалу на принимающее устройство и бортовой компьютер. Полумостовые тензометрические схемы подключены к тензометрическим усилителям, выходы которых соединены с программируемым логическим контроллером, который, в свою очередь, соединен с датчиками регистрации поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов и блоком синхронизации данных поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов, а также с радиопередатчиком. Тензорезисторы расположены на концентричном диаметре внутренней стороны диска колеса по разные стороны от оси колесной пары под углами 40°÷50° по отношению к диаметральным осям диска колеса. Технический результат - повышение эффективности измерения. 4 ил.
Description
Изобретение относится к приборостроению, в частности к измерительным устройствам для измерения и регистрации нескольких составляющих сил взаимодействия колеса с рельсом.
Известно устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия колеса с рельсом, содержащее железнодорожную колесную пару, тензорезисторы, включенные диаметрально в полумостовые тензометрические схемы и размещенные по разные стороны от оси на концентрических диаметрах наружной и внутренней стороны диска колеса, тензометрические усилители, синхронизирующий и тактовый генераторы, блок управления и блок электронных ключей вертикальной и боковой сил, программируемый логический контроллер, блоки определения направления действия боковой силы, тензорезисторы внутренней стороны диска колеса установлены на одном диаметре с радиусом 0,6…0,7 радиуса диска колеса, а тензорезисторы наружной стороны диска колеса установлены на одном диаметре с радиусом 0,6…0,8 радиуса диска колеса (SU, авторское свидетельство №1312412, МПК G01L 1/22, опубл. 1987 г.).
Недостатком указанного устройства является измерение только вертикальных и боковых сил с ошибками при поперечном и угловом смещении колеса относительно рельса и невозможности измерения и регистрации продольных сил, действующих между колесом и рельсом.
Известно устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия между колесом и рельсом, принятое за прототип, содержащее железнодорожную колесную пару, тензорезисторы, включенные диаметрально в полумостовые тензометрические схемы и размещенные по разные стороны от оси на концентричных диаметрах внутренней стороны диска колес, тензометрические усилители, программируемый логический контроллер, датчики регистрации поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов, блок синхронизации, реализующий подачу импульсов для синхронизации данных поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов и вертикальных и боковых сил в момент, когда диаметральные оси с полумостовыми тензометрическими схемами для измерения вертикальных и боковых сил располагаются перпендикулярно рельсам, блок передачи сигналов по радиоканалу, связанный с блоком приемки сигналов и бортовым компьютером (RU, Патент №2441206, МПК G01L 5/16, 2012 г.).
Недостатком указанного устройства является невозможность измерения и регистрации продольных сил взаимодействия между колесом и рельсом, что снижает его технико-экономические показатели и не позволяет эффективно применять при контроле пути. Согласно [1] наиболее точно коэффициент устойчивости колес против схода с рельсов может быть определен при знании трех сил, действующих в зоне контакта колеса с рельсом: в вертикальном, поперечном и продольном направлениях.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности устройства измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом и технико-экономических показателей устройства за счет дополнительного измерения и регистрации продольных сил взаимодействия между колесом и рельсом.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом, содержащее железнодорожную колесную пару, тензорезисторы, включенные диаметрально в полумостовые тензометрические схемы и размещенные по разные стороны от оси на концентричных диаметрах внутренней стороны диска колес, тензометрические усилители, программируемый логический контроллер, датчики регистрации поперечного и углового положений колесной пары относительно рельсов, блок синхронизации, блок передачи сигналов по радиоканалу на принимающее устройство и бортовой компьютер, при этом полумостовые тензометрические схемы с тензорезисторами для измерения и регистрации вертикальных и боковых сил соединены соответственно с тензометрическими усилителями, выходы которых соединены с программируемым логическим контроллером, который, в свою очередь, соединен с датчиками регистрации поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов и блоком синхронизации данных поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов, а также с блоком передачи сигналов по радиоканалу на принимающее устройство и бортовой компьютер, дополнительно оборудовано полумостовыми тензометрическими схемами, тензометрическим усилителем и тензорезисторами, расположенными на концентричном диаметре внутренней стороны диска колеса по разные стороны от оси колесной пары под углами 40°÷50° по отношению к диаметральным осям диска колеса и включенные в полумостовые тензометрические схемы для измерения и регистрации продольных сил взаимодействия между колесом и рельсом.
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для измерения вертикальных, боковых и продольных сил взаимодействия между колесом и рельсом, на фиг. 2 - железнодорожная колесная пара с тензорезисторами, на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2, на фиг. 4 - распределение вертикальных Рв, боковых Рб, продольных Рпр сил взаимодействия между колесом и рельсом.
Устройство для измерения вертикальных, боковых и продольных сил взаимодействия между колесом и рельсом (фиг. 1-4) содержит железнодорожную колесную пару 1, тензорезисторы 2, включенные диаметрально в полумостовые тензометрические схемы 3, 4, 5, 6 для измерения и регистрации вертикальных сил Рв, полумостовые тензометрические схемы 7, 8, 9 и 10 для измерения и регистрации боковых Рб сил и полумостовые тензометрические схемы 11, 12, 13, 14 для измерения и регистрации продольных Рпр сил, размещенных по разные стороны от оси 15 на концентрических диаметрах 16, 17 и 18 внутренней стороны 19 диска 20 колес 21, тензометрические усилители 22, 23 и 24 программируемый логический контроллер 25, датчики регистрации поперечного 26 и углового 27 положения колесной пары 1 относительно рельсов 28, блок 29 синхронизации, данных поперечного и углового положения колесной пары 1 относительно рельсов 28 и вертикальных Рв, боковых Рб и продольных Рпр сил в моменты, когда диаметральные оси 30 и 31 диска 20 колеса 21 с полумостовыми тензометрическими схемами 3-14 расположены перпендикулярно рельсам 28 и блок 32 передачи сигналов по радиоканалу на принимающее устройство 33 и бортовой компьютер 34. При этом полумостовые тензометрические схемы 3÷6, 7÷10 и 11÷14 с тензорезисторами 2 соединены соответственно с тензометрическим усилителем 22, 23 и 24, выходы которых соединены с программируемым логическим контроллером 25, который, в свою очередь, соединен с датчиками регистрации поперечного 26 и углового 27 положения колесной пары 1 относительно рельсов 28 и блоком 29 синхронизации данных поперечного и углового положения колесной пары 1 относительно рельсов 28 и вертикальных Рв, боковых Рб и продольных сил Рпр, а также с блоком 32 передачи сигналов по радиоканалу на принимающее устройство 33 и бортовой компьютер 34.
Тензорезисторы 2, включенные в полумостовые тензометрические схемы 11, 12, 13 и 14 для измерения и регистрации продольных сил Рпр, расположены на концентричном диаметре 18 внутренней стороны диска 20 колеса 21 по разные стороны от оси колесной пары под углами 40°÷50° по отношению к диаметральным осям 30 и 31 диска 20 колеса 21 для измерения и регистрации продольных сил взаимодействия между колесом и рельсом.
Устройство измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом работает следующим образом.
При движении железнодорожной колесной пары 1 по рельсам 28 сигналы от тензорезисторов 2 и полумостовых тензометрических схем 3, 4, 5, 6, регистрирующих вертикальные силы Рв, полумостовых тензометрических схем 7, 8, 9, 10, регистрирующих боковые силы Рб, полумостовых тензометрических схем 11, 12, 13, 14, регистрирующих продольные силы Рпр, подключенных соответственно к выходам тензометрических усилителей 22, 23 и 24, поступают на входы программируемого логического контроллера 25. При повороте концентричных диаметров 16, 17 и 18 с полумостовыми тензометрическими схемами 3-14 внутренней стороны диска 20 колес 21 перпендикулярно к рельсам 28 на вход программируемого логического контроллера 25 поступают синхронизирующие импульсы, которые управляют его работой. По мере поступления синхронизирующих импульсов блок 29 синхронизации осуществляет последовательное подключение информационных значений сигналов вертикальных Рв, боковых Рб и продольных Рпр сил с полумостовых тензометрических схем 3-14 на регистрирующий канал тензометрических усилителей 22, 23, 24. Одновременно блок 29 синхронизации осуществляет последовательное подключение информационных значений сигналов с датчиков регистрации поперечного 26 и углового 27 положения колесной пары 1 относительно рельсов 28 в программируемый логический контроллер 25, реализующий подачу импульсов для синхронизации данных поперечного и углового положения колесной пары 1 относительно рельсов 28, вертикальных Рв, боковых Рб и продольных Рпр сил в моменты, когда диаметральные оси 30 и 31 с полумостовыми тензометрическими схемами 3-10 с тензорезисторами 2 для измерения и регистрации вертикальных Рв и боковых сил Рб и полумостовых тензометрических схем 11-14 с тензорезисторами 2, расположенными под углом 40°÷50° диаметрально осям 30 и 31 для измерения и регистрации продольных сил Рпр, располагаются перпендикулярно рельсам 28 и блок 32 передачи сигналов по радиоканалу производится с колесной пары на неподвижно установленное на раме вагона принимающее устройство 33. От принимающего устройства 33 информационные сигналы передаются на бортовой компьютер 34, установленный в вагоне-путеизмерителе, где по специализированной программе производится расчет фактических значений вертикальных Рв, боковых Рб и продольных Рпр сил с представлением данных в виде таблиц или графиков с выдачей оператору необходимой информации. С использованием специализированной программы производится корректировка зарегистрированных сил с учетом фактического положения колес 21 относительно рельса 28.
По фактическим значениям вертикальных Рв, боковых Рб, продольных Рпр сил в один и тот же момент времени определяется суммарная сила РΣ взаимодействия между колесом и рельсом.
При повороте колеса 21 на угол 90° информационные значения снимаются с полумостовых тензометрических схем 5, 6 и 9, 10 соответственно для измерения и регистрации вертикальных Рв и боковых Рб сил и с полумостовых тензометрических схем 11-14 с тензорезисторами 2, расположенных под углом 40°÷50° к диаметральным осям 30 и 31, при этом тензометрические схемы 5, 6 и 9, 10 находятся в створе диаметральной оси 31, расположенной перпендикулярно рельсам 28, при этом блок синхронизации 29 посылает синхронизирующие импульсы в программируемый логический контроллер 25 и информационные значения с датчиков регистрации поперечного 26 и углового 27 положения колесной пары 1 относительно рельса 28. Далее процесс измерения повторяется.
Введение дополнительных тензорезисторов 2, включенных в полумостовые тензометрические схемы 11, 12, 13 и 14 для измерения и регистрации продольных сил Рпр взаимодействия между колесом и рельсом, расположенных на концентричном диаметре 18 внутренней стороны диска 20 колеса 21 по разные стороны от оси колесной пары под углом 40о÷50о по отношению к диаметральным осям 30 и 31 диска 20 колеса 21, позволяет повысить эффективность устройства измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом 21 и рельсом 28 и технико-экономические показатели устройства и обеспечить его применение для контроля железнодорожного пути. Сигналы от дополнительных тензорезисторов 2, включенных в полумостовые тензометрические схемы 11, 12, 13 и 14, поступают к входам тензометрического усилителя 24, далее на входы программируемого логического контроллера 25 с информационными значениями, когда полумостовые тензометрические схемы 3, 4 и 7, 8 или 5, 6 и 9, 10 для регистрации соответственно вертикальных Рв и боковых Рб сил находятся в створах соответственно диаметральных осей 30 или 31, при этом ось 30 расположена перпендикулярно рельсам 28, а ось 31 - параллельно рельсам, далее - к блоку передачи сигналов 32 по радиоканалам на принимающее устройство 33 и бортовой компьютер 34.
Опытное устройство опробовано и показало положительные результаты.
Использованный источник
1. Черкашин Ю.М., Погорелов Д.Ю., Симонов В.А. Сравнение некоторых критериев, оценивающих опасность схода путем вползания колеса на рельс. Вестник Восточно-укр. нац. ун-та им. В. Даля. - Луганск, 2005, №8(90), 4.1. - С. 98-103.
Claims (1)
- Устройство измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом, содержащее железнодорожную колесную пару, тензорезисторы, включенные диаметрально в полумостовые тензометрические схемы и размещенные по разные стороны от оси на концентричных диаметрах внутренней стороны диска колес, тензометрические усилители, программируемый логический контроллер, датчики регистрации поперечного и углового положений колесной пары относительно рельсов, блок синхронизации, блок передачи сигналов по радиоканалу на принимающее устройство и бортовой компьютер, при этом полумостовые тензометрические схемы с тензорезисторами для измерения и регистрации вертикальных и боковых сил соединены соответственно с тензометрическими усилителями, выходы которых соединены с программируемым логическим контроллером, который, в свою очередь, соединен с датчиками регистрации поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов и блоком синхронизации данных поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов, а также с блоком передачи сигналов по радиоканалу на принимающее устройство и бортовой компьютер, отличающееся тем, что устройство дополнительно оборудовано полумостовыми тензометрическими схемами, тензометрическим усилителем и тензорезисторами, расположенными на концентричном диаметре внутренней стороны диска колеса по разные стороны от оси колесной пары под углами 40°÷50° по отношению к диаметральным осям диска колеса и включенные в полумостовые тензометрические схемы для измерения и регистрации продольных сил взаимодействия между колесом и рельсом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014103289/28A RU2566654C2 (ru) | 2014-01-31 | 2014-01-31 | Устройство измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014103289/28A RU2566654C2 (ru) | 2014-01-31 | 2014-01-31 | Устройство измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014103289A RU2014103289A (ru) | 2015-08-27 |
| RU2566654C2 true RU2566654C2 (ru) | 2015-10-27 |
Family
ID=54015261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014103289/28A RU2566654C2 (ru) | 2014-01-31 | 2014-01-31 | Устройство измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2566654C2 (ru) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1312412A1 (ru) * | 1985-05-16 | 1987-05-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта | Устройство дл измерени вертикальных и боковых сил взаимодействи между колесом и рельсом |
| DE4218929C1 (ru) * | 1992-06-10 | 1993-09-09 | Deutsche Bundesbahn, Vertreten Durch Das Bundesbahn-Zentralamt Minden (Westf.), 4950 Minden, De | |
| DE102005051498B3 (de) * | 2005-10-26 | 2007-04-26 | Deutsche Bahn Ag | Messradsatz für Schienenfahrzeuge |
| JP2007327788A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Nec San-Ei Instruments Ltd | 輪重・横圧センサとその測定方法及び輪重・横圧測定装置とその測定方法並びに脱線係数測定装置とその測定方法 |
| JP2007331492A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鉄道車両の車輪とレールとの接触位置検知方法 |
| EP2180303A2 (en) * | 2008-10-23 | 2010-04-28 | Bohumil Culek | System of measuring the power effects between vehicle wheel and rail in driving railway vehicle and method of measuring the power effects |
| EP2246681A2 (de) * | 2009-04-28 | 2010-11-03 | Deutsche Bahn AG | Vorrichtung zur Messung der zwischen Rad und Schiene auftretenden Kräfte, insbesondere Messradsatz für Schienenfahrzeuge |
| RU2441206C1 (ru) * | 2010-11-02 | 2012-01-27 | Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (ОАО "РЖД") | Устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия между колесом и рельсом |
| EP2439508A1 (de) * | 2010-10-07 | 2012-04-11 | PJ Messtechnik GmbH | Messradsatz für Schienenfahrzeuge |
-
2014
- 2014-01-31 RU RU2014103289/28A patent/RU2566654C2/ru active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1312412A1 (ru) * | 1985-05-16 | 1987-05-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта | Устройство дл измерени вертикальных и боковых сил взаимодействи между колесом и рельсом |
| DE4218929C1 (ru) * | 1992-06-10 | 1993-09-09 | Deutsche Bundesbahn, Vertreten Durch Das Bundesbahn-Zentralamt Minden (Westf.), 4950 Minden, De | |
| DE102005051498B3 (de) * | 2005-10-26 | 2007-04-26 | Deutsche Bahn Ag | Messradsatz für Schienenfahrzeuge |
| JP2007327788A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Nec San-Ei Instruments Ltd | 輪重・横圧センサとその測定方法及び輪重・横圧測定装置とその測定方法並びに脱線係数測定装置とその測定方法 |
| JP2007331492A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鉄道車両の車輪とレールとの接触位置検知方法 |
| EP2180303A2 (en) * | 2008-10-23 | 2010-04-28 | Bohumil Culek | System of measuring the power effects between vehicle wheel and rail in driving railway vehicle and method of measuring the power effects |
| EP2246681A2 (de) * | 2009-04-28 | 2010-11-03 | Deutsche Bahn AG | Vorrichtung zur Messung der zwischen Rad und Schiene auftretenden Kräfte, insbesondere Messradsatz für Schienenfahrzeuge |
| EP2439508A1 (de) * | 2010-10-07 | 2012-04-11 | PJ Messtechnik GmbH | Messradsatz für Schienenfahrzeuge |
| RU2441206C1 (ru) * | 2010-11-02 | 2012-01-27 | Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (ОАО "РЖД") | Устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия между колесом и рельсом |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А. Л. Бидуля. Геометрически-силовой метод оценки устойчивости порожних вагонов // Вагоны и вагонное хозяйство. - 2011. - N 2;. Continuous observation of wheel/rail contact forces in curved track and theoretical considerations / Matsumoto A. [etc.] // Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility. 2012. Vol. 50, P. 349-36. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014103289A (ru) | 2015-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2005265414B2 (en) | Apparatus for detecting hunting and angle of attack of a rail vehicle wheelset | |
| CN104354718B (zh) | 一种钢轨探伤机器人伺服对中装置 | |
| WO2013047388A1 (ja) | 列車制御システム | |
| BRPI0811122B8 (pt) | sistema de direcionamento e método para comboio de veículos com rodas | |
| AU6264701A (en) | Apparatus for monitoring the rails of a railway or tramway line | |
| WO2009051985A3 (en) | System and method to determine train location in a track network | |
| RU2441206C1 (ru) | Устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия между колесом и рельсом | |
| CN106225716A (zh) | 一种落轮式车轮不圆度测量装置和方法 | |
| BR102016004084A8 (pt) | Sistema para testar juntas isoladas em um sistema de via e módulo de teste | |
| CO2017009017A2 (es) | Detección de desempeño dinámico de maniobras de tren a riel | |
| RU2566654C2 (ru) | Устройство измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом | |
| CN105523183A (zh) | 一种具有飞行功能的新型隧道检测装置 | |
| RU2013147698A (ru) | Автоматизированная система оповещения о приближении подвижного состава | |
| CN106274978A (zh) | 钢轨探伤车智能化对中系统 | |
| US10525995B2 (en) | Safeguarding system for an emergency fish-plate connector | |
| WO2013146428A1 (ja) | 速度検出装置 | |
| CN104631237B (zh) | 轨道测量仪测量轮与位移传感器的串行连接结构 | |
| CN111452829A (zh) | 双向铁轨限界测量方法 | |
| FI20115111A0 (fi) | Valvontajärjestelmä ja menetelmä | |
| CN104061887B (zh) | 测量起重机轨道的检测车 | |
| CN201159640Y (zh) | 铁路车轮直径测量装置 | |
| CN203798299U (zh) | 锥齿轮配合安装校准装置 | |
| AU2017407344A8 (en) | Railroad crossing control system including constant warning time device and axcle counter system | |
| CN105091831A (zh) | 一种轨道间距动态测量装置及其测量方法 | |
| CN104911966B (zh) | 弧形铁轨的弧长测算装置 |