RU2676951C1 - Device for determination and registration of mutual position of rail threads in vertical plane - Google Patents

Device for determination and registration of mutual position of rail threads in vertical plane Download PDF

Info

Publication number
RU2676951C1
RU2676951C1 RU2017144318A RU2017144318A RU2676951C1 RU 2676951 C1 RU2676951 C1 RU 2676951C1 RU 2017144318 A RU2017144318 A RU 2017144318A RU 2017144318 A RU2017144318 A RU 2017144318A RU 2676951 C1 RU2676951 C1 RU 2676951C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
displacement sensors
axis
amplifier
Prior art date
Application number
RU2017144318A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Валентинович Кривошеев
Диана Радиковна Гатауллина
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет Им. А.Н. Туполева-Каи", (Книту-Каи)
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 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет Им. А.Н. Туполева-Каи", (Книту-Каи) filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет Им. А.Н. Туполева-Каи", (Книту-Каи)
Priority to RU2017144318A priority Critical patent/RU2676951C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2676951C1 publication Critical patent/RU2676951C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C7/00Tracing profiles
    • G01C7/02Tracing profiles of land surfaces
    • G01C7/04Tracing profiles of land surfaces involving a vehicle which moves along the profile to be traced

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to a measuring technique and can be used for continuous measurement and recording of the relative position of rail threads in a vertical plane. Invention consists in that the device for determining and registering the mutual position of the rail threads in the vertical plane further comprises two displacement sensors, the stators of which are pivotally connected to the right and left axle boxes of the measuring wheel pair, respectively, and the rotors of the displacement sensors are pivotally connected to the sprung body, while the displacement sensors are electrically connected to the first and second inputs of the differential amplifier-converter, the third input of which is connected to the output of the system angle sensor installed on the outer axis of the suspension axis, at the same time the excess of rail threads is calculated by the formula Δh= lx 1/ K(Kα- Klα), where Δh – is the excess of one rail thread over the other; K— is the steepness of the system angle sensor; K– is the steepness of displacement sensors; K– is scale factor of the differential amplifier; l– is a base of installation of displacement sensors; l– is a base of measuring wheel pair; α– is the angle of deviation of the base plane of the train car relative to the plane of the horizon G-G; α– is the angle of deviation of the base plane of the train car relative to the axis of the measuring wheel pair, and the output of the differential amplifier-converter through the first analog-code converter is connected to the first data input of the controller, and the output of the second analog-code converter is connected to the second data input of the controller, to the input of which the output of the object linear velocity sensor is connected, which consists of a tacho-generator, whose input is the input of the object linear velocity sensor and is kinematically connected to the wheel pair using a cable, and the output is electrically connected to a scale amplifier, the output of which is the output of the object linear velocity sensor.EFFECT: simplifying the design, reducing the size of the device, improving the accuracy of measurements.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для непрерывного измерения и записи взаимного положения рельсовых нитей в вертикальной плоскости.The invention relates to measuring technique and can be used for continuous measurement and recording the relative position of rail threads in a vertical plane.

Известно устройство для определения и регистрации взаимного положения рельсовых нитей в вертикальной плоскости, содержащее измерительную колесную пару, подрессоренный кузов, гироскопический стабилизатор с рычагом, нижний конец которого жестко закреплен на выходной оси стабилизатора, трособлочную систему и регистрирующий блок, причем гироскопический стабилизатор, трособлочная система и регистрирующий блок установлены на подрессоренном кузове, механически фиксированном на измерительной колесной паре (Авторское свидетельство СССР №142776, кл. В61К 9/08. Механизм для записи превышения одного рельса железнодорожного пути над другим / М.А. Плохоцкий, A.M. Найдич. - Опубл. 1961 год. - Бюл. №22)A device for determining and registering the relative position of rail threads in a vertical plane, comprising a measuring wheel pair, a sprung body, a gyroscopic stabilizer with a lever, the lower end of which is rigidly fixed to the output axis of the stabilizer, a cable block system and a recording unit, wherein the gyro stabilizer, cable block system and the recording unit is mounted on a sprung body mechanically fixed on a measuring pair of wheels (USSR Copyright Certificate .. 142776, cl V61K 9/08 mechanism to record exceeding one rail railway track over the other / MA Plohotsky, Naidich, A.M. -. Publ 1961 -.. Bulletin №22).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, большие габариты и наличие динамической ошибки из-за больших моментов в тросово-блочной системе.A disadvantage of the known device is the design complexity, large dimensions and the presence of dynamic errors due to large moments in the cable-block system.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения и регистрации взаимного положения рельсовых нитей в вертикальной плоскости (Авторское свидетельство СССР №1120166, кл. G01C 7/04. Устройство для определения и регистрации взаимного положения рельсовых нитей в вертикальной плоскости / С.С. Арутюнов, В.М. Хохлов, В.А. Глебов и др. - Опубл. 23.10.84, Бюл. №39), содержащее измерительную колесную пару, подрессоренный кузов, гироскопический стабилизатор с рычагом, нижний конец которого жестко закреплен на выходной оси стабилизатора, тросово-блочную систему и регистрирующий блок, причем гироскопический стабилизатор, тросово-блочная система и регистрирующий блок установлены на подрессоренном кузове, механически фиксированном на измерительной колесной паре, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения габаритов, в него введен компенсирующий двуплечий рычаг, ось которого соединена шарнирно с верхним концом установленного вертикального рычага стабилизатора, верхний конец двуплечего рычага связан с регистрирующим блоком, а нижний конец соединен через тросово-блочную систему с буксами измерительной колесной пары, при этом отношение плеч компенсирующего двуплечего рычага соответствует равенствуThe closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device for determining and recording the relative position of rail threads in a vertical plane (USSR Author's Certificate No. 11010166, class G01C 7/04. Device for determining and recording the relative position of rail threads in a vertical plane / S.S. Arutyunov, V.M. Khokhlov, V.A. Glebov et al. - Pub. 23.10.84, Bull. No. 39), containing a measuring wheel pair, a sprung body, a gyroscopic stabilizer with a lever, the lower end of which is a gesture about mounted on the output axis of the stabilizer, the cable-block system and the recording unit, and the gyroscopic stabilizer, cable-block system and the recording unit are mounted on a sprung body mechanically fixed on the measuring wheel pair, characterized in that, in order to simplify the design and reduce dimensions , a compensating two-arm lever is introduced into it, the axis of which is pivotally connected to the upper end of the installed vertical stabilizer arm, the upper end of the two-arm arm is connected with striruyuschim unit, and a lower end connected via a pull-wire-block system from the lower part of the measuring wheel pair, wherein the ratio of the arms of the compensating double-arm lever corresponds to the equation

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где а1 - длина плеча двуплечего рычага от его оси до нижнего конца рычага;where a 1 is the length of the shoulder of the two shoulders of the lever from its axis to the lower end of the lever;

а2 - длина плеча двуплечего рычага от его оси до верхнего конца рычага;and 2 is the length of the shoulder of the two shoulders of the lever from its axis to the upper end of the lever;

L - расстояние между точками крепления гибких тросов тросово-блочной системы к буксам измерительной колесной пары;L is the distance between the points of attachment of the flexible cables of the cable-block system to the axle boxes of the measuring wheel pair;

d - длина рычага стабилизатора.d is the length of the stabilizer lever.

Недостатком известного устройства является наличие динамической ошибки из-за тросово-блочной системы, низкая точность и большие габариты.A disadvantage of the known device is the presence of dynamic errors due to the cable-block system, low accuracy and large dimensions.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции (нет тросово-блочных передач) и одновременное уменьшение габаритов устройства, и повышение точности за счет уменьшения возмущающих моментов.The technical result of the invention is to simplify the design (no cable-block gears) and at the same time reduce the dimensions of the device, and increase accuracy by reducing disturbing moments.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения и регистрации взаимного положения рельсовых нитей в вертикальной плоскости, содержащем измерительную колесную пару, подшипники которой установлены в левой и правой буксах, подрессоренный кузов, регистрирующий блок, одноосный силовой горизонтальный гиростабилизатор с вертикальной осью ротора в кардановом подвесе, установленный на подрессоренном кузове, механически фиксированном на измерительной колесной паре, при этом гиростабилизатор имеет цепь межрамочной коррекции, включающую последовательно соединенные датчик угла прецессии на внутренней оси подвеса, усилитель стабилизации, на первый вход которого подключен выход датчика угла прецессии, а на второй - датчик линейной скорости объекта, состоящий из последовательно соединенных тахогенератора и масштабного усилителя, а выход усилителя стабилизации соединен с двигателем, установленным на наружной оси подвеса, и цепь приведения, включающую последовательно соединенные маятниковый датчик угла, установленный на наружной оси подвеса, усилитель коррекции и датчик момента, установленный на внутренней оси подвеса, новым является то, что в него введены два датчика перемещений, статоры которых шарнирно связаны с правой и левой буксами измерительной колесной пары соответственно, а роторы датчиков перемещений шарнирно связаны с подрессоренным кузовом, при этом датчики перемещений электрически подключены к первому и второму входам дифференциального усилителя-преобразователя, на третий вход которого подключен выход системного датчика угла, установленного на наружной оси подвеса, при этом превышение рельсовых нитей вычисляется по формулеThe technical result is achieved in that in a device for determining and recording the relative position of rail threads in a vertical plane containing a measuring wheel pair, the bearings of which are mounted in the left and right axle boxes, a sprung body, a recording unit, a uniaxial horizontal power gyro stabilizer with a vertical rotor axis in a universal joint a suspension mounted on a sprung body mechanically fixed to a measuring pair of wheels, while the gyrostabilizer has a chain of the frame frame a rection, including a precession angle sensor connected in series on the gimbal’s inner axis, a stabilization amplifier, the output of the precession angle sensor connected to the first input, and the object’s linear speed sensor consisting of a tachogenerator and a scale amplifier connected in series, and the output of the stabilization amplifier connected to an engine mounted on the outer axis of the suspension, and a drive chain including serially connected pendulum angle sensors mounted on the outer axis of the suspension, an amplifier corrections and a torque sensor mounted on the inner axis of the suspension, it is new that two displacement sensors are introduced into it, the stators of which are pivotally connected to the right and left axle boxes of the measuring wheel pair, respectively, and the rotors of the displacement sensors are pivotally connected to the sprung body, while the sensors displacements are electrically connected to the first and second inputs of the differential amplifier-converter, the third input of which is connected to the output of the system angle sensor mounted on the outer axis of the suspension, p and this excess of rails is calculated by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где Δh - превышение одной рельсовой нити над другой;where Δh is the excess of one rail thread over another;

Kсд - крутизна системного датчика угла;K SD - the steepness of the system angle sensor;

Kдп - крутизна датчиков перемещений;K DP - the steepness of the displacement sensors;

Kду - масштабный коэффициент дифференциального усилителя;K do - the scale factor of the differential amplifier;

Figure 00000003
- база установки датчиков перемещений;
Figure 00000003
- base installation of displacement sensors;

Figure 00000004
- база измерительной колесной пары;
Figure 00000004
- base measuring wheel pair;

αвг - угол отклонения базовой плоскости вагона относительно плоскости горизонта Г-Г;α vg - the angle of deviation of the base plane of the car relative to the horizon plane G-G;

αвк - угол отклонения базовой плоскости вагона относительно оси измерительной колесной пары,α VK - the deviation angle of the base plane of the car relative to the axis of the measuring wheelset,

а выход дифференциального усилителя-преобразователя через первый преобразователь аналог-код подключен к первому входу данных контроллера, а ко второму входу данных контроллера подключен выход второго преобразователя аналог-код, на вход которого подключен выход датчика линейной скорости объекта, который состоит из тахогенератора, вход которого является входом датчика линейной скорости объекта и кинематически соединен с колесной парой при помощи тросика, а выход электрически подключен к масштабному усилителю, выход которого является выходом датчика линейной скорости объекта.and the output of the differential amplifier-converter through the first analog-code converter is connected to the first input of the controller data, and the output of the second analog-code converter is connected to the second controller data input, the input of which is connected to the output of the object’s linear velocity sensor, which consists of a tachogenerator, the input of which is the input of the linear velocity sensor of the object and is kinematically connected to the wheelset with a cable, and the output is electrically connected to a large-scale amplifier, the output of which is the output of the linear speed sensor of the object.

Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг. 1 - фиг. 2, где фиг. 1 - структурно-кинематическая схема устройства, фиг. 2 - схема, поясняющая формирование угла превышения рельсовых нитей. Здесь:The invention is illustrated by the drawings presented in FIG. 1 - FIG. 2, where FIG. 1 is a structural-kinematic diagram of a device, FIG. 2 is a diagram explaining the formation of an elevation angle of rail threads. Here:

1 - гироузел (внутренняя рамка с вертикальной осью ротора гиромотора) с полуосями;1 - gyro unit (inner frame with a vertical axis of the gyromotor rotor) with half shafts;

2 - наружная рама с полуосями;2 - outer frame with half shafts;

3 - маятниковый датчик угла;3 - pendulum angle sensor;

4 - усилитель коррекции;4 - correction amplifier;

5 - ротор датчика момента;5 - rotor of the torque sensor;

6 - статор датчика момента;6 - stator of the torque sensor;

7 - ротор датчика угла прецессии;7 - rotor of the angle sensor of the precession;

8 - статор датчика угла прецессии;8 - stator of the precession angle sensor;

9 - усилитель стабилизации;9 - stabilization amplifier;

10 - ротор двигателя;10 - engine rotor;

11 - статор двигателя;11 - the stator of the engine;

12 - масштабный усилитель;12 - scale amplifier;

13 - тахогенератор;13 - tachogenerator;

14 - измерительная колесная пара;14 - measuring wheelset;

15; 16 - роторы датчиков перемещений;fifteen; 16 - rotors of displacement sensors;

17; 18 - буксы колесной пары;17; 18 - axle box wheels;

19 - место крепления датчиков перемещения к подрессоренному кузову (вагону) 32;19 - the place of attachment of the displacement sensors to the sprung body (car) 32;

20 - ротор системного датчика угла;20 - rotor of the system angle sensor;

21 - статор системного датчика угла;21 - stator system angle sensor;

22 - дифференциальный усилитель-преобразователь;22 - differential amplifier-converter;

23 - первый преобразователь аналог-код;23 - the first Converter analog code;

24 - второй преобразователь аналог-код;24 - the second Converter analog code;

25 - контроллер;25 - controller;

26 - регистрирующее устройство;26 - recording device;

23; 24; 25; 26 - регистрирующий блок;23; 24; 25; 26 - recording unit;

27; 28 - статоры датчиков перемещений;27; 28 - stators of displacement sensors;

29 - тросик для передачи вращения от измерительной колесной пары к тахогенератору.29 - cable for transmitting rotation from the measuring wheel pair to the tachogenerator.

30 - амортизаторы;30 - shock absorbers;

31 - рельсовая колея;31 - rail track;

32 - подрессоренный кузов;32 - sprung body;

Figure 00000005
- измерительная база колесной пары;
Figure 00000005
- measuring base of the wheelset;

Figure 00000003
- база между датчиками перемещений;
Figure 00000003
- base between displacement sensors;

Figure 00000006
- кинетический момент ротора гиромотора;
Figure 00000006
- kinetic moment of the rotor of the gyromotor;

Figure 00000007
- линейная скорость движения;
Figure 00000007
- linear speed of movement;

Yg - местная вертикаль;Y g is the local vertical;

Г-Г - плоскость местного горизонта;GG - the plane of the local horizon;

Zк - ось вращения измерительной колесной пары;Z to - the axis of rotation of the measuring wheelset;

Zв - направление базовой плоскости кузова (вагона);Z in - the direction of the base plane of the body (car);

Zгy - направление оси подвеса гироузла;Z gy - the direction of the suspension axis of the gyro;

Δh - расстояние от центра ротора до центра статора датчика перемещений при взаимном перемещении кузова относительно колесной пары;Δh is the distance from the center of the rotor to the center of the stator of the displacement sensor during mutual movement of the body relative to the wheelset;

αвг - угол отклонения базовой плоскости вагона относительно плоскости горизонта Г-Г;α vg - the angle of deviation of the base plane of the car relative to the horizon plane G-G;

αвк - угол отклонения базовой плоскости вагона относительно оси измерительной колесной пары;α VK - the deviation angle of the base plane of the car relative to the axis of the measuring wheelset;

αкг - угол отклонения оси измерительной колесной пары относительно плоскости горизонта Г-Г;α kg is the deviation angle of the axis of the measuring wheelset relative to the horizon plane G-G;

Р - риска ротора системного датчика угла;P - risk of the rotor of the system angle sensor;

С - риска статора системного датчика угла.C is the stator risk of the system angle sensor.

Взаимное угловое положение рисок Р и С соответствует углу αвг. The mutual angular position of the marks P and C corresponds to the angle α vg.

В соответствии с фиг. 1 и фиг. 2 устройство можно представить в виде следующих функциональных узлов.In accordance with FIG. 1 and FIG. 2 device can be represented in the form of the following functional units.

Одноосный горизонтальный гиростабилизатор.Monoaxial horizontal gyrostabilizer.

Гироузел 1 с вертикальной осью ротора гиромотора установлен в наружной раме с полуосями, размещенными в корпусе и ориентированными по направлению движения. Цепь межрамочной коррекции содержит датчик угла прецессии, установленный на внутренней оси подвеса, подключенный на первый вход усилителя стабилизации 9, выход которого соединен с двигателем 7, установленным на наружной оси подвеса. Цепь приведения содержит последовательно соединенные маятниковый датчик 3 угла, установленный на наружной оси подвеса, усилитель коррекции 4 и датчик момента, установленный на внутренней оси подвеса. Цепь компенсации содержит последовательно соединенные тахогенератор 13, вход которого соединен с измерительной колесной парой 14 с помощью гибкого тросика 29, и масштабный усилитель 12, выход которого соединен со вторым входом усилителя стабилизации 9. Выходной сигнал гиростабилизатора формируется системным датчиком угла, расположенным на полуоси наружной рамы 2.The gyro node 1 with the vertical axis of the rotor of the gyromotor is installed in the outer frame with axles located in the housing and oriented in the direction of movement. The interframe correction circuit contains a precession angle sensor mounted on the inner axis of the suspension, connected to the first input of the stabilization amplifier 9, the output of which is connected to the engine 7 mounted on the outer axis of the suspension. The drive chain contains a series-connected pendulum angle sensor 3 mounted on the outer axis of the suspension, a correction amplifier 4 and a torque sensor mounted on the inner axis of the suspension. The compensation circuit contains a serially connected tachogenerator 13, the input of which is connected to the measuring wheel pair 14 using a flexible cable 29, and a scale amplifier 12, the output of which is connected to the second input of the stabilization amplifier 9. The output signal of the gyrostabilizer is generated by a system angle sensor located on the axis of the outer frame 2.

Узел формирования положения измерительной колесной пары относительно плоскости горизонта.The node forming the position of the measuring wheelset relative to the horizon plane.

Подшипники измерительной колесной пары 14 установлены в правой и левой буксах 17 и 18.The bearings of the measuring wheelset 14 are installed in the right and left axle boxes 17 and 18.

На измерительной базе

Figure 00000008
установлены два датчика перемещений, роторы которых 15 и 16 кинематически соединены с местами крепления 19 датчиков перемещения к подрессоренному кузову 32, а статоры 27 и 28 кинематически соединены с буксами колесной пары 17 и 18. Датчики перемещений включены по дифференциальной схеме и подключены на первый и второй входы дифференциального усилителя-преобразователя 22, третий вход которого соединен с выходом системного датчика угла. Гироскопический стабилизатор и регистрирующий блок установлены в подрессоренном кузове 32, который механически с помощью амортизаторов 30 фиксирован на буксах 17 и 18 измерительной колесной пары 14. Регистрирующий блок.At the measuring base
Figure 00000008
two displacement sensors are installed, the rotors of which 15 and 16 are kinematically connected to the mounting points 19 of the displacement sensors to the sprung body 32, and the stators 27 and 28 are kinematically connected to the axle boxes of the wheelset 17 and 18. The displacement sensors are connected in a differential manner and are connected to the first and second the inputs of the differential amplifier-converter 22, the third input of which is connected to the output of the system angle sensor. The gyroscopic stabilizer and the recording unit are mounted in a sprung body 32, which is mechanically fixed by means of shock absorbers 30 on the axle boxes 17 and 18 of the measuring wheel pair 14. The recording unit.

Блок состоит из двух преобразователей аналог-код 23 и 24, на входы которых соответственно подключены выход дифференциального усилителя-преобразователя 22 и выход масштабного усилителя 12. Выходы преобразователей аналог-код 23 и 24 подключены на первый и второй входы данных контролера 25, который в функции расстояния формирует угол отклонения колесной пары от плоскости горизонта и линейную величину превышения левого рельса относительно правого рельса рельсовой колеи 31. Распечатать результаты измерений можно регистрирующим устройством 26, а также записать в виде файла на флешку.The block consists of two analog-code converters 23 and 24, the inputs of which are respectively connected to the output of the differential amplifier-converter 22 and the output of the scale amplifier 12. The outputs of the analog-code converters 23 and 24 are connected to the first and second data inputs of the controller 25, which is in function the distance forms the angle of deviation of the wheelset from the horizontal plane and the linear excess of the left rail relative to the right rail of the rail track 31. The measurement results can be printed out by the recording device 26, and that Also write as a file to a USB flash drive.

Работа устройства при прямолинейном движении.The operation of the device in rectilinear motion.

Формирование угла отклонения подрессоренного кузова 32 относительно оси колесной пары 14 происходит с помощью двух датчиков перемещений ДП1 и ДП2, статоры которых 27 и 28 кинематически закреплены на соответствующих буксах 17 и 18, а роторы 15 и 16 также кинематически соединены с подрессоренным кузовом 32 в местах крепления 19. При изменении положения рельсовых нитей 31 по высоте изменяется соответственно положение катящейся по ним измерительной колесной пары 14, как изображено на фиг. 2. Ротор 16 левого датчика будет перемещаться вниз, а ротор 15 правого датчика будет перемещаться вверх, относительно среднего положения.The deflection angle of the sprung body 32 relative to the axis of the wheelset 14 is formed using two displacement sensors DP 1 and DP 2 , the stators of which 27 and 28 are kinematically mounted on the corresponding axle boxes 17 and 18, and the rotors 15 and 16 are also kinematically connected to the sprung body 32 in fastening points 19. When the position of the rail threads 31 changes in height, the position of the measuring wheel pair 14 rolling along them changes accordingly, as shown in FIG. 2. The rotor 16 of the left sensor will move down, and the rotor 15 of the right sensor will move up, relative to the middle position.

При взаимном наклоне колесной пары 14 и подрессоренного кузова 32 каждый датчик перемещений будет выдавать сигналыWhen the mutual inclination of the wheelset 14 and the sprung body 32, each displacement sensor will give signals

Figure 00000009
;
Figure 00000010
,
Figure 00000009
;
Figure 00000010
,

где Kдп - коэффициент передачи (крутизна) датчиков перемещений.where K dp - gear ratio (steepness) of displacement sensors.

За счет дифференциальной схемы включения суммарный сигнал, формируемый двумя датчиками перемещений, будет равенDue to the differential switching circuit, the total signal generated by two displacement sensors will be equal to

Figure 00000011
.
Figure 00000011
.

Из этого выражения определяем линейное перемещениеFrom this expression we determine the linear displacement

Figure 00000012
Figure 00000012

С другой стороны из кинематики фиг. 2 следует, чтоOn the other hand, from the kinematics of FIG. 2 it follows that

Figure 00000013
Figure 00000013

Приравнивая правые части в выражениях (1) и (2), угол взаимного положения оси колесной пары 14 и базовой плоскости подрессоренного кузова 32 будет определяться выражениемEquating the right parts in expressions (1) and (2), the angle of relative position of the axis of the wheelset 14 and the base plane of the sprung body 32 will be determined by the expression

Figure 00000014
Figure 00000014

Угол наклона кузова 32 относительно горизонта будет измеряться гиростабилизатором и сниматься с системного датчика угла. При наклоне кузова 32 риска С статора будет наклоняться, а риска Р ротора останется по направлению вектора кинетического момента

Figure 00000015
(местной вертикали Yg).The tilt angle of the body 32 relative to the horizon will be measured by a gyrostabilizer and removed from the system angle sensor. When the body 32 is tilted, the risk С of the stator will tilt, and the risk Р of the rotor will remain in the direction of the kinetic moment
Figure 00000015
(local vertical Y g ).

При этом системный датчик угла выдаст сигналThe system angle sensor will give a signal.

Figure 00000016
Figure 00000016

где Kсд - крутизна системного датчика угла,where K SD - the steepness of the system angle sensor,

который поступает на третий вход дифференциального усилителя-преобразователя 22, где алгебраически суммируется с выходными напряжениями датчиков положения, т.е.which goes to the third input of the differential amplifier-converter 22, where it is algebraically summed with the output voltages of the position sensors, i.e.

Figure 00000017
Figure 00000017

В соответствии с фиг. 2 имеем очевидное равенство о соотношении углов наклона элементов конструкцииIn accordance with FIG. 2 we have an obvious equality on the ratio of the angles of inclination of structural elements

αкгвгвк,α = α kg SHVC,

или с учетом (3), (4) и (5)or subject to (3), (4) and (5)

Figure 00000018
,
Figure 00000018
,

где Kду - масштабный коэффициент дифференциального усилителя-преобразователя 22;where K do - the scale factor of the differential amplifier Converter 22;

или с учетом соотношения

Figure 00000019
or taking into account the ratio
Figure 00000019

Figure 00000020
,
Figure 00000020
,

откуда определяем Δhwhence we determine Δh

Figure 00000021
Figure 00000021

Чтобы формировались правильные результаты по превышению рельсовых нитей, необходимо выполнение условий масштабированияIn order to form the correct results on the excess of rail threads, it is necessary to fulfill the scaling conditions

Figure 00000022
и
Figure 00000023
.
Figure 00000022
and
Figure 00000023
.

На второй вход контроллера поступает масштабированный сигнал скорости движения с выхода масштабного усилителя 12, соединенного с выходом тахогенератора 13. При этом, в конечном счете, контроллер формирует пройденный путь на основе опроса преобразователя аналог-код 24 по формулеThe second input of the controller receives a scaled signal of the speed of movement from the output of the large-scale amplifier 12 connected to the output of the tachogenerator 13. In this case, in the end, the controller generates the distance traveled by polling the analog-to-code converter 24 using the formula

Figure 00000024
,
Figure 00000024
,

где ΔS - приращение пройденного пути за время Δt;where ΔS is the increment of the distance traveled during the time Δt;

R - радиус колеса; колесной парыR is the radius of the wheel; wheelset

Uтг - выходное напряжение тахогенератора;U tg - output voltage of the tachogenerator;

Ктг - крутизна тахогенератора;To tg - the steepness of the tachogenerator;

Км - масштабный коэффициент масштабного усилителя 12.To m - scale factor scale amplifier 12.

На регистрирующее устройство 26 можно вывести информацию о результатах измерения, например, в виде двух столбцов. В первом указывается расстояние от базовой отметки, например, для конкретной дистанции пути, а второй - превышение рельсовых ниток, т.е. величина Δh. Точность привязки по расстоянию зависит как от инструментальных погрешностей, так и от времени между двумя опросами Δt.Information on the measurement results can be displayed on the recording device 26, for example, in the form of two columns. The first indicates the distance from the base elevation, for example, for a specific distance of the path, and the second indicates the excess of rail threads, i.e. quantity Δh. The accuracy of the distance reference depends both on the instrumental errors and on the time between two Δt polls.

Работа устройства при движении в кривых.The operation of the device when moving in curves.

Работа измерительной части устройства в кривых не отличается от работы при прямолинейном движении. А для компенсации влияния скорости разворота на точность создания приборного горизонта в гиростабилизаторе применена коррекция по линейной скорости движения путеизмерительного вагона. При этом сигнал коррекции формируется следующей цепью: тахогенератор 13, масштабный усилитель 12, двигатель, установленный на оси наружной рамы 2, который создает моментThe operation of the measuring part of the device in the curves does not differ from the work with rectilinear movement. And to compensate for the influence of the turning speed on the accuracy of creating the instrument horizon in the gyrostabilizer, a correction was applied to the linear speed of the track measuring car. In this case, the correction signal is generated by the following circuit: tachogenerator 13, scale amplifier 12, an engine mounted on the axis of the outer frame 2, which creates a moment

M(V)=NV,M (V) = NV,

пропорциональный скорости движения, отклоняя в соответствии с правилом прецессии вектор кинетического момента вперед по направлению движения, а коэффициент пропорциональности N данного контура определяется выражением, которое можно назвать условием компенсацииproportional to the speed of movement, rejecting in accordance with the precession rule the vector of kinetic momentum forward in the direction of motion, and the proportionality coefficient N of this contour is determined by an expression that can be called a compensation condition

Figure 00000025
,
Figure 00000025
,

где S - крутизна характеристики двигателя 10; 11;where S is the steepness of the characteristics of the engine 10; eleven;

K - крутизна характеристики датчика моментов 5; 6;K is the slope of the characteristic of the torque sensor 5; 6;

Н - кинетический момент гиромотора гиростабилизатора;N is the kinetic moment of the gyromotor of the gyrostabilizer;

g - ускорение силы тяжести;g is the acceleration of gravity;

R3 - радиус Земли.R 3 is the radius of the Earth.

За счет полученного наклона вперед при движении в кривых (при наличии угловой скорости поворота) указанное отклонение переходит в поворот вокруг оси подвеса наружной рамы 2. Однако под действием момента датчика моментов по искаженному на повороте сигналу маятникового датчика угла 3 наружная рама 2 вокруг оси подвеса совершает дополнительный поворот. Приведенные два поворота взаимно компенсируются, если выполняется условие компенсации.Due to the obtained tilt forward when moving in curves (in the presence of an angular speed of rotation), the specified deviation turns into a rotation around the suspension axis of the outer frame 2. However, under the influence of the moment of the moment sensor, the outer frame 2 around the suspension axis extra twist. The two rotations given are mutually compensated if the compensation condition is met.

Предлагаемое устройство можно применить для построения малогабаритного путеизмерителя контроля параметров железнодорожного полотна.The proposed device can be used to build a compact track meter for monitoring the parameters of the railway track.

Устройство не содержит сложной системы рычагов, блоков и тросов, которые, с одной стороны, делают систему громоздкой, а, с другой стороны, являются источником значительных возмущающих моментов, приводящих к увеличению статических и динамических погрешностей в измерительном канале.The device does not contain a complex system of levers, blocks and cables, which, on the one hand, make the system cumbersome, and, on the other hand, are a source of significant disturbing moments, leading to an increase in static and dynamic errors in the measuring channel.

Отсутствие системы рычагов, блоков и тросов позволяет также более точно построить работу контура компенсации при движении в кривых.The lack of a system of levers, blocks and cables also allows you to more accurately build the work of the compensation loop when moving in curves.

Так как гиростабилизатор не нагружен значительными возмущающими моментами, то это позволяет уменьшить его габариты.Since the gyrostabilizer is not loaded with significant disturbing moments, this allows to reduce its dimensions.

Claims (11)

Устройство для определения и регистрации взаимного положения рельсовых нитей в вертикальной плоскости, содержащее измерительную колесную пару, подшипники которой установлены в левой и правой буксах, подрессоренный кузов, регистрирующий блок, одноосный силовой горизонтальный гиростабилизатор с вертикальной осью ротора в кардановом подвесе, установленный на подрессоренном кузове, механически фиксированном на измерительной колесной паре, при этом гиростабилизатор имеет цепь межрамочной коррекции, включающую последовательно соединенные датчик угла прецессии на внутренней оси подвеса, усилитель стабилизации, на первый вход которого подключен выход датчика угла прецессии, а на второй - датчик линейной скорости объекта, состоящий из последовательно соединенных тахогенератора и масштабного усилителя, а выход усилителя стабилизации соединен с двигателем, установленным на наружной оси подвеса, и цепь приведения, включающую последовательно соединенные маятниковый датчик угла, установленный на наружной оси подвеса, усилитель коррекции и датчик момента, установленный на внутренней оси подвеса, отличающееся тем, что в него введены два датчика перемещений, статоры которых шарнирно связаны с правой и левой буксами измерительной колесной пары соответственно, а роторы датчиков перемещений шарнирно связаны с подрессоренным кузовом, при этом датчики перемещений электрически подключены к первому и второму входам дифференциального усилителя-преобразователя, на третий вход которого подключен выход системного датчика угла, установленного на наружной оси подвеса, при этом превышение рельсовых нитей вычисляется по формулеA device for determining and registering the relative position of rail threads in a vertical plane, comprising a measuring wheel pair, bearings of which are mounted in the left and right axle boxes, a sprung body, a recording unit, a uniaxial horizontal power gyro stabilizer with a vertical rotor axis in a gimbal mounted on a sprung body, mechanically fixed on the measuring wheel pair, while the gyrostabilizer has a frame-to-frame correction circuit, including a series connection there are precession angle sensors on the suspension’s inner axis, a stabilization amplifier, the first input of which is connected to the output of the precession angle sensor, and the second is the object’s linear velocity sensor consisting of a tachogenerator and a scale amplifier connected in series, and the output of the stabilization amplifier is connected to the engine the outer axis of the suspension, and the drive chain, including series-connected pendulum angle sensor mounted on the outer axis of the suspension, a correction amplifier and a torque sensor mounted on the inner axis of the suspension, characterized in that two displacement sensors are introduced into it, the stators of which are pivotally connected to the right and left axle boxes of the measuring wheel pair, respectively, and the rotors of the displacement sensors are pivotally connected to the sprung body, while the displacement sensors are electrically connected to the first and second inputs differential amplifier-converter, the third input of which is connected to the output of the system angle sensor mounted on the outer axis of the suspension, while the excess of rail threads is calculated I am according to the formula
Figure 00000026
,
Figure 00000026
,
где Δh - превышение одной рельсовой нити над другой;where Δh is the excess of one rail thread over another; Kсд - крутизна системного датчика угла;K SD - the steepness of the system angle sensor; Kдп - крутизна датчиков перемещений;K DP - the steepness of the displacement sensors; Kду - масштабный коэффициент дифференциального усилителя;K do - the scale factor of the differential amplifier;
Figure 00000027
- база установки датчиков перемещений;
Figure 00000027
- base installation of displacement sensors;
Figure 00000028
- база измерительной колесной пары;
Figure 00000028
- base measuring wheel pair;
αвг _ угол отклонения базовой плоскости вагона относительно плоскости горизонта Г-Г;α vg _ angle of deviation of the base plane of the car relative to the horizon plane G-G; αвк - угол отклонения базовой плоскости вагона относительно оси измерительной колесной пары,α VK - the deviation angle of the base plane of the car relative to the axis of the measuring wheelset, а выход дифференциального усилителя-преобразователя через первый преобразователь аналог-код подключен к первому входу данных контроллера, а ко второму входу данных контроллера подключен выход второго преобразователя аналог-код, на вход которого подключен выход датчика линейной скорости объекта, который состоит из тахогенератора, вход которого является входом датчика линейной скорости объекта и кинематически соединен с колесной парой при помощи тросика, а выход электрически подключен к масштабному усилителю, выход которого является выходом датчика линейной скорости объекта.and the output of the differential amplifier-converter through the first analog-code converter is connected to the first input of the controller data, and the output of the second analog-code converter is connected to the second controller data input, the input of which is connected to the output of the object’s linear velocity sensor, which consists of a tachogenerator, the input of which is the input of the linear velocity sensor of the object and is kinematically connected to the wheelset with a cable, and the output is electrically connected to a large-scale amplifier, the output of which is the output of the linear speed sensor of the object.
RU2017144318A 2017-12-18 2017-12-18 Device for determination and registration of mutual position of rail threads in vertical plane RU2676951C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144318A RU2676951C1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Device for determination and registration of mutual position of rail threads in vertical plane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144318A RU2676951C1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Device for determination and registration of mutual position of rail threads in vertical plane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2676951C1 true RU2676951C1 (en) 2019-01-11

Family

ID=65025240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017144318A RU2676951C1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Device for determination and registration of mutual position of rail threads in vertical plane

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2676951C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716599C1 (en) * 2019-06-13 2020-03-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева" Uniaxial horizontal power gyrostabilizer
RU2743640C1 (en) * 2020-04-29 2021-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) Installation for adjusting a uniaxial power horizontal gyrostabilizer of a small-size track measuring device in laboratory conditions

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU406373A3 (en) * 1970-07-02 1973-11-05
SU1120166A1 (en) * 1982-01-08 1984-10-23 Казанский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Device for determining and registering mutual position of rail lines in vertical plane
CN202294869U (en) * 2011-10-19 2012-07-04 北京鼎汉检测技术有限公司 Detection device for dynamically detecting curvature of railway track
RU2513338C1 (en) * 2012-12-25 2014-04-20 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Estimation of track state

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU406373A3 (en) * 1970-07-02 1973-11-05
SU1120166A1 (en) * 1982-01-08 1984-10-23 Казанский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Device for determining and registering mutual position of rail lines in vertical plane
CN202294869U (en) * 2011-10-19 2012-07-04 北京鼎汉检测技术有限公司 Detection device for dynamically detecting curvature of railway track
RU2513338C1 (en) * 2012-12-25 2014-04-20 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Estimation of track state

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716599C1 (en) * 2019-06-13 2020-03-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева" Uniaxial horizontal power gyrostabilizer
RU2743640C1 (en) * 2020-04-29 2021-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) Installation for adjusting a uniaxial power horizontal gyrostabilizer of a small-size track measuring device in laboratory conditions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103644843B (en) Rail transit vehicle motion attitude detection method and application thereof
RU2676951C1 (en) Device for determination and registration of mutual position of rail threads in vertical plane
AU2018246236B2 (en) Track geometry measurement system with inertial measurement
EP0575327A1 (en) A method and an apparatus for measuring curvature and crossfall of ground surfaces.
HU200432B (en) Measuring method and apparatus for qualifying the condition of railway tracks
US3537307A (en) Self-compensated pendulous inertial reference apparatus for vehicles
RU2716599C1 (en) Uniaxial horizontal power gyrostabilizer
Farkas Measurement of railway track geometry: A state-of-the-art review
CN108710001A (en) Two axis one gyroaccelerometers of one kind and method of servo-controlling
JP5345568B2 (en) Method for measuring curvature and curve radius of railway tracks
CN107255475A (en) Symmetric structure accelerometer north finder and dynamic differential north finding method
JP3783257B2 (en) Navigation device
CN203595497U (en) Detection device of moving postures of rail transit vehicle
CN111778791A (en) Low-speed track detection system and method
US7581329B2 (en) Dynamic percent grade measurement device
CN212223480U (en) Low-speed track detection system
US3677094A (en) Method of producing a voltage equal to the speed of road vehicles
WO2021012635A1 (en) Gyroscope information-based inertial navigation method
CN114162170A (en) Track measuring system and measuring method
US2524934A (en) Elevation recording apparatus
JP2556421B2 (en) Track deviation measurement method and measuring device
JPS59218913A (en) System for detecting moving direction
US3349630A (en) Drift compensation computer
RU2066283C1 (en) Device for measuring rail track curvature radius
RU2743640C1 (en) Installation for adjusting a uniaxial power horizontal gyrostabilizer of a small-size track measuring device in laboratory conditions

Legal Events

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

Effective date: 20201219