RU27700U1 - Мобильные весы для подвижного состава - Google Patents

Abstract

1. Мобильные весы для подвижного состава, содержащие силоизмерительные преобразователи на жестких основаниях под рельсами, весовой терминал, отличающиеся тем, что силоизмерительные преобразователи оборудованы распорными элементами и попарно заключены в герметичные весовые модули в виде шпал-датчиков.2. Весы по п.1, отличающиеся тем, что шпалы-датчики оборудованы горизонтальными и вертикальными пропилами, а рельсы зафиксированы на шпалах-датчиках накладками, допускающими продольное перемещение.3. Весы по пп.1 и 2, отличающиеся тем, что шпалы-датчики чередуются на железнодорожном пути с обычными шпалами с интервалом L, принятом на железной дороге, а соседние шпалы-датчики разнесены на расстояние В, близкое к базе тележек взвешиваемых подвижных объектов.4. Весы по пп.1-3, отличающиеся тем, что на расстоянии Во от основной устанавливается дополнительная пара шпал-датчиков, причем Во-база взвешиваемых объектов.

Description

Мобильные весы для подвижного состава

Полезная модель относится к весоизмерительной технике и может использоваться в различных отраслях народного хозяйства, например, в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте.

Известны вагонные весы ВД-30 фирмы Авитек-Плюс, содержащие грузоприемное устройство в ввде четырех измерительных рельсов с двумя чувствительными элементами в каждом, монтируемых в разрез железнодорожного пути на железобетонные шпалы, установленные на железобетонные плиты на насыпи железобетонного пути, блок вторичных преобразователей, через интерфейс RS-422 связанный с весовым процессором, источник бесперебойного питания (1).

Известные весы имеют ряд недостатков.

Во-первых, весы требуют разрыва пути, большого объема работ по созданию равноукесткого железнодорожного пути большой протяженности, т.к. весами ВД-30 измеряется деформация рельсов длиной 1,1 метра, имеюш;их опорой две соседние шпалы. Ясно, что для качественного измерения соседние шпалы должны опираться на равножесткие участки пути.

Во-вторых, рельсовая сталь, на которую наклеиваются тензорезисторы, не такого высокого качества, как, например, часто используемая для изготовления упругих элементов тензодатчиков сталь 40Х, т.ч. повторяемость, гистерезис, усталостные характеристики весов гарантировать сложно. Фирмы- изготовители тензодатчиков не применяют для изготовления упругих элементов тензодатчиков рядовую рельсовую сталь, а покупают значительно более дорогие дорогие качественные сплавы.

В-третьих, грузоприемное устройство весов ВД-30 представляет собой в суш;ности тензодатчики, сконструированные с использованием элементов верхнего строения железнодорожного пути (весы должны быть аттестованы вместе с конкретным путем), что делает невозможным на данном участке ремонтные и регламентные работы, требуемые правилами устройства пути. Термокомпенсация в весах осуществляется весовым процессором по термопарам, вмонтированных в путь, но гарантировать ее качество после изменений на участке весов и соседних участках, например, вследствие ремонтов или ухода пути, нельзя.

Наконец, стоимость весов - 65 000 долл.- выше, чем стоимость полнопрофильных вагонных весов даже зарубежных фирм. Это делает известные весы малодоступными для большинства потребителей. б п д п в Известно также, принятое за аналог, устройство для взвешивания железнодорожных вагонов, содержащее весовые рельсы на жестких опорах, силоизмерительные преобразователи, количество которых равно количеству колес взвешиваемых объектов, на жестком основании под рельсами, блок обработки информации, путевые датчики (2). Аналог также не свободен от недостатков. Аналог построен на измерении деформации под отрезком рельса, жестко закрепленного на участке пути, усиленном вмонтированными в бетон балками, что должно обеспечить равножесткость пути. Причем измерение производится на коротком участке отрезка, ограниченном путевыми датчиками, что ограничивает применение каждого экземпляра устройства частным случаем конкретной технологии, когда задан тип объекта, его осность и межосевые расстояния. Аналог также требует разрыва пути, значительных фундаментных работ и остановок движения при установке, а также при профилактике и ремонтах, что не всегда приемлемо. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание весов, требующих минимальных фундаментных работ, малого времени для монтажа и демонтажа без остановки движения. Это недорогие весы для массового использования в технологиях. Никаких дополнительных требований к железнодорожному пути, кроме установленных Правилами МПС, при внедрении и эксплуатации предлагаемых весов не предполагается. Технический результат достигается за счет того, что жесткость пути под силоизмерительными преобразователями, конструктивно объединенными в шпалы - датчики, как правило, существенно выше, чем у соседних обычных шпал, хотя шпалы - датчики будут хорошо работать и на равножестком (с обычными шпалами) фундаменте. Влияние на точность измерения неравножесткости пути под шпалами - датчиками и обычными шпалами устраняется предложенной компьютерной обработкой сигналов силоизмерительных преобразователей. Существенность технического решения заключается в том, что моьные весы для подвижного состава, содержащие силоизмерительные образователи на жестких основаниях под рельсами, весовой терминал, олнены тем, что силоизмерительные преобразователи оборудованы расными элементами и попарно заключены в герметичные весовые модули иде шпал- датчиков. Кроме того, шпалы- датчики оборудованы горизонтальными и вертикальными пропилами, а рельсы зафиксированы на шпалах- датчиках накладками, допускающими продольное перемещение. При этом шпалы- датчики чередуются на железнодорожном пути с обычными шпалами с интервалом L, принятом на железной дороге, а соседние шпалы- датчики разнесены на расстояние В, близкое к базе тележек взвешиваемых подвижных объектов.

тельная пара шпал- датчиков, причем Во - база взвешиваемых объектов.

Предлагаемые весы изображены на чертежах, где на фиг. 1 приведен вид в плане железнодорожного пути с установленными шпалами - датчиками мобильных весов, на фиг.2 представлена блок-схема весов, на фиг.З изображена шпала - датчик с частичными разрезами, на фиг.4 приведены эпюры нагрузок на силоизмерительные преобразователи при проезде по весам различных экипажей, поясняюш;ие принцип работы.

Мобильные весы состоят (фиг. 1) из разнесенных на расстояние В шпал - датчиков 1 и 2, уложенных с интервалом L вместе с обычными шпалами 3 под рельсы 4 с подкладками 5. Внутри каждой шпалы- датчика 1(2) расположены (фиг.2) тензодатчики 6 и 7( например, типа 5001 ДСТУ фирмы Тензо- измеритель), нижними основаниями жестко, через болтовые соединения связанные с основанием 8, на которых монтируются также цифровые преобразователи 9 (например, типа Микросим 0801 фирмы Метра), выходы которых в формате интерфейсов RS-485 подсоединены к компьютеру 10. Основания 8 болтами 11 скреплены со шпалами-датчиками 1(2). (Заметим, что цифровые преобразователи 9 и компьютер 10 вместе составляют весовой терминал, который может быть скомплектован и иначе. Например, вместо преобразователей 9 в шпалах-датчиках 1(2) быть установлены соединительные коробки, а преобразователь вместе с компьютером расположен в более комфортной зоне -будке весовщика.)

Каждая шпала- датчик 1(2) содержит (фиг.З) собственно металлическую шпалу 12, приваренную на выставленные по уровню фундаментные пластины 13, зафиксированные на анкерных болтах (не показаны) столбиковых фундаментов 14. Обычные шпалы 3 могут быть установлены на любом применяемом на дороге материале 15 (щебень, гравий и др.) или на более жестком фундаменте. Тензодатчики 6,7 примененного типа 5001 ДСТУ оборудованы силовоспринимающими стержнями 16с резьбой (вместо обычной сферы). На стержни 16 навинчиваются распорные гайки 17. Гайки 17 удерживаются от смещений в горизонтальной плоскости пластинами 18, прикрепляемыми к верхним плоскостям шпал-датчиков 1(2) болтами 19. Каждая шпала-датчик 1(2) имеет горизонтальный 20 и вертикальный 21 пропилы. После сборки шпалы- датчика 1(2) производится установки гаек 17 в требуемое положение, метрологическая калибровка и фиксация гаек 17, например, шпильками или шплинтами (не показаны) для предупреждения самоотвинчивания. Затем пропилы 20 и 21 заделываются герметиком, а торцевые плоскости закрываются уплотняющими крышками, после чего проводится метрологическая поверка шпал-датчиков 1(2). Вообще в зависимости от условий на месте эксплуатации могут быть применены и другие меры защиты, например, полная заливка герметизирзтощим реагентом тензодатчиков 6(7) до нижнего уровня силовоспринимающих стержней 16, что позволит сохранять работоспособность при погружении в воду.

так (например, подбором шайб), чтобы ограничивались движения рельсов 4 вверх- вниз и вправо- влево, но возможность продольного перемещения осталась большей, чем у обычных шпал 3.

Пользуясь эпюрами фиг.4, сделаем следующие замечания.

Позиции 2а, 26 фиг.4 показывают эпюры нагружений тензодатчиков 6(7) при проезде по весам 2-хосной тележки 4-хосного объекта, самого распространенного (90%) на железной дороге. Расстояние между любыми шпалами L принято 0,6 метра, а расстояние между шпаламидатчиками 1(2),8метра. При движении слева направо (по фиг. 1) шпала-датчик 1 нагружается (позиция 2а) дважды, причем второе нагружение шпалы-датчика 1 с момента времени t2 по t3 совпадает с первым нагружением шпалы-датчика 2, т.е. тележка объекта полностью находится на весах. Поскольку потележечное взвешивание в принципе точнее поосного, взвешивать тележку следует именно в промежутке от t2 по ts, а другие позиции ( 1о1и 2о2) игнорируются (индексы означают: о-ось; 1,2номер шпалы-датчика; а прописные цифры- номер оси).

Другая ситуация (позиции За, 36 фиг.4) возникает при проезде по весам 3-хосной тележки 6-осного объекта. Здесь совпадение по времени позиций 2о1 и 1 02, а также 3oi и 2 02, когда взвешиваются по две оси не дает веса тележки, так как 2-я ось взвешивается дважды и выделить ее из суммы нет возможности. Поэтому для трехосной тележки брать все 6 интегралов и результат делить пополам, т.е. здесь имеем поосное взвешивание. Это приемлемо, т.к. в шестиосных вагонах перевозят обьлно насыпные малоценные грузы.

Для 4-хосной тележки 8-миосного вагона, состоящей из двух 2хосных, (позиции 4а, 46 фиг.4) взвешивание вновь потележечное. В промежутке от t2 по t3 взвешиваются две первых оси, а в промежутке от t6 по t7- две следующие, затем результаты суммируются с получением веса четырехосной тележки.

Идентификация подвижных объектов производится программным способом по отношениям промежутков нагружения и разгружения шпал-датчиков 1(2). Так, для 4-, 6- и 8- осных вагонов примерные отношения (позиция 2а, фиг.4) в межосевых промежутках (ti, t2)/(t2, ts) 0,5, а примерные отношения межтележечных промежутков (ts, t4)/ (t2, ts) 5. Соответствующие отношения межосевых промежутков нагружения и разгружения для локомотивов около 0,75, а отношения межтележечных промежутков примерно такие же, как у вагонов.

Поясним теперь работу устройства. Пусть с левой стороны по фиг. 1 на шпалы-датчики 1(2) наезжает 4-хосный вагон. Через рельсы 4, подкладки 5, верхние части шпал- датчиков 1 и 2, которые, благодаря пропилам 20,21, подобно стрункам, без потерь передают нагрузки на распорные гайки 17 и далее на силовоспринимаюпще стержни 16 тензодатчиков 6 и 7.

эпюрам 2а,2б фиг.4, но с динамическими помехами, обусловленными взаимодействием пути и экипажа. Эти помехи имеют высокочастотные (порядка 40 Гц зимой и 25 Гц летом) составляющие, вызванные колебаниями шпальной решетки и балласта. Высокочастотные помехи фильтруются аналоговым фильтром, встроенным в преобразователь 9.

Низкочастотные помехи частотой 3-5 Гц, вызванные колебаниями надрессорных масс объектов, могут быть ослаблены методами цифровой фильтрации, один из которых предлагается ниже.

Коды преобразователя 9 в виде четырех пакетов, соответствующих промежуткам времени от to по ti; от t2 по 1з; от 14 по ts (позиции 2а,2б фиг.4) поступают в компьютер 10, где над ними производятся следующие операции. Во-первых, компьютер 10 по количеству и временному расположению пакетов определяет, что проехала 1-я тележка 4-хосного объекта и погашает коды пакетов loi и 2о2. Пакеты 2oi и 1о2 обрабатываются по следующему алгоритму:

-находятся максимальные значения пакетов;

-в пакете 2о1 подсчитываются две суммы Sii и S2i, в пакете 1о2суммы8|2 и S22: от нулевых значений в точке t2 до максимального значения и от максимального значения до-нуля в точке 1з;

-суммы Sii и 821(812и S22) выравниваются поочередным исключением из сумм кодов, близких к моментам t2, 1з,чем ослабляется влияние на точность измерения соседних нежестких щпал 3, т.к. чем ближе к центру промежутка, тем больщую роль играет жесткость рельса 4, а не соседних щпал 3;

-при требуемом сближении сумм Sii и 821(812 и 822) (например, расхождение не более 1%) отфильтрованная сумма (8ii + + 822) принимается за вес 1-ой тележки;

- при невозможности выполнить критерий за вес 1 -ой тележки принимают сумму значений 8и, 821, 812, 822, дающих наилучшее приближение к критерию, причем вес вагона (сумма веса 1-ой и 2-ой тележек) показывается и печатается со значком (например, #).

Аналогичным образом взвешиваются 6-иосные и 8-миосные вагоны ( с учетом особенностей, сделанных при пояснении эпюр За,3б,4а,4б). В ряде случаев (например, при однородном подвижном составе) на расстоянии Во от основной устанавливается дополнительная пара шпалдатчиков, при этом возможно повагонное статическое и динамическое взвешивание (Во- база взвешиваемых объектов).

Большим преимуществом предлагаемых весов является то, что при профилактических и текущих ремонтах не требуется остановки движения. После снятия болтов 11 и скручивания распорных гаек 17 тензодатчики 6,7 вместе с основанием 8 вынимаются из шпалы 12 и доставляются на место ремонта. В шпалу- датчик 1 (2) на время ремонта устанавливаются фальш- датчики, так что движение по дороге продолжается по прежней схеме.5

ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.

Мобильные весы для подвижного состава, содержащие силоизмерительные преобразователи на жестких основаниях под рельсами, весовой терминал, отличающиеся тем, что силоизмерительные преобразователи оборудованы распорными элементами и попарно заключены в герметичные весовые модули в виде щпал- датчиков.

2.Весы по П.1, отличающиеся тем, что щпалы- датчики оборудованы горизонтальными и вертикальными пропилами, а рельсы зафиксированы на шпалах- датчиках накладками, допускающими продольное перемещение.

3.Весы по п. 1,2, отличающиеся тем, что щпалы- датчики чередуются на железнодорожном пути с обычными шпалами с интервалом L, принятом на железной дороге, а соседние шпалы- датчики разнесены на расстояние В, близкое к базе тележек взвешиваемых подвижных объектов.

4.Весы по п. 1, 2, 3,отличающиеся тем, что на расстоянии Во от основной устанавливается дополнительная пара шпал-датчиков, причем Во - база взвешиваемых объектов.

Источники информации, принятые во внимание:

l.Becbi вагонные ВД-30. Инструкция по монтажу и обкатке. Публикация ООО Авитек-Плюс , 24 стр., б.г.

2. Авторское свидетельство СССР JVb 1213354, G 01 G 19/04, 02.04.84г.

Claims (4)

1. Мобильные весы для подвижного состава, содержащие силоизмерительные преобразователи на жестких основаниях под рельсами, весовой терминал, отличающиеся тем, что силоизмерительные преобразователи оборудованы распорными элементами и попарно заключены в герметичные весовые модули в виде шпал-датчиков.

2. Весы по п.1, отличающиеся тем, что шпалы-датчики оборудованы горизонтальными и вертикальными пропилами, а рельсы зафиксированы на шпалах-датчиках накладками, допускающими продольное перемещение.

3. Весы по пп.1 и 2, отличающиеся тем, что шпалы-датчики чередуются на железнодорожном пути с обычными шпалами с интервалом L, принятом на железной дороге, а соседние шпалы-датчики разнесены на расстояние В, близкое к базе тележек взвешиваемых подвижных объектов.

4. Весы по пп.1-3, отличающиеся тем, что на расстоянии Во от основной устанавливается дополнительная пара шпал-датчиков, причем Во-база взвешиваемых объектов.