RU2582761C1 - Automated system for measuring dynamic characteristics and detection of cars with negative dynamics - Google Patents

Automated system for measuring dynamic characteristics and detection of cars with negative dynamics Download PDF

Info

Publication number
RU2582761C1
RU2582761C1 RU2015117567/11A RU2015117567A RU2582761C1 RU 2582761 C1 RU2582761 C1 RU 2582761C1 RU 2015117567/11 A RU2015117567/11 A RU 2015117567/11A RU 2015117567 A RU2015117567 A RU 2015117567A RU 2582761 C1 RU2582761 C1 RU 2582761C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensors
wheel
cars
unit
rail
Prior art date
Application number
RU2015117567/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Николаевич Юрин
Владимир Михайлович Стельмах
Валерий Анатольевич Ярощук
Владимир Николаевич Пистерев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Кордон-Сервис"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Кордон-Сервис" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Кордон-Сервис"
Priority to RU2015117567/11A priority Critical patent/RU2582761C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2582761C1 publication Critical patent/RU2582761C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/12—Measuring or surveying wheel-rims
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/08—Railway vehicles

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to automated systems for measuring dynamic characteristics of cars. Automated system for measuring dynamic characteristics and detection of cars with negative dynamics has a unit of laser markers which measure using a video camera and lasers position car board and selecting a frame with onboard number, set of three component combined sensors arranged in pairs opposite each other on each rail, including inductive sensor, recording passage railway car wheel, accelerometer to measure level of impact of wheel in three-dimensional space, and gyroscope determining offset value of rail. Automated system also comprises a multichannel digital recorder data received from sensors and video cameras connected by communication lines, equipped with protection from powerful electric discharges, and having optoelectronic isolation timed controller preliminary processing measurement results and generating control signals, required for operation of the system. Controller counts number of axles in extending part and preliminary identification of types of rolling units.
EFFECT: broader functional capabilities, higher safety of train movement.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к автоматизированным системам, предназначенным для измерения динамических характеристик вагонов и повышения безопасности движения поездов.The invention relates to railway transport, and in particular to automated systems designed to measure the dynamic characteristics of cars and improve the safety of train traffic.

Современные технологии и средства обеспечения безопасности движения поездов («Прогрессивные технологии обеспечения безопасности движения поездов и сохранности перевозимых грузов», В.А. Гапанович, И.И. Галиев, Ю.И. Матяш, В.П. Клюква, М, 2008. - 220 с.) создают условия по предупреждению аварийных ситуаций, однако вследствие высокой стоимости систем по предупреждению аварийных ситуаций усматривается дальнейшее их усовершенствование технической и экономической эффективности их использования.Modern technologies and means of ensuring the safety of train traffic (“Advanced technologies for ensuring the safety of train traffic and the safety of transported goods”, V. A. Gapanovich, I. I. Galiev, Yu. I. Matyash, V. P. Klyukva, M, 2008. - 220 p.) Create conditions for the prevention of emergency situations, however, due to the high cost of emergency prevention systems, they are seen to further improve the technical and economic efficiency of their use.

Известно устройство автоматического дистанционного обнаружения рельсовых транспортных средств с отрицательной динамикой в процессе их эксплуатации (RU, №45976, МПК B61K 9/00, 2005), которое содержит блок лазерных маркеров, состоящий из двух установленных на базовом расстоянии лазеров, оптические оси которых направлены встречно и под углом к поверхности объекта, цифровую телекамеру, установленную посредине между лазерами перпендикулярно поверхности объекта, блок запуска с датчиком положения колеса, блок синхронизации, блок подсчета осей и вагонов и программно управляемый блок управления, обработки информации и индикации. Блок запуска соединен по входу с устройством подсчета осей и вагонов, а по выходам - с блоком лазерных маркеров и блоком синхронизации. Первый выход блока синхронизации соединен с телекамерой и вторым входом блока лазерных маркеров, а второй - с устройством подсчета осей и вагонов. Выход устройства подсчета осей и вагонов соединен с первым входом блока обработки, ко второму входу которого подсоединен выход телекамеры. Устройство полностью автоматизировано и позволяет измерять динамические характеристики (величину поперечных перемещений, углы боковых и продольных качаний) кузовов транспортных средств, входящих в состав движущегося поезда, но характеризуется ограниченным количеством измеряемых динамических характеристик.A device for automatic remote detection of rail vehicles with negative dynamics during their operation (RU, No. 45976, IPC B61K 9/00, 2005), which contains a block of laser markers, consisting of two lasers installed at the base distance, the optical axes of which are directed opposite and at an angle to the surface of the object, a digital television camera mounted in the middle between the lasers perpendicular to the surface of the object, a trigger unit with a wheel position sensor, a synchronization unit, an axle and wagon counting unit s and a programmable control unit, an information processing and display. The launch unit is connected at the input to the axle and carriage counting device, and at the outputs, to the laser marker unit and the synchronization unit. The first output of the synchronization unit is connected to the camera and the second input of the laser marker unit, and the second to the axle and wagon counting device. The output of the axle and carriage counting device is connected to the first input of the processing unit, to the second input of which the camera output is connected. The device is fully automated and allows you to measure dynamic characteristics (the value of lateral movements, angles of lateral and longitudinal swings) of vehicle bodies that are part of a moving train, but is characterized by a limited number of measured dynamic characteristics.

Известна система контроля поверхности катания колеса железнодорожной колесной пары (RU, №92840, МПК B61K 9/00, 2010), для автоматического контроля технического состояния рельсового подвижного состава в процессе его эксплуатации. Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации системы контроля с сохранением высокой достоверности диагностики поверхности катания колеса движущегося поезда за счет использования датчиков динамических нагрузок, устойчивых к ударным нагрузкам, а также возможность определения дефектного колеса конкретного вагона. Это достигается тем, что датчики динамических нагрузок выполнены в виде волоконно-оптических датчиков давления, размещенных на измерительном участке пути длиной не меньше длины окружности колеса между шпалой и рельсом по разные стороны пути, датчики зоны контроля расположены вдоль рельса в начале и в конце измерительного участка и соединены через блок сопряжения с входом включения блока питания, а также с входами счетчика колесных пар и блока вычисления скорости движения поезда. Датчики температуры установлены по обе стороны пути на глубине уровня подошвы шпалы. Блок сравнения входами подключен к выходам датчиков температур и блока эталонных значений температур, а выход - к входу блока корректировки, выходы которого подключены к входам блока обработки, а другие входы - к выходам преобразователя, входами подключенного к выходным концам волоконно-оптических датчиков, входные концы которых соединены с источником оптического излучения. Блок вычисления динамического коэффициента, выходом подключенный ко второму информационному входу блока принятия решений. Блок выделения динамической составляющей усилий и блок выделения статической составляющей усилий, включенные между выходом блока обработки и входами блока вычисления динамического коэффициента. При этом выходы счетчика колесных пар и блока идентификации вагонов подключены к третьему и четвертому информационным входам блока принятия решений, соответствующие входы/выходы которого соединены с выходами/входами блока хранения информации, а другие выходы - соответственно с блоком индикации, блоком корректировки и посредством канала связи с персональным компьютером автоматизированного рабочего места работника диспетчерского центра.A known system for monitoring the rolling surface of a wheel of a railway wheelset (RU, No. 92840, IPC B61K 9/00, 2010), for automatically monitoring the technical condition of a rail rolling stock during its operation. The technical result is to increase the reliability of the monitoring system while maintaining the high reliability of the diagnosis of the rolling surface of the wheels of a moving train through the use of dynamic load sensors that are resistant to shock loads, as well as the ability to determine the defective wheels of a particular car. This is achieved by the fact that the dynamic load sensors are made in the form of fiber-optic pressure sensors located on the measuring section of the track with a length not less than the circumference of the wheel between the tie and the rail on opposite sides of the track, the sensors of the control zone are located along the rail at the beginning and at the end of the measuring section and are connected through the interface unit to the input of the power supply, as well as to the inputs of the wheelset counter and the train speed calculation unit. Temperature sensors are installed on both sides of the track at a depth of the level of the base of the sleepers. The input comparison unit is connected to the outputs of the temperature sensors and the reference temperature values unit, and the output to the input of the correction unit, the outputs of which are connected to the inputs of the processing unit, and the other inputs to the outputs of the converter connected to the output ends of the fiber-optic sensors, input ends which are connected to a source of optical radiation. The dynamic coefficient calculation unit, output connected to the second information input of the decision unit. The unit for allocating the dynamic component of efforts and the unit for allocating the static component of efforts included between the output of the processing unit and the inputs of the unit for calculating the dynamic coefficient. In this case, the outputs of the wheelset counter and the car identification block are connected to the third and fourth information inputs of the decision block, the corresponding inputs / outputs of which are connected to the outputs / inputs of the information storage unit, and the other outputs, respectively, with the display unit, the correction unit, and via the communication channel with a personal computer of the workstation of a dispatch center employee.

Однако в данном случае ограничено количество измеряемых динамических характеристик, а волоконно-измерительные датчики быстро выходят из строя, что снижает надежность системы.However, in this case, the number of measured dynamic characteristics is limited, and fiber-measuring sensors quickly fail, which reduces the reliability of the system.

Известна (RU, №2392149, МПК B61K 9/00, 2010) система предупреждения аварии состава, содержащая размещенные около железнодорожных путей пункты считывания информации, соединенные через линию связи с ЭВМ оператора системы автоматической идентификации и формирования модели состава, которая соединена через линию связи с ЭВМ диспетчера станции. На подвижных единицах размещены электронные кодовые датчики с идентификационными номерами и электронные кодовые датчики буксовых узлов с индивидуальными идентификационными номерами, и блоки измерительных физических характеристик буксовых узлов, выходы которых соединены с управляющими входами электронных кодовых датчиков буксовых узлов. На локомотиве размещена система автоведения состава, включающая в себя ЭВМ с визуализатором обстановки и устройством служебного торможения, блок сравнения идентификационных номеров, запоминающее устройство идентификационной модели состава и сигнализатор аварийной ситуации, радиомодем, который через радиоканал связан с радиомодемом на станции, соединенным с выходом ЭВМ диспетчера станции, снабженной запоминающим устройством для хранения идентификационных моделей и устройством записи-считывания. Буксовые узлы подвижных единиц и локомотива снабжены первыми и вторыми модулями приемопередатчиков, порты которых соединены между собой и с выходом блока датчиков физических характеристик буксовых узлов. Вторые модули приемопередатчиков на каждой подвижной единице и локомотиве локальной сетью маломощной радиосвязи связаны с датчиками физических характеристик, размещенными вне буксовых узлов. Первые модули приемопередатчиков связаны через локальные сети и маломощной радиосвязи соответственно левой и правой сторонами поезда. Основные и резервные модули приемопередатчиков на локомотиве соединены через CAN интерфейс с системой автоведения состава и с каждым из двух дублированных центральных модулей обработки информации комплексного локомотивного устройства безопасности, выход которого соединен с устройством экстренного торможения.Known (RU, No. 2392149, IPC B61K 9/00, 2010) is a train accident warning system containing information reading points located near the railway lines connected via a communication line to a computer of an operator of an automatic identification system and forming a train model, which is connected via a communication line to Station manager computer. On mobile units there are electronic code sensors with identification numbers and electronic code sensors for axle boxes with individual identification numbers, and blocks for measuring physical characteristics of axle boxes, the outputs of which are connected to the control inputs of electronic code sensors for axle boxes. The locomotive is equipped with an automatic driving system, which includes a computer with a visualizer of the situation and a service braking device, an identification number comparison unit, an identification model identification memory device and an emergency signaling device, a radio modem that is connected via a radio channel to a radio modem at the station connected to the dispatcher's computer output station equipped with a storage device for storing identification models and a write-read device. The axle boxes of the moving units and the locomotive are equipped with first and second transceiver modules, the ports of which are connected to each other and to the output of the sensor block of the physical characteristics of the axle boxes. The second transceiver modules on each mobile unit and locomotive by a low-power radio communication local area network are connected to physical characteristics sensors located outside the axle boxes. The first transceiver modules are connected through local networks and low-power radio communications, respectively, by the left and right sides of the train. The main and redundant transceiver modules on the locomotive are connected via the CAN interface to the automatic data management system and to each of the two redundant central information processing modules of the integrated locomotive safety device, the output of which is connected to the emergency braking device.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы, направленных на повышение безопасности движения поездов, однако система экономически затратна, т.к. предусматривает установку датчиков на каждую единицу подвижного состава, а также наличие ЭВМ в каждом составе и может быть рекомендована к применению только в спецсоставах.The technical result consists in expanding the functionality of the system aimed at improving the safety of train traffic, however, the system is economically costly, because It provides for the installation of sensors for each unit of rolling stock, as well as the presence of a computer in each composition and can be recommended for use only in special compositions.

Известно большое количество зарубежных изобретений, в основном они направлены на измерение единичных характеристик, поэтому не представляют интереса. Например: «Устройство и способ для обнаружения дефектов в работе колес и железнодорожных путей» (СА, №2163626, 18.07.2006); «Способ контроля динамических характеристик железнодорожного вагона» (ЕР, №2293039, 09.03.2011), предусматривается измерение одной величины, представляющей динамическую характеристику железнодорожного вагона, с учетом рельсового пути, обработку этой величины, составление соответствующей диаграммы и сравнение ее значений с контрольной диаграммой.A large number of foreign inventions are known, they are mainly aimed at measuring individual characteristics, and therefore are not of interest. For example: “A device and method for detecting defects in the operation of wheels and railway tracks” (SA, No. 2163626, 07/18/2006); “A way to control the dynamic characteristics of a railway carriage” (EP, No. 2293039, 03/09/2011), it is envisaged to measure one value representing the dynamic characteristic of a railway carriage, taking into account the rail track, process this value, draw up an appropriate chart and compare its values with a control chart.

Известна автоматизированная система контроля ходовых частей вагонов (RU, №2450948, МПК B61K 9/00, 9/12, 2010 - взято за ближайший аналог), реализующая выявление вагонов с отрицательной динамикой с использованием тензометрических датчиков и измерением угла перекоса осей вагонов, которая содержит блок синхронизации, выполненный с возможностью подсчета количества осей в проходящем составе, распознавания типов подвижных единиц в составе и формирования синхронизирующих сигналов, необходимых для работы системы, блок выявления вагонов с обезгруженными колесными парами, связанный с тензометрическими датчиками и предназначенный для выявления в составе вагонов с отрицательной динамикой, и блок определения угла перекоса колесных пар, содержащий индуктивные датчики и выполненный с возможностью обнаружения колесных пар с превышением порогового значения угла набегания колеса на рельс. Система снабжена напольным, станционным и перегонным оборудованием и динамично дополняет устройство по п.м. №45976, несколько повышается точность и достоверность контроля отказов основных узлов подвижного состава в процессе его движения и выявление вагонов, склонных к сходу.A well-known automated system for monitoring the running gear of wagons (RU, No. 2450948, IPC B61K 9/00, 9/12, 2010 — taken as the closest analogue) realizing the detection of cars with negative dynamics using strain gauges and measuring the skew angle of the axles of the cars, which contains a synchronization unit, configured to count the number of axles in the passing train, to recognize the types of moving units in the train and to generate synchronization signals necessary for the system to work, a unit for detecting cars with unloaded wheel pairs associated with strain gauges and designed to be detected in cars with negative dynamics, and a block for determining the skew angle of wheel pairs containing inductive sensors and configured to detect wheel pairs in excess of the threshold value of the angle of incidence of the wheel on the rail. The system is equipped with floor, station and distillation equipment and dynamically complements the device according to the metro No. 45976, the accuracy and reliability of the control of failures of the main components of the rolling stock in the process of its movement and the identification of wagons prone to descent are slightly increased.

Но недостатком вышеописанного решения является невозможность обеспечения точности и достоверности контроля конкретных неисправных узлов в динамике в процессе эксплуатации подвижного состава из-за применения тензометрических датчиков, значительно реагирующих на изменение окружающей среды (суточное изменение температуры, солнечный нагрев и т.д.), низкая точность результатов измерений углов разворота осей колесных пар, а также ограниченность функциональных возможностей системы.But the disadvantage of the above solution is the impossibility of ensuring the accuracy and reliability of monitoring specific faulty components in the dynamics during the operation of the rolling stock due to the use of strain gauges that are significantly responsive to environmental changes (daily temperature changes, solar heating, etc.), low accuracy the results of measurements of the angle of rotation of the axles of the wheelsets, as well as the limited functionality of the system.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение точности и достоверности полученных показателей от датчиков, а также расширение функциональных возможностей контроля отказов основных узлов подвижного состава в процессе его движения, направленных на повышение безопасности движения.The technical result, the achievement of which the claimed solution is directed, is to increase the accuracy and reliability of the obtained indicators from the sensors, as well as expanding the functionality of monitoring the failures of the main components of the rolling stock during its movement, aimed at improving traffic safety.

Указанный технический результат достигается тем, что автоматизированная система измерения динамических характеристик и выявления вагонов с отрицательной динамикой (далее система) содержит блок синхронизации, выполненный с возможностью в проходящем составе формирования синхронизирующих сигналов, необходимых для работы системы, блок выявления вагонов с обезгруженными колесными парами, предназначенный для выявления в составе вагонов с отрицательной динамикой, и блок определения угла перекоса колесных пар, содержащий индуктивные датчики и выполненный с возможностью обнаружения колесных пар с повышением порогового значения угла набегания колеса на рельс, причем оборудование системы выполнено в виде напольного, станционного и перегонного, согласно изобретению предлагается:The specified technical result is achieved by the fact that the automated system for measuring dynamic characteristics and detecting cars with negative dynamics (hereinafter referred to as the system) contains a synchronization unit configured to form synchronizing signals necessary for the system to work, a unit for detecting cars with unloaded wheel pairs, designed for detection in the composition of cars with negative dynamics, and a unit for determining the skew angle of wheel pairs containing inductive dates iki and configured to detect wheel pairs with increasing threshold ramp angle on the rail wheels, wherein the system hardware is designed as a floor, and the distillation station, the invention provides:

- блок выявления вагонов с обезгруженными колесными парами связан с инерционной навигационной системой, выполненной в виде датчиков, каждый из которых состоит из 3-х осевого акселерометра и гироскопа, конструктивно объединенных с индуктивным датчиком, а также наличием блока лазерных маркеров, состоящих из 2-х лазерных модулей и видеокамер, контроллера предварительной обработки результатов измерений и многоканального цифрового блока регистрации контролируемых данных;- the unit for detecting cars with loaded wheelsets is connected to an inertial navigation system made in the form of sensors, each of which consists of a 3-axis accelerometer and gyroscope, structurally combined with an inductive sensor, as well as the presence of a block of laser markers, consisting of 2 laser modules and video cameras, a controller for preliminary processing of measurement results and a multi-channel digital block for recording controlled data;

- датчики расположены на обоих рельсах симметрично оси пути и установлены друг от друга на одинаковом расстоянии на двух участках контроля, при этом на первом участке длиной, равной длине окружности обода колеса, датчики установлены друг от друга на расстоянии, равном шагу шпальной решетки, на втором участке длиной, равной от 2-х до 3-х длин окружности обода колеса, датчики установлены с шагом, равным шагу двухшпальных промежутков;- the sensors are located on both rails symmetrically to the track axis and are installed at the same distance from each other in two control sections, while in the first section with a length equal to the circumference of the wheel rim, the sensors are installed from each other at a distance equal to the pitch of the sleepers, on the second a section of length equal to from 2 to 3 wheel rim circumference, the sensors are installed in increments equal to the pitch of the two-sleeper spaces;

- блоки обработки и хранения данных по системе передачи перенесены в состав станционного оборудования.- data processing and storage units for the transmission system were transferred to the station equipment.

Таким образом, система включает в себя напольное оборудование - блок лазерных маркеров и комплект комбинированных трехкомпонентных датчиков, которые устойчивы к изменениям окружающей среды по сравнению с тензометрическими датчиками, что значительно повышает качество измеренных показателей; накопление измерений акселерометров и гироскопов при проходе колеса над датчиком позволяет регистрировать развитие процесса взаимодействия колесо-рельс во времени на участке рельса вблизи датчика, поскольку каждый трехосевой акселерометр и гироскоп образуют инерционную навигационную систему, что позволяет для любого момента времени при проходе поезда вычислить положение и ориентацию участка рельса вблизи датчика, обработка информации о положении и ориентации участка рельса дает возможность оценить с высокой точностью направление и степень воздействия системы друг на друга «колесо - рельс», предупредить о потенциальной возможности набегания колеса; система содержит блок лазерных маркеров, измеряющий с помощью видеокамеры и лазеров положение борта вагона и выделение кадра с бортовым номером; комплект трехкомпонентных комбинированных датчиков, расположенных друг напротив друга на каждом рельсе, включающих в себя индуктивный датчик, регистрирующий проход колеса вагона, акселерометр, измеряющий уровень воздействия колеса в трехмерном пространстве, и гироскоп, определяющий величину смещения рельса, многоканальный цифровой регистратор данных, полученных от датчиков и видеокамер, соединенных линиями связи, оснащенными защитой от мощных электрических разрядов, и имеющих оптоэлектронную развязку, синхронизированных. По сигналам датчиков первого участка контроля оценивается состояние поверхности катания колеса (выбоины, ползуны), по сигналам датчиков второго участка контроля оценивается поведение тележки в рельсовой колее (изменение угла набегания колеса на рельс во времени, обнаружение "шальных" тележек) и взаимодействие колесо-рельс, вызванные извилистым движением колесной пары. Для оценки поведения тележки в рельсовой колее используются также датчики первого участка; контроллером предварительной обработки результатов измерений и формирования управляющих сигналов, необходимых для работы системы, производится подсчет количества осей в проходящем составе, предварительное распознавание типов подвижных единиц. После прохода поезда каждым из блоков обработки производится анализ зарегистрированных данных, а многоканальным цифровым блоком регистрации создает возможность их хранения, в результате которого оценивается в сравнении с эталоном степень отклонения измеренного параметра или наличие дефектов. Таким образом, производится выявление вагонов с дефектами кузова, на поверхности катания колесных пар, наличия превышения угла перекоса колесных пар, с обезгруженными колесными парами в тележках и выявление вагонов, склонных к сходу (отрицательную динамику). Для повышения надежности оборудования комплекса, блоком диагностики производится постоянное тестирование оборудования и при необходимости сообщается на сервер комплекса. Результаты измерения динамических характеристик записываются и производится оценка состояния каждого проследовавшего вагона, его бортовой номер, дата и время произведенных измерений, файл с видеозаписью о прохождении поезда. Вся информация записывается в базу данных сервера.Thus, the system includes outdoor equipment - a block of laser markers and a set of combined three-component sensors that are resistant to environmental changes compared with strain gauge sensors, which significantly improves the quality of the measured parameters; the accumulation of measurements of accelerometers and gyroscopes during the passage of the wheel above the sensor allows you to register the development of the wheel-rail interaction process in time on the rail section near the sensor, since each three-axis accelerometer and gyroscope form an inertial navigation system, which allows you to calculate the position and orientation for any time when passing the train rail section near the sensor, processing information about the position and orientation of the rail section makes it possible to evaluate the direction with high accuracy and the degree of the system’s impact on each other “wheel-rail”, to warn about the potential possibility of a wheel rush; the system contains a block of laser markers, measuring with the help of a video camera and lasers the position of the side of the car and the selection of the frame with the tail number; a set of three-component combined sensors located opposite each other on each rail, including an inductive sensor that detects the passage of the car’s wheel, an accelerometer that measures the level of impact of the wheel in three-dimensional space, and a gyroscope that determines the amount of rail displacement, a multi-channel digital data logger received from the sensors and video cameras connected by communication lines equipped with protection against powerful electric discharges, and having optoelectronic isolation, synchronized. According to the signals of the sensors of the first control section, the state of the wheel's rolling surface (bumps, sliders) is estimated, the behavior of the trolley in the rail track is evaluated according to the signals of the sensors of the second control section (change in the angle of the wheel running on the rail in time, detection of "crazy" carts) and wheel-rail interaction caused by the tortuous movement of the wheelset. Sensors of the first section are also used to assess the behavior of the trolley in the rail track; the controller preprocesses the measurement results and generates control signals necessary for the system to work, counts the number of axes in the passing train, and preliminary recognizes the types of moving units. After the train passes, each of the processing units analyzes the registered data, and the multi-channel digital registration unit creates the possibility of their storage, as a result of which the degree of deviation of the measured parameter or the presence of defects is compared with the standard. Thus, wagons with defects in the body are detected on the wheel surface, there is an excess of the skew angle of the wheelsets, wheel sets are empty in the bogies, and wagons prone to descent are detected (negative dynamics). To increase the reliability of the equipment of the complex, the diagnostic unit performs continuous testing of the equipment and, if necessary, reports to the server of the complex. The results of measuring the dynamic characteristics are recorded and the state of each traced car is assessed, its tail number, date and time of the measurements taken, and a video file about the passage of the train. All information is written to the server database.

Блоки обработки и хранения данных по системе передачи перенесены в состав станционного оборудования.The data processing and storage units for the transmission system were transferred to the station equipment.

Перенос части перегонного оборудования в станционное (автоматизированное рабочее место оператора или инженера, установленное в пунктах технического осмотра вагонов или в депо ремонта) позволяет обеспечить надежность работы оборудования, а также его сохранность, а также обеспечить оперативность ремонтных работ.The transfer of a part of the distillation equipment to the station (the automated workplace of the operator or engineer, installed in the points of technical inspection of the cars or in the repair depot) ensures the reliability of the equipment, as well as its safety, as well as the speed of repair work.

Сущность изобретения поясняется схемой (см. фиг. 1). Система состоит из следующих комплектующих, связанных между собой (см. фиг. 1): контроллера предварительной обработки результатов измерений (1); многоканального блока регистрации данных комбинированных датчиков (2); трехкомпонентных датчиков (3); блок лазерных маркеров контроля положения кузова вагона (4); блока синхронизации (5); блока определения типа вагона и скорости движения (6); анализатора перекоса осей (7); анализатора наличия дефектов на поверхности катания колес (8); анализатора состояния вагонной тележки (9); детектора перекоса кузова вагонов (10); детектора обнаружения колебаний виляния кузова вагона (11); детектора обнаружения колебаний - боковая качка (12); детектора обнаружения деформации кузова выше установленной нормы (13); блока регистрации номера вагона (14); блока видеорегистрации прохода поезда (15); блока диагностики оборудования (16); сервера комплекса измерения динамических характеристик вагонов (17);базы результатов измерений (18); архива результатов измерений (19); блока гарантированного питания (20); АРМ отображения результатов измерений (21).The invention is illustrated by the scheme (see Fig. 1). The system consists of the following components, interconnected (see Fig. 1): controller for preliminary processing of measurement results (1); multichannel data recording unit of combined sensors (2); three-component sensors (3); block of laser markers for monitoring the position of the car body (4); synchronization unit (5); unit for determining the type of car and speed (6); axis skew analyzer (7); analyzer for defects on the wheel surface (8); car trolley condition analyzer (9); wagon body skew detector (10); a detector for detecting wobble fluctuations in a car body (11); vibration detection detector - lateral pitching (12); body deformation detection detector above the established norm (13); car registration unit (14); train passage video recording unit (15); equipment diagnostic unit (16); server complex measuring the dynamic characteristics of cars (17); database of measurement results (18); archive of measurement results (19); guaranteed power unit (20); AWP display of measurement results (21).

Система работает следующим образом. The system operates as follows.

При заходе поезда на участок контроля при срабатывании первых индуктивных датчиков (3) производится запуск контроллера первичной обработки (1), который фиксирует время захода поезда и выдает команды блоку лазерных маркеров (4) на включение прожектора подсветки бортов вагона, включение лазерных модулей, видеокамер регистрации бортовых номеров вагонов и регистрации положения бортов. По известному расстоянию между индуктивными датчиками контроллер (1) определяет скорость каждого вагона и запускает в режим записи многоканальный цифровой регистратор данных (2), выполненный на базе ЭВМ под управлением операционной системы Linux. Вся информация, полученная от напольного оборудования, включающая в себя результаты измерений всех датчиков, каждого кадра видеокамер, записывается с метками времени, выдаваемыми блоком синхронизации (5). Соединительные линии между датчиками, видеокамерами и многоканальным регистратором оснащены защитой от мощных электрических разрядов и имеют оптоэлектронную развязку. После прохода поезда по команде контроллера блоком определения типа вагона (6), в зависимости от предварительных данных, полученных от контроллера, скорости движения, производится выбор алгоритма дальнейшей обработки результатов измерений в зависимости от типа вагона. Анализатором перекоса осей вагона (7) по разнице времени прохода правого и левого колеса одной оси над индуктивными датчиками, совокупности показаний: разницы времени прохода колеса и скорости движения строится график поведения каждой оси во времени. Оси вагонов, имеющие углы разворота выше установленных значений, а также тележки вагонов, имеющие в своем составе две оси с углами разворота свыше нормы, бракуются блоком анализа (9). Анализатор дефектов на поверхности катания колес (8) по показаниям комбинированных датчиков (3) оценивает величину взаимодействия колеса и рельса в вертикальной и горизонтальной плоскостях, наличие дефектов на поверхности катания в виде раковин, сколов, выщербин и ползунов. Комбинированные датчики, представляющие собой инерционную навигационную систему, устанавливаются таким образом, чтобы колесо производило не менее трех оборотов на участке контроля. По совокупности данных от анализаторов перекоса осей и дефектов на поверхности катания колес, а также информации о воздействии гребня колеса на рельс в поперечном направлении, обнаружение колебаний борта вагона - виляния блоком (11) или боковой качки (12), производится оценка степени опасности схода вагона. При этом определяется наличие перекоса кузова блоком (10), деформации борта блоком (13). После прохода поезда обработанные результаты измерений и оценка состояния каждого вагона, включающая в себя дату, время и скорость прохода поезда, количество вагонов в составе, фотография бортового номера зарегистрированная блоком (14), и видеосъемка в период прохождения состава блоком видеорегистрации (15) записываются в базу результатов (18) сервера (17), после чего становятся доступными для АРМ оператора (21) пункта технического осмотра вагонов и ремонтных депо, а также удаленного мониторинга и контроля состояния оборудования по сети СПД РЖД. Питание комплекта оборудования производится блоком гарантированного питания (20), обеспечивающим стабильное электроснабжение в случаях отключения питающего напряжения до 30 минут. Для повышения надежности оборудования комплекса, блоком диагностики (16) производится постоянное тестирование оборудования и в случае ошибок или по запросу по каналу связи оператору передается информация о сбоях в работе оборудования с указанием причины и конкретного блока, в котором произошел сбой.When the train enters the monitoring area when the first inductive sensors (3) are triggered, the primary processing controller (1) is launched, which fixes the train entry time and issues commands to the laser marker block (4) to turn on the wagon side illumination spotlight, turn on laser modules, and registration cameras side numbers of cars and registration of the position of the sides. Using the known distance between the inductive sensors, the controller (1) determines the speed of each car and starts the multichannel digital data logger (2), which is made on the basis of a computer running the Linux operating system, in recording mode. All information received from outdoor equipment, including the measurement results of all sensors, of each frame of video cameras, is recorded with time stamps issued by the synchronization unit (5). Connecting lines between sensors, video cameras and a multi-channel recorder are equipped with protection against powerful electric discharges and have optoelectronic isolation. After the train passes by the controller command by the car type determination unit (6), depending on the preliminary data received from the controller and the speed of movement, an algorithm for further processing of the measurement results is selected depending on the car type. The skew analyzer of the axles of the car (7) according to the difference in the time of passage of the right and left wheels of one axis over inductive sensors, the totality of indications: the difference in time of passage of the wheel and speed of movement, a graph of the behavior of each axis in time is built. Axes of wagons having turning angles higher than the set values, as well as wagon trolleys having two axles with turning angles above the norm, are rejected by the analysis unit (9). The defect analyzer on the surface of the wheels (8) according to the testimony of the combined sensors (3) estimates the magnitude of the interaction of the wheel and the rail in the vertical and horizontal planes, the presence of defects on the surface of the wheel in the form of shells, chips, chinks and sliders. Combined sensors, which are an inertial navigation system, are installed so that the wheel makes at least three revolutions in the control section. Based on the totality of the data from the axle and deflection torsion analyzers on the wheel surface, as well as information on the effect of the wheel flange on the rail in the transverse direction, detection of the side of the wagon - wobble by block (11) or side rolling (12), the degree of danger of the wagon getting off is estimated . In this case, the presence of a skew of the body by the block (10), deformation of the side by the block (13) are determined. After the passage of the train, the processed measurement results and an assessment of the condition of each car, including the date, time and speed of the train, the number of cars in the train, a photograph of the side number registered by the unit (14), and video recording during the passage of the train by the video recording unit (15) are recorded in a database of results (18) of the server (17), after which they become available to the operator's workstation (21) of the technical inspection point for wagons and repair depots, as well as remote monitoring and condition monitoring of the equipment via the RJ RJ network . Power supply for the set of equipment is carried out by the guaranteed power unit (20), which provides stable power supply in cases of power failure up to 30 minutes. To increase the reliability of the equipment of the complex, the diagnostic unit (16) performs continuous testing of the equipment and, in case of errors or upon request, information is transmitted to the operator about equipment malfunctions, indicating the reason and the specific unit in which the failure occurred.

Таим образом, изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к автоматизированным системам, измерения динамических характеристик и контроля исправности ходовых частей вагонов, предназначенным для повышения безопасности движения поездов за счет своевременного обнаружения отказов основных узлов подвижного состава в пути следования и последующего устранения неисправностей подвижного состава при остановке поезда на ПТО.Thus, the invention relates to railway transport, in particular to automated systems for measuring dynamic characteristics and monitoring the health of running gear of wagons, designed to improve the safety of train traffic by timely detection of failures of the main components of the rolling stock along the route and subsequent troubleshooting of rolling stock when train stop at the vocational school.

Высокая производительность контроля и возможность его проведения непосредственно в процессе эксплуатации вагонов с целью выявления и своевременного обнаружения отказов основных узлов подвижного состава в пути следования и последующего устранения неисправностей при остановке поезда на ПТО позволяет существенно повысить безопасность движения на предприятиях РЖД.High control performance and the possibility of its implementation directly during the operation of cars with the aim of identifying and timely detecting failures of the main components of the rolling stock along the route and subsequent elimination of malfunctions when the train stops at the PTO can significantly improve traffic safety at Russian Railways enterprises.

Использование заявленного изобретения является усовершенствованием Системы автоматического обнаружения отрицательной динамики АСООД, разработанной ЗАО АКБ «Кордон» г. Новосибирска на основании технического решения (п.м. №45976), позволяет получить технический результат, заключающийся в повышении надежности качественных характеристик: повышение достоверности результатов, их надежности, а также увеличение числа определяемых параметров динамики вагонов. Изготовление заявленной системы производится по известным технологиям, из известных материалов и комплектующих по новым компоновочным схемам с применением наиболее прогрессивных комплектующих. Опытный образец прошел проверку на предприятии Западно-Сибирской железной дороги и получил положительное заключение. Таким образом, подтверждается «промышленная применимость» вышезаявленного технического решения.The use of the claimed invention is an improvement of the Automatic detection system of negative dynamics ASOOD, developed by CJSC JSCB "Cordon" in Novosibirsk on the basis of a technical solution (metro number 45976), allows to obtain a technical result, which consists in improving the reliability of quality characteristics: improving the reliability of the results, their reliability, as well as an increase in the number of determined dynamics parameters of cars. The claimed system is manufactured according to well-known technologies, from well-known materials and components according to new layout schemes using the most advanced components. The prototype was tested at the enterprise of the West Siberian Railway and received a positive conclusion. Thus, the "industrial applicability" of the above technical solution is confirmed.

Claims (3)

1. Автоматизированная система измерения динамических характеристик и выявления вагонов с отрицательной динамикой содержит блок синхронизации, выполненный с возможностью в проходящем составе формирования синхронизирующих сигналов, необходимых для работы системы, блок выявления вагонов с обезгруженными колесными парами и предназначенный для выявления в составе вагонов с отрицательной динамикой, и блок определения угла перекоса колесных пар, содержащий индуктивные датчики и выполненный с возможностью обнаружения колесных пар с повышением порогового значения угла набегания колеса на рельс, причем оборудование системы выполнено в виде напольного, станционного и перегонного, отличающаяся тем, что блок выявления вагонов с обезгруженными колесными парами связан с инерционной новигационной системой, выполненной в виде датчиков, каждый из которых состоит из трехосевого акселерометра и гироскопа, конструктивно объединенных с индуктивным датчиком, а также наличием блока лазерных маркеров, состоящих из двухлазерных модулей и видеокамер, контроллера предварительной обработки результатов измерений и многоканального цифрового блока регистрации контролируемых данных.1. The automated system for measuring dynamic characteristics and detecting cars with negative dynamics includes a synchronization unit configured to generate synchronizing signals necessary for the system to work, a unit for detecting cars with unloaded wheel sets and designed to identify negative dynamics in cars, and a block for determining the skew angle of the wheel pairs, comprising inductive sensors and configured to detect wheel pairs with increased the threshold value of the angle of incidence of the wheel on the rail, and the equipment of the system is made in the form of floor, station and distillation, characterized in that the unit for detecting cars with unloaded wheel sets is connected to an inertial navigation system made in the form of sensors, each of which consists of a three-axis accelerometer and a gyroscope, structurally combined with an inductive sensor, as well as the presence of a block of laser markers consisting of two-laser modules and video cameras, a preliminary image controller quipment measurements and multi-channel digital data registration unit controlled. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что датчики расположены на обоих рельсах симметрично оси пути и установлены друг от друга на одинаковом расстоянии на двух участках контроля, при этом на первом участке длиной, равной длине окружности обода колеса, датчики установлены друг от друга на расстоянии, равном шагу шпальной решетки, на втором участке длиной, равной от 2-х до 3-х длин окружности обода колеса, датчики установлены с шагом, равным шагу двухшпальных решеток.2. The system according to claim 1, characterized in that the sensors are located on both rails symmetrically to the axis of the track and are installed from each other at the same distance in two control sections, while in the first section with a length equal to the circumference of the wheel rim, the sensors are installed from each other at a distance equal to the pitch of the sleepers, in the second section with a length equal to from 2 to 3 lengths of the circumference of the wheel rim, the sensors are installed with a step equal to the pitch of the two-sleepers. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что блоки обработки и хранения данных по системе передачи перенесены в состав станционного оборудования. 3. The system according to claim 1, characterized in that the data processing and storage units for the transmission system are transferred to the station equipment.
RU2015117567/11A 2015-05-12 2015-05-12 Automated system for measuring dynamic characteristics and detection of cars with negative dynamics RU2582761C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015117567/11A RU2582761C1 (en) 2015-05-12 2015-05-12 Automated system for measuring dynamic characteristics and detection of cars with negative dynamics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015117567/11A RU2582761C1 (en) 2015-05-12 2015-05-12 Automated system for measuring dynamic characteristics and detection of cars with negative dynamics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2582761C1 true RU2582761C1 (en) 2016-04-27

Family

ID=55794640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015117567/11A RU2582761C1 (en) 2015-05-12 2015-05-12 Automated system for measuring dynamic characteristics and detection of cars with negative dynamics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2582761C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111272133A (en) * 2020-01-20 2020-06-12 深圳市米勒沙容达汽车科技有限公司 Four-wheel positioning control method and system, mobile terminal and computer equipment
RU2784392C1 (en) * 2021-12-24 2022-11-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск Method for testing the rolling surface of railway wheels in motion

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2273013C1 (en) * 2004-08-30 2006-03-27 Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС) Method of investigation of dynamics of railway vehicle
RU63558U1 (en) * 2006-08-08 2007-05-27 Открытое Акционерное Общество "Завод "Автоприбор" OPTICAL ELECTRONIC DEVICE
EP2293039A1 (en) * 2009-09-04 2011-03-09 Société Nationale des Chemins De Fer Français - SNCF Method for quality control of dynamic behaviour of a railway vehicle
RU2450948C1 (en) * 2010-12-14 2012-05-20 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Computer-aided car running gear control system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2273013C1 (en) * 2004-08-30 2006-03-27 Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС) Method of investigation of dynamics of railway vehicle
RU63558U1 (en) * 2006-08-08 2007-05-27 Открытое Акционерное Общество "Завод "Автоприбор" OPTICAL ELECTRONIC DEVICE
EP2293039A1 (en) * 2009-09-04 2011-03-09 Société Nationale des Chemins De Fer Français - SNCF Method for quality control of dynamic behaviour of a railway vehicle
RU2450948C1 (en) * 2010-12-14 2012-05-20 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Computer-aided car running gear control system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111272133A (en) * 2020-01-20 2020-06-12 深圳市米勒沙容达汽车科技有限公司 Four-wheel positioning control method and system, mobile terminal and computer equipment
RU2784392C1 (en) * 2021-12-24 2022-11-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск Method for testing the rolling surface of railway wheels in motion
RU2806916C1 (en) * 2023-07-06 2023-11-08 Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" Method for detecting cars with negative dynamics

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Weston et al. Perspectives on railway track geometry condition monitoring from in-service railway vehicles
EP2171158B1 (en) System and method for analyzing rolling stock wheels
AU775168B2 (en) Track monitoring equipment
EP1774275B1 (en) Apparatus for detecting hunting and angle of attack of a rail vehicle wheelset
CN109443264B (en) Online measuring device and method for wheel cake parameters of railway vehicle
KR20200111673A (en) How to measure rail car and track sections
Paixão et al. Smartphone’s sensing capabilities for on-board railway track monitoring: structural performance and geometrical degradation assessment
KR101590712B1 (en) Rail car and track monitoring system using running record and the method
ES2929353T3 (en) Device to detect defects in a railway equipment
RU2659365C1 (en) Method of evaluating stress-strain state of a track
US20210394805A1 (en) Method and Device for Detecting a Derailed State of a Rail Vehicle
RU2582761C1 (en) Automated system for measuring dynamic characteristics and detection of cars with negative dynamics
RU2713132C1 (en) Automated system for commercial inspection of trains and cars with a modular architecture (asko pv 3.0)
RU2513338C1 (en) Estimation of track state
RU2704692C1 (en) On-board device for rail track diagnostics
Liu et al. Performance-based track geometry and the track geometry interaction map
RU2475394C1 (en) Rolling stock derailment control device
Antognoli et al. Requirement specifications for track measuring and monitoring systems//Specifiche di requisiti per sistemi di misura e monitoraggio del binario
Boronahin et al. Application of regression analysis for data processing of inertial track monitoring system
Dadié et al. Track geometry monitoring using smartphones on board commercial trains
RU2663767C2 (en) Robotic means for control of technical condition of freight cars
US20210261176A1 (en) End of train (eot) remote track-condition monitoring
RU2578005C1 (en) Post integrated control of axle box defects of units and wheels of moving cars
RU2760245C1 (en) Method for monitoring impact of loads on car during its operation
RU2601467C2 (en) Method of determining fitness of cargo railway cars by size of gaps in side bearings

Legal Events

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

Effective date: 20190513

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20200116