RU2600420C2 - Встроенная система взвешивания железнодорожных товарных вагонов - Google Patents

Встроенная система взвешивания железнодорожных товарных вагонов Download PDF

Info

Publication number
RU2600420C2
RU2600420C2 RU2015103058/11A RU2015103058A RU2600420C2 RU 2600420 C2 RU2600420 C2 RU 2600420C2 RU 2015103058/11 A RU2015103058/11 A RU 2015103058/11A RU 2015103058 A RU2015103058 A RU 2015103058A RU 2600420 C2 RU2600420 C2 RU 2600420C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transducers
measuring
sensors
data
weight
Prior art date
Application number
RU2015103058/11A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015103058A (ru
Inventor
Дэн МАРАИНИ
Original Assignee
Амстед Рэйл Компани, Инк.
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 Амстед Рэйл Компани, Инк. filed Critical Амстед Рэйл Компани, Инк.
Publication of RU2015103058A publication Critical patent/RU2015103058A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2600420C2 publication Critical patent/RU2600420C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D49/00—Other details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/02—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles
    • G01G19/04—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles for weighing railway vehicles
    • G01G19/042—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles for weighing railway vehicles having electrical weight-sensitive devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/02—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles
    • G01G19/04—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles for weighing railway vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
    • G01G23/002—Means for correcting for obliquity of mounting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
    • G01G23/18—Indicating devices, e.g. for remote indication; Recording devices; Scales, e.g. graduated
    • G01G23/36—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells
    • G01G23/37—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting
    • G01G23/3728—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting with wireless means
    • G01G23/3735—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting with wireless means using a digital network

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к системам взвешивания железнодорожных вагонов. Система измерения веса железнодорожного вагона содержит кузов железнодорожного вагона, опирающийся на колеса, оси и множество тележек, каждая из которых содержит надрессорную балку и две рамные боковины, множество измерительных преобразователей, установленных непосредственно на надрессорной балке или рамных боковинах, и предназначенных для измерения веса кузова железнодорожного вагона, каждый измерительный преобразователь содержит упругий элемент, имеющий выступы, выполненные с возможностью механически усиливать деформацию надрессорной балки или рамной боковины, один или несколько датчиков, связанных с измерительными преобразователями, и предназначенных для сбора, обработки и передачи обработанных данных, полученных с измерительных преобразователей, приемник, обеспечивающий связь с датчиками и передачу обработанных данных о весе кузова железнодорожного вагона. В результате обеспечивается возможность определения веса железнодорожного вагона в любое время, даже при нахождении вагона в пути, нет необходимости загонять вагон в специально оборудованное место для взвешивания. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам взвешивания железнодорожных вагонов, в частности к бортовым системам взвешивания железнодорожных вагонов.
Уровень техники
Желательно иметь возможность получения данных о весе груза в железнодорожном товарном вагоне или вагоне-цистерне. В частности, желательно иметь возможность получения данных о весе груза в железнодорожном товарном вагоне или вагоне-цистерне в реальном масштабе времени без необходимости загонять железнодорожный вагон в специально оборудованное место, например на весы.
Также желательно иметь возможность передачи сигнала о весе груза в железнодорожном товарном вагоне или вагоне-цистерне, воздействующего на надрессорную балку; при этом такой сигнал может быть сохранен.
Соответственно, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и устройство измерения веса груза в железнодорожном товарном вагоне или вагоне-цистерне и передачи сигнала о таком весе на приемник.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение охватывает несколько вариантов реализации системы измерения статической или динамической нагрузки, действующей на железнодорожный вагон. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения тензометрические датчики/датчики смещений расположены симметрично на надрессорных балках тележек, на которые опирается кузов железнодорожного вагона. Помимо веса кузова железнодорожного вагона, в этом варианте реализации заявленного изобретения может быть измерена боковая и продольная неравномерность нагрузки. Беспроводные датчики используются для считывания показаний и их последующей передачи. Показания пересылаются или на местный приемник, или на удаленный терминал.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 проиллюстрирована типовая трехэлементная тележка в сборе, включающая в себя надрессорную балку, рамные боковины тележки, колесные пары, рессорные комплекты и скользуны.
На Фиг. 2 представлен вариант осуществления настоящего изобретения с датчиками/преобразователями, симметрично смонтированными на надрессорной балке тележки железнодорожного вагона.
На Фиг. 3 проиллюстрирован фрагмент варианта осуществления настоящего изобретения по Фиг. 2 с преобразователем и считывающим элементом.
На Фиг. 4 представлен другой вариант осуществления настоящего изобретения с датчиками/преобразователями, симметрично смонтированными на рамной боковине тележки железнодорожного вагона.
На Фиг. 5 проиллюстрирован фрагмент варианта осуществления настоящего изобретения по Фиг. 4 с преобразователем и считывающим элементом.
На Фиг. 6 представлен вариант реализации упругого элемента преобразователя.
На Фиг. 7 представлена блок-схема потока данных, поступающих с датчиков-преобразователей на удаленный приемник.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1 представлена стандартная трехэлементная тележка в сборе. Эта тележка включает в себя надрессорную балку 1, которая проходит между отверстиями двух расположенных по бокам рамных боковин 2а и 2b тележки. Надрессорная балка 1 своими концами опирается на рессорные комплекты 3а и 3b. Надрессорная балка 1 содержит центральную пластину 4 и расположенные по бокам скользуны 5а и 5b, на которые приходится вес кузова железнодорожного вагона. Колесные пары 6а и 6b в сборе расположены между рамными боковинами 2а и 2b тележки.
На Фиг. 2 представлен первый вариант осуществления настоящего изобретения, включающий в себя надрессорную балку 1 трехэлементной тележки и беспроводные тензометрические датчики/датчики смещений 7а-7с. Датчики 7а-7с смонтированы на надрессорной балке 1 в точках, выбранных по результатам аналитического/численного анализа напряжений. Кроме того, области, идентифицированные вычислительными методами, верифицируются с помощью экспериментальных методов исследования напряжений, которые могут включать в себя использование тензометрических датчиков и/или датчиков смешений. Кроме того, их местоположение выбирается так, чтобы горячая обработка методом сварки или иными аналогичными методами выполнялась исключительно в пределах зон теплового воздействия, как это определено Американской ассоциацией железных дорог (AAR). В предпочтительной конфигурации два датчика 7 установлены на наклонном поясе надрессорной балки 1, как это показано на Фиг. 1, хотя возможны и другие варианты их размещения.
Каждый беспроводной датчик смещения/тензометрический датчик 7 содержит измерительный преобразователь смещений/тензометрический измерительный преобразователь 8 и беспроводной считывающий блок 9, как это показано на Фиг. 3. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения измерительные преобразователи смещений/тензометрические измерительные преобразователи 8 жестко закреплены на надрессорной балке 1 с помощью дуговой сварки плавящимся покрытым электродом (SMAW), хотя могут быть использованы и другие способы, в том числе с использованием клея, крепежа или иных деталей подобного рода. Использование сварных соединений обеспечивает прямую передачу смещения/напряжения с литой детали на измерительный преобразователь 8 и сводит к минимуму погрешности, обусловленные нелинейностью, гистерезисом и дрейфом нуля весов. Измерительные преобразователи 8 генерируют электрический выходной сигнал, пропорциональный смешению/напряжению на несущей поверхности надрессорной балки 1. Этот принцип применим ко всем прочим вариантам осуществления настоящего изобретения, и в данном случае приведен в качестве примера.
Беспроводной считывающий блок 9 напрямую связан с измерительным преобразователем 8 с основной функцией считывания и оцифровки выходного сигнала, поступающего с измерительного преобразователя 8. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения беспроводной считывающий блок 9 содержит микропроцессорный блок с сопряженными аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) и схемой преобразования сигналов, источник питания и устройство для передачи данных в виде беспроводного передатчика/приемника. Беспроводной считывающий блок 9 может также содержать дополнительные считывающие элементы, в том числе инерционные датчики, датчики температуры или давления. Эти дополнительные датчики могут быть использованы в логике принятия решений о достоверности данных преобразователя 8. Например, сигналы измерительного преобразователя 8, полученные в условиях выхода рабочей температуры преобразователя за установленные пределы, могут отбрасываться с помощью логической схемы, содержащейся в беспроводном считывающем блоке 9. Беспроводной считывающий блок 9 сообщается с диспетчером 15 местной связи, который описан ниже.
На Фиг. 4 и 5 представлен второй вариант осуществления настоящего изобретения, включающий в себя рамную боковину 6 трехэлементной тележки с расположенными по бокам беспроводными датчиками 7d-7е в сборе, каждый из которых состоит из измерительного преобразователя смещений/тензометрического измерительного преобразователя 8 и считывающего блока 9. Работа этого варианта реализации заявленного изобретения основана на тех же принципах, что и работа первого варианта осуществления настоящего изобретения по Фиг. 2. Основное отличие между ними заключается в месторасположении беспроводных датчиков 7. Оба указанных вариантов являются предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения, однако месторасположение и число беспроводных датчиков 7 не ограничено вариантами, описанными в настоящем документе, и приведено здесь исключительно в качестве примера. В более общем смысле датчики 7 могут быть расположены в любом месте железнодорожного вагона, позволяющем фиксировать изменения в напряжении/смещении вследствие приложения нагрузки.
На Фиг. 6 показан общий вид конструкции измерительного преобразователя смещений/тензометрического измерительного преобразователя, который приведен исключительно в качестве примера. Измерительный преобразователь 8 включает в себя упругий элемент 10 (предпочтительно выполненный из нержавеющей стали), основное назначение которого состоит в передачи деформации/смещения с выступов 11а-11b на участок упругого элемента, где установлены тензометрические датчики 12а-12b. Во-вторых, конструкция упругого элемента 10 такова, что смещение/деформация, возникающая в выступах 11а-11b, механически усиливается в месте расположения тензометрических датчиков 12а-12b. В этом варианте осуществления настоящего изобретения упругий элемент 10 выполнен с возможностью выгибания при приложении сжимающего/смещающего усилия на выступы 11а-11b. В этом варианте используются четыре активных тензометрических датчика, расположенных по схеме измерительного моста Уитстона, хотя в других вариантах конфигурации может быть использовано большее количество активных тензометрических датчиков. Измерительный преобразователь 8 выдает электрический выходной сигнал, пропорциональный как приложенному входному напряжению, так и входным данным о деформации/смещении на выступах 11а-11b. Кроме того, измерительный преобразователь 8 содержит датчик 13 температуры, используемый для измерения температуры упругого элемента 10 в местах установки тензометрических датчиков 12а-12b. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения датчик 13 температуры представляет собой резистивный температурный датчик (RTD), хотя он может быть заменен другими датчиками аналогичного типа.
В настоящем документе описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированный на Фиг. 6, хотя могут быть использованы и иные измерительные преобразователи при условии, что они выдают выходной электрический сигнал, пропорциональный деформации/смещению несущей поверхности. В качестве примеров таких преобразователей можно назвать дифференциальные трансформаторы с линейно-изменяющимся выходным сигналом (LVDT), струнные датчики (VWT) и тензочувствительные измерительные преобразователи с волоконной решеткой Брэгга. Описанные принципы работы применимы к любому преобразователю указанных типов.
На Фиг. 7 показан предпочтительный вариант реализации элементов согласно настоящему изобретению, а также проиллюстрировано их взаимодействие. В этом варианте осуществления настоящего изобретения два беспроводных датчика смещений/тензометрических датчика 7 установлены на наклонном поясе надрессорной балки 1, как это показано на Фиг. 2. Выходной сигнал с расположенных по бокам надрессорной балки 1 измерительных преобразователей 8 предварительно формируется и оцифровывается беспроводным считывающим блоком 9. Предварительное формирование сигнала предусматривает: усиление исходного сигнала, полученного с измерительного преобразователя 8; фильтрацию сигнала с целью устранения шумов; и усреднение наборов отдельных точек данных для сведения к минимуму погрешностей при съеме данных. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует предварительно сформированный сигнал в цифровую форму с разрешением, по меньшей мере, 1/5 точности системы. После этого оцифрованный выходной сигнал передается беспроводным способом 14 диспетчеру 15 местной связи, который в предпочтительном варианте должен быть расположен на кузове железнодорожного вагона. Диспетчер 15 суммирует сигналы, полученные с каждой пары датчиков 7, и выполняет их калибровку по каждой тележке, используя закрытые параметры, сохраненные в памяти диспетчера 15. Откалиброванные выходные сигналы с каждой тележки суммируются и передаются беспроводным способом 16 или на местный цифровой индикатор 17 веса, или дистанционно на специальный компьютер или рабочую станцию 18. Беспроводная передача 16 из диспетчера 15 на удаленный приемник 17-18 может быть осуществлена различными способами, которые в подробностях описаны ниже. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения данные передаются беспроводным способом 16 через Bluetooth на специализированный цифровой индикатор 17 веса.
Как было отмечено выше, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения используются закрытые параметры калибровки в диспетчере 15 связи для преобразования цифровых данных датчиков в показания веса. В настоящем изобретении датчики 7 смонтированы в конструктивно подходящих для этого местах железнодорожного вагона, теоретически и экспериментально доказавших свою эффективность в плане реагирования на прикладываемую нагрузку с высокой степенью повторяемости. Однако общепризнанно, что соотношение между приложенной нагрузкой и деформацией/смещением может быть объективно разным, что гарантирует уникальность калибровки каждого компонента. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения это обуславливает необходимость отдельной калибровки каждой из тележек в сборе. Калибровка отдельной тележки в сборе может осуществляться с помощью специальной гидравлической нагружающей рамы, используемой для приложения нагрузки на центральную пластину 4 и скользуны 5а-5b надрессорной балки 1, когда сама тележка опирается на рельсы колесными парами 6а-6b. Предпочтительный способ предполагает внедрение принятых в отрасли методик калибровки, таких как ASTM Е74 - «Общепринятая методика калибровки силоизмерительных приборов для верификации индикаторов силы испытательных машин». В этом предпочтительном способе используется, по меньшей мере, пять точек калибровки в порядке возрастания и в порядке понижения с повторением, по меньшей мере, три раза. Использование такой методики калибровки обеспечивает максимальную степень точности показаний веса для данной тележки в сборе. Калибруя тележки перед сборкой железнодорожного вагона, система тем самым измеряет вес кузова железнодорожного вагона по сравнению с брутто вагона (GRL). Альтернативные способы, в том числе калибровка в условиях эксплуатации с одной или двумя точками калибровки, характеризуются намного меньшей статистической значимостью. Однако упрощенная калибровка в полевых условиях может быть использована в тех случаях, когда не требуется высокая степень точности. При коммерческом применении системы взвешивания, например, при приемке-передаче, может потребоваться оценка согласно национальной программе оценки средств измерений (NTEP), которая требует проведения верификационных испытаний как в лабораторных, так и в полевых условиях.
Наиболее общая форма обработки данных измерительных преобразователей описана в привязке к Фиг. 7. Обычно считается, что описанные способы используются в статическом или квазистатическом режиме, в каждом из которых влиянием инерции железнодорожного вагона можно пренебречь. В предпочтительном варианте при взвешивании железнодорожного вагона требуется его отцепить от состава, а само взвешивание проводить на горизонтальном участке пути, когда вагон находится в полностью неподвижном состоянии в соответствии с требованиями справочника AAR Scales Handbook. Однако бывают случаи, когда показания веса могут потребоваться в момент движения вагона по негоризонтальному участку пути. В таких случаях степень подвижности вагона или условия негоризонтальности могут быть оценены с помощью вышеупомянутых инерционных датчиков, входящих в состав беспроводного считывающего блока 9, или аналогичных датчиков диспетчера 15 связи. Затем включается логическая схема для принятия решения в отношении точности данных датчика, исходя из результатов инерциальных измерений. Например, инерционный датчик может быть использован для выявления уклона рельсового пути в 5% с последующей блокировкой вывода показаний датчика, обусловленной тем фактом, что они были признаны неточными для данных условий. В альтернативном варианте алгоритмы коррекции могли бы быть использованы для коррекции показаний веса на основании степени отклонения от горизонтали или движения. Оба примера обеспечивают надежное решение взвешивания, которое относительно нечувствительно к окружающим условиям.
Так как статические условия обычно определяются относительно движения железнодорожного вагона, то предпочтение обычно отдается статическим условиям окружающей среды. Однако общепризнано, что измерительные преобразователи на базе тензометрических датчиков демонстрируют определенное смещение нулевого выхода в случае изменения температуры. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения детектор 13 температуры в измерительном преобразователе 8 опрашивается по каждому показанию измерительного преобразователя для применения алгоритмов коррекции в беспроводном считывающем блоке 9. В наипростейшей форме алгоритмы коррекции используют линейное соотношение первого порядка между выходом измерительного преобразователя 8 и температурой, хотя в некоторых случаях может потребоваться аппроксимация более высокого порядка. Аналогичные подходы могут быть использованы для внесения поправки на рельеф или корректирующих поправок на теплоотдачу измерительных преобразователей различных типов, описанных выше. Максимальная степень коррекции достигается калибровкой всей тележки в сборе (вместе с датчиками) в термокамере или в аналогичной установке. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения поправка на температуру обеспечивает требуемую точность системы (скажем, 1% полной шкалы) в диапазоне от -10 до +40°C в соответствии с требованиями публикации 14 NCWM (Национальной конференция по мерам и весам) и документа Handbook 44 NIST (Национального института по стандартам и технологиям).
Измерение веса с использованием систем измерения массы вагона, как в движении, так и в статике было описано в предыдущих параграфах. Дополнительно можно отметить, что во время эксплуатации вагона переходные силы, возникающие в месте контакта колес с рельсами, передаются от колесных пар 6а-6b на рамные боковины 2а-2b через рессорные комплекты 3а-3b, а также на надрессорную балку 1. Оба варианта осуществления настоящего изобретения Фиг. 2 и 3 включают в себя датчики смещений/тензометрические датчики 7, установленные на рамных боковинах 2а-2b и/или на надрессорной балке 1. Соответственно, каждый из вариантов реализации заявленного изобретения обладает определенной возможностью непрямого измерения сил, действующих в месте соприкосновения колеса с рельсом. Например, колесо с дефектом поверхности на ободе в виде лысок может передавать периодически действующие переходные силы на тележку в сборе, которые могут быть измерены указанными датчиками 7. Такие датчики сопоставимы с датчиками динамической нагрузки на колеса (WILD), но при этом они обладают дополнительным преимуществом, которое заключается в том, что указанные датчики могут быть встроены в железнодорожный вагон. Кроме того, с помощью датчиков 7 могут быть измерены силы, возникающие в тележке в сборе вследствие изгибания, неустойчивости или иных условий подобного рода.
Как было указано выше, беспроводные считывающие блоки 9 передают и принимают данные с помощью диспетчера 15 связи, установленного рядом на кузове железнодорожного вагона. Такое короткое расстояние позволяет использовать маломощные радиопередатчики, соответствующие требованиям стандартов, таких как IEEE802.15.4, для работы в полосе 2,4 ГГц, не требующей лицензии. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения считывающие блоки 9 способны работать в качестве беспроводных маршрутизаторов, обменивающихся данными со всеми остальными считывающими блоками 9, обеспечивая резервный канал связи с диспетчером 15. Диспетчер 15 также осуществляет мониторинг сети и непрерывно оптимизирует ее, динамически изменяя маршруты передачи данных и выполняя регулировку, когда считывающий блок 9 находится на приеме, осуществляет передачу или находится в режиме ожидания. Кроме того, предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает полную безопасность данных по всему маршруту их передачи за счет использования 128-разрядного шифрования по алгоритму AES или иного аналогичного способа, соответствующего современному уровню развития техники. Могут быть использованы слаботочные беспроводные сети подобного типа; при этом передача данных не ограничена способами, описанными в настоящем документе.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения диспетчер 15 связи содержит: вычислительный элемент, такой как микроконтроллер; запоминающее устройство; автономный источник питания; и сенсоры. В качестве сенсоров могут быть использованы датчики окружающей температуры и барометрического давления, датчики приближения или инерционные датчики. Кроме того, в диспетчере 15 реализовано несколько способов связи, в том числе вышеупомянутая связь по беспроводной сенсорной сети, сотовая связь (по протоколам GSM/GPRS), спутниковая связь, локальная связь через Bluetooth или Wi-Fi. Диспетчер 15 может также включать в себя беспроводной считывающий блок 9 для создания сети диспетчеров 15 по всему составу. С помощью дополнительного диспетчера 15, установленного на локомотиве, можно осуществлять мониторинг данных со всех вышеупомянутых сенсоров. Для обмена данными по всему составу могут быть использованы различные способы.
Диспетчер 15 может также содержать средства определения местоположения, такие как система глобального позиционирования (GPS). Система позиционирования может быть использована для определения скорости движения железнодорожного вагона и его местоположения. И данные о скорости, и данные о местоположении могут быть использованы в алгоритмах для регулировки частоты съема данных беспроводным считывающим блоком 9 или блокировки вывода всех данных вместе. Например, вес железнодорожного вагона может не представлять какого-либо интереса, если этот вагон стоит в депо, и поэтому информация о его местоположении могла бы быть использована для блокировки съема данных и вывода показаний веса, экономя тем самым энергию как диспетчера 15 связи, так и беспроводных считывающих блоков 9. В альтернативном варианте показания веса могут быть нужны каждую минуту, если железнодорожный вагон находится под загрузкой, поэтому необходимо, чтобы диспетчер 15 мог регулировать частоту съема данных блоком 9, исходя из комбинации параметров и данных, вводимых пользователем. В предпочтительном варианте реализации заявленного изобретения конечный пользователь может регулировать частоту съема данных с местного цифрового индикатора 17 веса по своему усмотрению, хотя в других условиях окружающей среды могут потребоваться другие автономные способы.
Выше было отмечено, что беспроводные датчики смещений/тензометрические датчики 7 могут быть использованы для измерения динамических сил, действующих в месте соприкосновения колеса с рельсом. При их объединении с вышеупомянутым инерционным датчиком в диспетчере 15 или беспроводном считывающем блоке 9 может быть достигнут более высокий уровень уверенности в отношении зафиксированного состояния тележки в сборе. Например, с помощью датчиков 7 могут быть выявлены периодически действующие боковые силы в надрессорной балке 1, а соответствующий отклик с кузова вагона, измеренный инерционным датчиком, может быть использован для подтверждения события. Соотношение между входными сигналами с колеса/оси и откликом с кузова вагона может быть легко определено как вычислительными методами, так и эмпирически. Эта информация может быть использована для создания передаточных функций в диспетчере 15 или беспроводном считывающем блоке 9 для точного прогнозирования входных данных.

Claims (19)

1. Система измерения веса железнодорожного вагона, содержащая:
кузов железнодорожного вагона, опирающийся на колеса, оси и множество тележек, каждая из которых содержит надрессорную балку и две рамные боковины,
множество измерительных преобразователей, установленных непосредственно на надрессорной балке или рамных боковинах и предназначенных для измерения веса кузова железнодорожного вагона, каждый измерительный преобразователь содержит упругий элемент, имеющий выступы, выполненные с возможностью механически усиливать деформацию надрессорной балки или рамной боковины,
один или несколько датчиков, связанных с измерительными преобразователями и предназначенных для сбора, обработки и передачи обработанных данных, полученных с измерительных преобразователей,
приемник, обеспечивающий связь с датчиками и передачу обработанных данных о весе кузова железнодорожного вагона.
2. Система по п.1, в которой указанный измерительный преобразователь представляет собой тензометрический преобразователь, выполненный с возможностью выгибания при приложении нагрузки к выступам.
3. Система по п.2, в которой указанный измерительный преобразователь включает в себя упругий элемент, который механически соединен с одной или несколькими надрессорными балками или рамными боковинами.
4. Система по п.2, в которой указанный измерительный преобразователь включает в себя множество тензометрических датчиков.
5. Система по п.3, в которой упругий элемент механически усиливает входные данные о смещении, полученные тензометрическими датчиками.
6. Система по п.4, в которой тензометрические датчики размещены по одной или нескольким схемам измерительного моста Уитстона.
7. Система по п.1, в которой измерительные преобразователи расположены в предварительно установленных местах на надрессорной балке или рамных боковинах, которые были определены способом, включающим в себя следующие стадии:
расчет напряжений аналитическими или численными методами, при этом модулируются стандартные нагрузки, воздействующие на надрессорную балку или рамные боковины, а места расположения измерительных преобразователей выбираются по факту реакции на напряжения,
экспериментальный расчет напряжений, при котором на кузове железнодорожного вагона, надрессорной балке или рамных боковинах установлены соответствующие измерительные преобразователи для верификации рассчитанных напряжений.
8. Система по п.1, в которой измерительные преобразователи расположены симметрично в боковом или продольном направлении железнодорожного вагона и предназначены для определения неравномерностей статической нагрузки между колесами, осями или тележками.
9. Система по п.1, в которой каждый датчик включает в себя следующие элементы:
вычислительный элемент для сбора показаний измерительных преобразователей,
запоминающее устройство,
беспроводной приемопередатчик для передачи и приема данных,
датчик температуры для измерения температуры в местах установки измерительных преобразователей,
детектор движения для индикации движения железнодорожного вагона,
инерционный датчик для выявления прямолинейного и вращательного движения надрессорной балки и рамных боковин в статике и динамике.
10. Система по п.9, в которой вычислительный элемент используется для управления съемом данных измерительными преобразователями и выполнения анализа показаний измерительных преобразователей.
11. Система по п.9, в которой запоминающее устройство используется для хранения показаний измерительных преобразователей, инерционного датчика или детектора движения.
12. Система по п.9, в которой беспроводной приемопередатчик сообщается с одним или несколькими датчиками, каждый из которых взаимодействует с приемником так, что для передачи данных открыто множество каналов связи.
13. Система по п.9, в которой детектор движения используется для того, чтобы определить, движется ли железнодорожный вагон, а также для настройки анализа показаний измерительных преобразователей на статические или динамические условия.
14. Система по п.9, в которой вычислительный элемент используется для вычисления скорости считывания данных с детектора температуры.
15. Система по п.9, в которой вычислительный элемент используется для корректировки показаний измерительных преобразователей на основе скорости считывания данных и температуры.
16. Система по п.1, в которой приемник содержит:
блок управления данными для приема показаний с одного или нескольких сенсоров,
элемент связи, предназначенный для передачи данных на удаленный терминал,
вычислительный элемент для анализа данных, полученных с одного или нескольких сенсоров,
детектор для определения скорости движения железнодорожного вагона, и
элемент системы позиционирования, предназначенный для определения местоположения железнодорожного вагона.
17. Система по п.16, в которой блок управления данными программирует вычислительный элемент на сенсорах для управления съемом данных измерительными преобразователями и частотой, с которой показания должны передаваться на приемник.
18. Система по п.1, в которой измерительные преобразователи используются для измерения переходных сил, возникающих в точке контакта колеса с рельсом.
19. Система измерения веса железнодорожного вагона, содержащая:
кузов железнодорожного вагона, опирающийся на колеса, две оси и множество тележек, каждая из которых содержит надрессорную балку и две рамные боковины,
множество тензометрических измерительных преобразователей, установленных непосредственно на надрессорной балке или рамных боковинах и предназначенных для измерения веса кузова железнодорожного вагона, каждый тензометрический преобразователь содержит упругий элемент, имеющий выступы, выполненные с возможностью механически усиливать деформацию надрессорной балки или рамной боковины,
один или несколько датчиков, связанных с измерительными преобразователями и предназначенных для сбора, обработки и передачи обработанных данных, полученных с измерительных преобразователей,
приемопередатчик, обеспечивающий связь с датчиками и передачу обработанных данных о весе кузова железнодорожного вагона,
при этом каждый датчик состоит из следующих элементов,
вычислительного элемента для сбора показаний измерительного преобразователя,
запоминающего устройства, и
беспроводного приемопередатчика для передачи и приема данных.
RU2015103058/11A 2014-01-31 2015-01-30 Встроенная система взвешивания железнодорожных товарных вагонов RU2600420C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/169,784 US20150219487A1 (en) 2014-01-31 2014-01-31 Railway freight car on-board weighing system
US14/169,784 2014-01-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015103058A RU2015103058A (ru) 2016-08-20
RU2600420C2 true RU2600420C2 (ru) 2016-10-20

Family

ID=52396511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015103058/11A RU2600420C2 (ru) 2014-01-31 2015-01-30 Встроенная система взвешивания железнодорожных товарных вагонов

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20150219487A1 (ru)
EP (1) EP2902752B1 (ru)
CN (1) CN104819756B (ru)
AU (1) AU2015200299C1 (ru)
BR (1) BR102015001727B1 (ru)
CA (1) CA2880684A1 (ru)
MX (1) MX340506B (ru)
PL (1) PL2902752T3 (ru)
RU (1) RU2600420C2 (ru)
ZA (1) ZA201500047B (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716392C1 (ru) * 2019-05-14 2020-03-11 Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ") Система мониторинга железнодорожного грузового вагона
RU2760245C1 (ru) * 2021-03-22 2021-11-23 Общество С Ограниченной Ответственностью "Транстех" Способ мониторинга воздействия нагрузок на вагон в процессе его эксплуатации
RU2762531C1 (ru) * 2021-04-27 2021-12-21 Закрытое акционерное общество «Позитрон-Энерго» Система определения веса грузового железнодорожного вагона

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6140300B2 (ja) * 2013-12-25 2017-05-31 川崎重工業株式会社 鉄道車両台車用の荷重計測装置
CA2892952C (en) 2015-01-19 2019-10-15 Tetra Tech, Inc. Protective shroud
CA2893017C (en) 2015-01-19 2020-03-24 Tetra Tech, Inc. Light emission power control apparatus and method
US9849895B2 (en) 2015-01-19 2017-12-26 Tetra Tech, Inc. Sensor synchronization apparatus and method
US10349491B2 (en) 2015-01-19 2019-07-09 Tetra Tech, Inc. Light emission power control apparatus and method
CA2892885C (en) 2015-02-20 2020-07-28 Tetra Tech, Inc. 3d track assessment system and method
RU2608206C1 (ru) * 2015-10-12 2017-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ" Система дистанционного мониторинга состояния вагонов
MX2017012501A (es) 2016-10-03 2018-09-26 Bnsf Railway Co Sistema, metodo y aparato para medicion de carga en un vagon de ferrocarril.
US10551257B2 (en) * 2017-06-15 2020-02-04 Amsted Rail Company, Inc. Railway freight car coupling force monitoring system
WO2019007528A1 (en) * 2017-07-07 2019-01-10 Volvo Truck Corporation CHARGE SENSOR ASSEMBLY FOR VEHICLE AXLE
AT519972B1 (de) * 2017-08-31 2018-12-15 Philipp Tarter Anordnung zur Wagenzustandsmessung
RU2681472C1 (ru) * 2017-12-26 2019-03-06 Акционерное общество "Научно-внедренческий центр "Вагоны" (АО "НВЦ "Вагоны") Система мониторинга состояния подвижной единицы железнодорожного состава
US10730538B2 (en) 2018-06-01 2020-08-04 Tetra Tech, Inc. Apparatus and method for calculating plate cut and rail seat abrasion based on measurements only of rail head elevation and crosstie surface elevation
US10625760B2 (en) 2018-06-01 2020-04-21 Tetra Tech, Inc. Apparatus and method for calculating wooden crosstie plate cut measurements and rail seat abrasion measurements based on rail head height
US10807623B2 (en) 2018-06-01 2020-10-20 Tetra Tech, Inc. Apparatus and method for gathering data from sensors oriented at an oblique angle relative to a railway track
US11377130B2 (en) 2018-06-01 2022-07-05 Tetra Tech, Inc. Autonomous track assessment system
AU2019365823A1 (en) * 2018-10-25 2021-05-20 Amsted Rail Company, Inc. Load sensing system for a railway truck assembly
US11697443B2 (en) 2019-05-08 2023-07-11 Amsted Rail Company, Inc. Apparatus for locating a mobile railway asset
WO2020232443A1 (en) 2019-05-16 2020-11-19 Tetra Tech, Inc. Autonomous track assessment system
US20220119021A1 (en) * 2020-01-23 2022-04-21 Ttx Company Detecting a Hunting Condition of a Railcar Axle
MX2022011318A (es) 2020-03-20 2022-10-07 Amsted Rail Co Inc Aparato y metodos de monitoreo de activo ferroviario movil.
CN111829713B (zh) * 2020-07-10 2022-03-01 北京交通大学 吊座式测力构架的电机垂向力系测试结构及其制作方法
CN111811722B (zh) * 2020-07-10 2022-03-01 北京交通大学 筋板式电机悬挂测力构架的电机垂向载荷测试结构的制作方法
CN114136520B (zh) * 2021-11-26 2022-08-05 天津大学 一种铁路货车车体纵向载荷测试方法
CN114759954B (zh) * 2022-06-13 2022-09-06 西南交通大学 一种轮轨力无线检测装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU60715U1 (ru) * 2006-09-04 2007-01-27 Закрытое Акционерное Общество "Весоизмерительная Компания "Тензо-М" Мобильные железнодорожные весы
RU2417912C2 (ru) * 2005-12-23 2011-05-10 Дженерал Электрик Компани Система и способ определения, сцеплен ли локомотив или железнодорожная тяговая установка с железнодорожным вагоном или другой тяговой установкой
US8227713B1 (en) * 2008-04-04 2012-07-24 Startrak Information Technologies, Llc Railcar weighing system
EP2679967A1 (de) * 2012-06-30 2014-01-01 Franz Kaminski Waggonbau GmbH Vorrichtung zur Messung und Anzeige des Zuladegewichts eines Schienenfahrzeugs

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3780817A (en) * 1969-02-28 1973-12-25 J Videon Weighing devices
SE356589B (ru) * 1970-09-21 1973-05-28 Conrail Ab
US4367656A (en) * 1980-12-01 1983-01-11 Massey-Ferguson Inc. Single axis force transducer
US5230392A (en) * 1992-04-16 1993-07-27 Remy Tremblay Load weighing apparatus
US5973273A (en) * 1998-03-04 1999-10-26 Controload Ltd. Method for determining weight of a vehicle in motion
DE19827268A1 (de) * 1998-06-19 1999-12-30 Pfreundt Gmbh & Co Kg Anordnung und Verfahren zur Gewichtserfassung der Nutzlast eines Nutzfahrzeugs mit Vertikalsensoren
US7240571B2 (en) * 2004-09-30 2007-07-10 Walker Robert R On-board scale sensor with mechanical amplification and improved output signal apparatus and method
DE102008018076B4 (de) * 2008-04-09 2016-03-31 Schenck Process Gmbh System zur Messung von Belastungen beim Rad/Schiene-Kontakt von Schienenfahrzeugen
WO2010093895A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-19 Union Tank Car Company Electronic weighing system and method for railcars
US8534143B2 (en) * 2009-10-02 2013-09-17 Parker-Hannifin Corporation Low-power force sensor
CN201527303U (zh) * 2009-10-23 2010-07-14 中南大学 一种轨基高速列车轮重扫掠力传感器
DE102010047234B8 (de) * 2010-10-04 2015-12-24 Schenck Process Gmbh Wägemodul zur Messung von Radaufstandskräften
EP2789997B1 (en) * 2013-04-08 2021-03-31 Vishay Advanced Technologies Ltd. Load detecting device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2417912C2 (ru) * 2005-12-23 2011-05-10 Дженерал Электрик Компани Система и способ определения, сцеплен ли локомотив или железнодорожная тяговая установка с железнодорожным вагоном или другой тяговой установкой
RU60715U1 (ru) * 2006-09-04 2007-01-27 Закрытое Акционерное Общество "Весоизмерительная Компания "Тензо-М" Мобильные железнодорожные весы
US8227713B1 (en) * 2008-04-04 2012-07-24 Startrak Information Technologies, Llc Railcar weighing system
EP2679967A1 (de) * 2012-06-30 2014-01-01 Franz Kaminski Waggonbau GmbH Vorrichtung zur Messung und Anzeige des Zuladegewichts eines Schienenfahrzeugs

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716392C1 (ru) * 2019-05-14 2020-03-11 Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ") Система мониторинга железнодорожного грузового вагона
RU2760245C1 (ru) * 2021-03-22 2021-11-23 Общество С Ограниченной Ответственностью "Транстех" Способ мониторинга воздействия нагрузок на вагон в процессе его эксплуатации
RU2762531C1 (ru) * 2021-04-27 2021-12-21 Закрытое акционерное общество «Позитрон-Энерго» Система определения веса грузового железнодорожного вагона

Also Published As

Publication number Publication date
EP2902752A2 (en) 2015-08-05
CA2880684A1 (en) 2015-07-31
US20150219487A1 (en) 2015-08-06
MX340506B (es) 2016-07-11
CN104819756B (zh) 2018-04-24
RU2015103058A (ru) 2016-08-20
EP2902752C0 (en) 2023-06-07
CN104819756A (zh) 2015-08-05
EP2902752B1 (en) 2023-06-07
AU2015200299C1 (en) 2016-04-21
PL2902752T3 (pl) 2023-08-21
MX2015000645A (es) 2015-07-30
AU2015200299A1 (en) 2015-08-20
BR102015001727A2 (pt) 2016-03-15
EP2902752A3 (en) 2015-08-19
BR102015001727B1 (pt) 2021-04-27
ZA201500047B (en) 2016-09-28
AU2015200299B2 (en) 2016-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2600420C2 (ru) Встроенная система взвешивания железнодорожных товарных вагонов
RU2643746C2 (ru) Способ формирования результатов измерений на основании сигналов датчиков
JP5885733B2 (ja) Ｗｉｍセンサを較正するための方法
CA2574051C (en) Apparatus for detecting hunting and angle of attack of a rail vehicle wheelset
AU2018285000B2 (en) Railway freight car coupling force monitoring system
Bižić et al. Development of method for experimental determination of wheel–rail contact forces and contact point position by using instrumented wheelset
Gomez et al. Method for the reduction of measurement errors associated to the wheel rotation in railway dynamometric wheelsets
US8969745B2 (en) Railcar weighing system with offset sensor
CN105923015B (zh) 一种以减振平台为惯性位移基准的钢轨波浪磨耗移动测量方法
RU155518U1 (ru) Рельсовые весы для взвешивания подвижных железнодорожных объектов в движении
CN102877385A (zh) 一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置及其测量方法
RU2615707C2 (ru) Система и способ для взвешивания сцепленных находящихся в движении железнодорожных вагонов
RU2682567C1 (ru) Устройство сбора информации и способ оценки результатов взаимодействия между колесом и рельсом
RU2716392C1 (ru) Система мониторинга железнодорожного грузового вагона
RU2313069C1 (ru) Устройство для взвешивания движущегося рельсового транспорта
RU2608206C1 (ru) Система дистанционного мониторинга состояния вагонов
RU2780704C2 (ru) Способ мониторинга технического состояния железнодорожного пути и устройство для его осуществления
WO2009142531A1 (ru) Способ измерения веса и диагностики железнодорожного транспорта под подошвой рельса с применением весовой рельсовой подкладки
RU2762531C1 (ru) Система определения веса грузового железнодорожного вагона
Sekuła et al. In-motion rail scales as a component of the railway bridge diagnostic system
RU2561245C2 (ru) Вагонные весы
FI116160B (fi) Menetelmä ja järjestely kiskoilla kulkevan kulkuvälineen ominaisuuksien analysoimiseksi
RU27700U1 (ru) Мобильные весы для подвижного состава
RU2483958C1 (ru) Система контроля поверхности катания железнодорожной колесной пары
Alfi et al. High Pass-Band Measuring Wheelset