RU2770322C1 - Устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали и датчик контроля схода подвижного состава - Google Patents

Устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали и датчик контроля схода подвижного состава Download PDF

Info

Publication number
RU2770322C1
RU2770322C1 RU2021114435A RU2021114435A RU2770322C1 RU 2770322 C1 RU2770322 C1 RU 2770322C1 RU 2021114435 A RU2021114435 A RU 2021114435A RU 2021114435 A RU2021114435 A RU 2021114435A RU 2770322 C1 RU2770322 C1 RU 2770322C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
derailment
rolling stock
monitoring
sensors
conductor
Prior art date
Application number
RU2021114435A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Павлович Баранов
Михаил Алексеевич Кривда
Вадим Вадимович Ляной
Игорь Германович Тильк
Original Assignee
Акционерное общество «Научно-производственный центр «Промэлектроника»
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 Акционерное общество «Научно-производственный центр «Промэлектроника» filed Critical Акционерное общество «Научно-производственный центр «Промэлектроника»
Priority to RU2021114435A priority Critical patent/RU2770322C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2770322C1 publication Critical patent/RU2770322C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F9/00Rail vehicles characterised by means for preventing derailing, e.g. by use of guide wheels
    • B61F9/005Rail vehicles characterised by means for preventing derailing, e.g. by use of guide wheels by use of non-mechanical means, e.g. acoustic or electromagnetic devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081On-board diagnosis or maintenance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

Изобретение относится к средствам обнаружения схода колесных пар, волочения металлических деталей подвижного состава или элементов закрепления грузов. Устройство содержит по меньшей мере два датчика контроля схода подвижного состава, выполненных в виде индуктивных датчиков, соединенных с блоком обработки сигналов и размещенных в балластной призме между шпалами внутри и снаружи рельсовой колеи так, что полностью охватывают область контроля возможного схода подвижного состава, при этом датчики контроля схода подвижного состава размещены в балластной призме соседних межшпальных промежутков. Каждый датчик контроля схода подвижного состава содержит корпус, выполненный в виде полой рамки с размещенной в ней обмоткой из проводника и изолятора между витками проводника. Витки проводника могут быть выполнены в виде жил кабеля, а изолятор - в виде изоляции жил кабеля. Достигается сохранение целостности датчиков при сходе колесных пар в случае продавливания и прорезания гребнем колеса деревянных шпал. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Заявляемое изобретение относится к средствам обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте, а именно к средствам автоматического контроля технического состояния подвижного состава в пункте контроля схода и предназначено для обнаружения схода колесных пар, волочения металлических деталей подвижного состава или элементов закрепления грузов.
Известно устройство контроля схода подвижного состава (УКСПС), используемое для автоматического обнаружения деталей, которые выступают за пределы нижнего габарита в железнодорожном составе. Устройство содержит установленные внутри и снаружи рельсовой колеи датчики, соединенные в единую электрическую цепь и подключенные к кабельным концевым муфтам. Датчики установлены на общей платформе и закреплены на ней с помощью кронштейнов. Датчики выполнены из токопроводящего материала в виде единого целого элемента, имеют зоны разрушения при сверхнормируемых усилиях нагружения. Платформа расположена в межшпальном пространстве и имеет возможность крепления к шпалам (патент RU №180712, опубликовано 21.06.2018, Бюл. №18).
Принцип действия УКСПС - при разрушении датчика волочащимися деталями или вследствие схода колесной пары электрическая цепь разрывается и воздействие передается на устройства ЭЦ, АБ, мостовой или тоннельной сигнализации.
Недостатками данного устройства являются разрушение датчика и необходимость последующей замены датчика после каждого срабатывания, необходимость ручного восстановления устройства после определения факта схода/волочения, высокая вероятность ложных срабатываний, а также низкая вандалоустойчивость.
Известно устройство контроля схода колесной пары с рельсов, состоящее из нескольких датчиков контроля бесконтактного типа (электромагнитных датчиков), соединенных между собой в единую электрическую цепь. Датчики размещены в корпусе, выполненном из диэлектрического материала. Корпус закреплен на поверхности основания с помощью креплений. Датчики находятся как внутри, так и снаружи рельсовой колеи. Основание устройства расположено между шпалами рельсошпальной решетки и заглублено в балластном слое верхнего строения пути. Электрическая цепь датчиков соединена с контрольной аппаратурой дежурного по станции и с аппаратурой управления входным светофором. (патент RU №185444, опубликовано 05.12.2018 Бюл. №34). Данное устройство принято за прототип.
Выполнение датчиков прототипа в едином корпусе не позволяет данному устройству выполнять такие функции как определение средней скорости проследования подвижным составом пункта контроля схода/волочения и определение направления движения подвижного состава через пункт контроля схода/волочения.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое устройство, является следующее:
- обеспечение сохранения целостности датчиков при сходе колесных пар даже в случае продавливания и прорезания гребнем колеса деревянных шпал;
- повышение вандалоустойчивости;
- обеспечение возможности определения направления движения подвижного состава через пункт контроля схода/волочения;
- обеспечение возможности определения средней скорости проследования подвижным составом пункта контроля схода/волочения в (диапазоне скоростей от 0 до 350 км/ч);
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали содержит по меньшей мере два датчика контроля схода подвижного состава, выполненных в виде индуктивных датчиков, соединенных с блоком обработки сигналов и размещенных в балластной призме между шпалами внутри и снаружи рельсовой колеи так, что полностью охватывают область контроля возможного схода подвижного состава, согласно изобретению датчики контроля схода подвижного состава размещены в балластной призме соседних межшпальных промежутков.
Датчики контроля схода подвижного состава размещены в балластной призме ниже максимальной глубины, на которую колесо сошедшей с рельс колесной пары может погрузиться в балластный слой межшпального промежутка.
Согласно изобретению каждый датчик контроля схода подвижного состава содержит корпус, выполненный в виде полой рамки с размещенной в ней обмоткой из проводника и изолятора между витками проводника.
Витки проводника могут быть выполнены в виде жил кабеля, а изолятор - в виде изоляции жил кабеля.
Использование бесконтактного (индуктивного) метода обнаружения схода/волочения обеспечивает неразрушаемость устройства, поскольку отсутствует необходимость механического контакта датчиков с колесной парой, сошедшей с рельс, или волочащейся металлической деталью и датчики контроля схода подвижного состава размещены ниже уровня поверхности шпал на глубине, исключающей ударное воздействие колесной пары на датчик при ее движении по шпалам после схода с рельсов.
Выполнение датчиков в корпусе в виде полой рамки с размещенной в ней обмоткой из проводника и изолятора между витками проводника позволяет получить очень близкие параметры катушек от датчика к датчику, обеспечить легкость конструкции, а также обеспечить дополнительную защиту датчику при сходе подвижного состава в случае если величина заглубления датчиков в балластном слое будет меньше необходимой, поскольку контакт гребня колеса и датчика будет минимальной.
Устройство может использоваться на всех видах железнодорожных полотен, при любых типах шпал, а также любых типах вагонов и локомотивов.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - схема размещения устройства для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали на железнодорожном полотне;
Фиг. 2 - датчик контроля схода подвижного состава;
Фиг. 3 - расположение сошедшего с рельс колеса;
Фиг. 4 - схематичное изображение расположения колеса во время схода;
Фиг. 5 - схематичное изображение расположения колеса во время схода с дополнительными точками.
Устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали (фиг. 1) содержит два датчика 1 контроля схода состава подвижного состава (ДКС) и блок 2 обработки сигналов (БОС).
ДКС 1 (фиг. 2) представляет собой индуктивный датчик со схемами управления и контроля исправности. Назначением ДКС является формирование электрических сигналов при проходе подвижного состава и передачи их БОС 2.
ДКС 1 располагаются в грунте между шпалами рельсошпальной решетки внутри и снаружи рельсовой колеи, что позволяет полностью охватывают область контроля возможного схода подвижного состава и увеличивает вандалоустройчивость датчиков. ДКС 1 размещаются в балластной призме соседних межшпальных промежутков (фиг. 1) ниже максимальной глубины, на которую колесо сошедшей с рельс колесной пары может погрузиться в балластный слой межшпального промежутка.
ДКС 1 содержит корпус 3, выполненный в виде полой рамки, размеры которой позволяют укладывать ДКС в балластный слой внутри шпального ящика. В корпусе 3 размещается обмотка из проводника 4 и изолятора между витками проводника, т. е. полая рамка 3 формирует катушку ДКС 1. Витки проводника 4 могут быть выполнены в виде жил кабеля, а изолятор - в виде изоляции жил кабеля. ДКС 1 также содержит корпус для электроники 5, в котором располагается плата, и кабель 6 для подключения к БОС 2.
Плата предназначена для получения ДКС 1 управляющих импульсов от БОС 2, формирования аналогового сигнала, выделения из него импульсного индуктивного отклика от прохождения колеса или волочащейся детали подвижного состава, его усиления и передачи в виде аналогового сигнала на БОС 2. Управляющие импульсы, подаваемые на ДКС, позволяют производить подстройку выходного сигнала ДКС для исключения влияния климатических (температурных) условий окружающий среды, а также производить проверку исправности датчиков.
БОС 2 предназначен для обработки сигналов, полученных от ДКС 1, формирования признака схода состава и располагается в путевом ящике рядом с местом установки ДКС 1.
На посту ЭЦ может располагаться блок интерфейсный (БИ) (на чертеже не показан), предназначенный для организации электропитания БОС 2, приема информации (в том числе диагностической информации о состоянии ДКС 1 и БОС 2) от БОС 2 и её дальнейшей передачи постовым релейным или микропроцессорным системам ЖАТ.
Электропитание ДКС 1 формируется БОС 2, питаемым от местного источника электропитания 12 В и имеющим DC/DC повышающий/понижающий преобразователь. Также электропитание напольного оборудования - БОС и ДКС - может осуществляться от токовой петли, формируемой при помощи БИ, питаемого от станционной батареи 24 В.
Предлагаемое устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали и датчик контроля схода подвижного состава работают следующим образом.
При проходе подвижного состава над ДКС 1 изменяется магнитное поле индуктивного датчика, вследствие чего происходит изменение амплитуды выходного сигнала ДКС 1, посылаемого в БОС 2.
БОС 2 осуществляет свою работу по сигналам, поступающим от датчиков ДКС 1. Модули центрального процессора БОС 2 выполняют обработку сигнала от датчиков ДКС 1 и реализуют основные функции БОС 2 и устройства в целом, а именно - определение схода подвижного состава или волочения металлической детали на составе и управление контрольным реле первого класса надежности. На основе обработки сигналов датчиков определяется наличие схода/волочения.
БОС 2 имеет два независимых канала, при этом каждый из них осуществляет обработку сигналов и от первого ДКС 1 и от второго ДКС 1 с перекрестным сравнением полученных результатов, и переходом в защитное состояние при несовпадении результатов сравнения. Управление каждым ДКС 1 производится по одному из каналов БОС 2.
БОС 2 при местном электропитании 12 В позволяет управлять контрольным реле первого класса надёжности. При этом не осуществляются функции передачи диагностической информации (о стороне, номере тележки, направлении движения, скорости, а также диагностической информации об исправности ДКС и БОС) на пост ЭЦ, так как в данной конфигурации БИ не используется).
Подключение БОС 2 к БИ происходит с помощью линейной цепи, представляющей из себя физическую пару проводов. По ней БОС 2 при электропитании от токовой петли одновременно получает питание и передает сообщение импульсами тока, в том числе информацию для включения/выключения реле на посту ЭЦ.
На станциях, оборудованных микропроцессорными системами обеспечения безопасности, БИ подключается к ним по интерфейсу EIA-485 и по запросу отправляет пакет данных, полученный от БОС 2 по линейной цепи, или данных о внутреннем состоянии БИ. Эта же информация отображается на индикаторах БИ.
На станциях, оборудованных релейными системами обеспечения безопасности, к БИ подключают реле первого класса надежности, которое обесточивается на 10-20 секунд при обнаружении факта схода/волочения.
Наличие БИ позволяет напольному оборудованию передавать информацию постовым устройствам ЖАТ.
Расположение двух ДКС 1 в соседних межшпальных промежутках позволяет определить направление движения подвижного состава, его скорость, а также предусматривать возможность отката тележки при определении ее номера. Датчики ДКС 1 установлены таким образом, что каждый из них контролирует свою половину зоны контроля (правее и левее оси пути), а также ось пути, за счёт установки с перекрытием чувствительных областей датчиков, что позволяет определить сторону схода/волочения и определять сход по всей ширине рельсовой колеи. Из-за того, что датчики ДКС 1 расположены на некотором расстоянии друг от друга, поезд (тележка) заходит сначала на один датчик, затем на второй. Это позволяет определить скорость, проконтролировав время от фиксации тележки одним датчиком до фиксации вторым датчиком. Направление движения определяется за счёт того, что фиксация происходит сначала одни датчиком, затем вторым. Если сработал тот, который ближе к станции, то фиксируется отправление состава, если сработал тот, который дальше от станции, - приём.
Возможность определения порядкового номера тележки (начиная с головы поезда), рядом с которой обнаружен сход/волочение, с учетом возможного изменения направления движения при проследовании пункта контроля схода/волочения, обеспечивается путем фиксации перекрытия сигналов обнаружения тележки одного датчика и второго.
Выбор величины заглубления датчиков ДКС 1 в балластный слой межшпальных промежутков между шпалами 8 производится исходя из следующего.
Максимальная глубина, на которую колесо сошедшей с рельсов колесной пары 9 может погрузиться в балластный слой межшпального пространства, достигается при следующих условиях: максимальное расстояние между шпалами 8, минимальный диаметр колеса, деревянные шпалы, которые сошедшее с рельс колесо прорезает на глубину, равную высоте гребня 10 колеса 9. Датчик, чтобы избежать повреждений, должен располагаться ниже этой глубины.
Расположение сошедшего с рельс колеса представлено на Фиг. 3.
Схематичное изображение расположения колеса во время схода представлено на Фиг. 4, где:
a - максимальное расстояние между шпалами 8;
b - минимальный радиус колеса вагонной колесной пары 9 по кругу катания;
с - максимальная высота гребня 10 колеса вагонной колесной пары 9, который прорезал деревянную шпалу;
x - минимальная глубина расположения ДКС 1.
Схематичное расположения колеса во время схода с дополнительными точками представлено на Фиг. 5, где:
AB=BC=BE=b - радиусы колеса.
EF=c - высота гребня колеса.
AC=a - расстояние между шпалами.
DF=x - глубина расположения ДКС.
DF=DE+EF=BE-BD+EF.
BD - высота равнобедренного треугольника ABC.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
- минимальная глубина расположения ДКС относительно верхней границы шпалы.
Максимальное расстояние между шпалами (a) получается при минимальной ширине шпалы (Шр) и минимальной плотности шпал (Пл), т.е количества шпал на 1 км пути.
Минимальная ширина шпалы - ширина верхней грани деревянной шпалы 3-го типа согласно ГОСТ Р 58615-2019 равна 140 мм. Минимальная плотность шпал равна 1840 штук на 1 км пути.
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Вместо минимального радиуса колеса по кругу катания (b) взят средний радиус по ГОСТ 10791-2011. Радиус равен 478,5 мм.
Вместо максимальной высоты гребня (c) взята средняя высота по ГОСТ 10791-2011. Высота равна 28 мм.
Используя выведенную ранее формулу, получаем:
Figure 00000007
В результате получается, что минимальная глубина расположения датчика ДКС, исключающая ударное воздействие колесной пары при ее движении по шпалам после схода с рельсов, равна 72,4 миллиметра.
Таким образом, заявляемые устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали и датчик контроля схода подвижного состава позволяют не только обеспечить сохранение целостности датчиков при сходе колесных пар и повысить их вандалоустойчивость, но и обеспечить выполнение таких функций как определение направления движения подвижного состава, определение средней скорости проследования подвижным составом пункта контроля схода/волочения, а также определение порядкового номера тележки (начиная с головы поезда), рядом с которой обнаружен сход/волочение, с учетом возможного отката тележки и изменения направления движения при проследовании пункта контроля схода/волочения.

Claims (4)

1. Устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали, содержащее по меньшей мере два датчика контроля схода подвижного состава, выполненных в виде индуктивных датчиков, соединенных с блоком обработки сигналов и размещенных в балластной призме между шпалами внутри и снаружи рельсовой колеи так, что полностью охватывают область контроля возможного схода подвижного состава, отличающееся тем, что датчики контроля схода подвижного состава размещены в балластной призме соседних межшпальных промежутков.
2. Устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали по п. 1, отличающееся тем, что датчики контроля схода подвижного состава размещены в балластной призме ниже максимальной глубины, на которую колесо сошедшей с рельс колесной пары может погрузиться в балластный слой межшпального промежутка.
3. Датчик контроля схода подвижного состава, содержащий корпус, выполненный в виде полой рамки с размещенной в ней обмоткой из проводника и изолятора между витками проводника.
4. Датчик контроля схода подвижного состава по п. 3, отличающийся тем, что витки проводника выполнены в виде жил кабеля, а изолятор – в виде изоляции жил кабеля.
RU2021114435A 2021-05-21 2021-05-21 Устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали и датчик контроля схода подвижного состава RU2770322C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114435A RU2770322C1 (ru) 2021-05-21 2021-05-21 Устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали и датчик контроля схода подвижного состава

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114435A RU2770322C1 (ru) 2021-05-21 2021-05-21 Устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали и датчик контроля схода подвижного состава

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770322C1 true RU2770322C1 (ru) 2022-04-15

Family

ID=81255480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021114435A RU2770322C1 (ru) 2021-05-21 2021-05-21 Устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали и датчик контроля схода подвижного состава

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770322C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798206C1 (ru) * 2022-12-12 2023-06-19 общество с ограниченной ответственностью "Инженерный центр "АСИ" (ООО "ИЦ "АСИ") Система определения схода подвижного состава или волочащейся детали (варианты)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2715093B2 (ja) * 1988-04-01 1998-02-16 株式会社共和電業 脱線係数測定装置
EP1904356A2 (de) * 2005-07-18 2008-04-02 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Verfahren und vorrichtung zur erfassung der entgleisungsgefahr von schienenfahrzeugen
US20140110537A1 (en) * 2012-10-24 2014-04-24 Progress Rail Services Corporation Multi-function dragger
RU185444U1 (ru) * 2018-06-13 2018-12-05 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" Устройство контроля схода колесной пары с рельсов
EP3527459A1 (de) * 2018-02-20 2019-08-21 Siemens Schweiz AG Verfahren und system zur detektion einer entgleisung mindestens einer achse eines schienenfahrzeugs

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2715093B2 (ja) * 1988-04-01 1998-02-16 株式会社共和電業 脱線係数測定装置
EP1904356A2 (de) * 2005-07-18 2008-04-02 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Verfahren und vorrichtung zur erfassung der entgleisungsgefahr von schienenfahrzeugen
US20140110537A1 (en) * 2012-10-24 2014-04-24 Progress Rail Services Corporation Multi-function dragger
EP3527459A1 (de) * 2018-02-20 2019-08-21 Siemens Schweiz AG Verfahren und system zur detektion einer entgleisung mindestens einer achse eines schienenfahrzeugs
RU185444U1 (ru) * 2018-06-13 2018-12-05 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" Устройство контроля схода колесной пары с рельсов

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798206C1 (ru) * 2022-12-12 2023-06-19 общество с ограниченной ответственностью "Инженерный центр "АСИ" (ООО "ИЦ "АСИ") Система определения схода подвижного состава или волочащейся детали (варианты)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10167005B2 (en) Route examining system and method
US8914171B2 (en) Route examining system and method
US9669851B2 (en) Route examination system and method
US9834237B2 (en) Route examining system and method
US20050076716A1 (en) Method and apparatus for detecting guideway breaks and occupation
US20140207317A1 (en) Route examining system and method
US9845023B2 (en) Route feature identification system and method
EP2585353B1 (en) System and method for localizing objects on a railway track
US11136053B2 (en) Route examining system
US9802631B2 (en) Route examining system
US9682716B2 (en) Route examining system and method
US20140046513A1 (en) Route Examining System And Method
US20160244078A1 (en) Route examining system
WO2014179028A2 (en) Train direction detection via track circuits
US20180015937A1 (en) Route examining system
EP1348609B1 (en) Process and installation for detecting a rail break
RU2770322C1 (ru) Устройство для определения схода колесных пар подвижного состава или волочащейся металлической детали и датчик контроля схода подвижного состава
WO2016182994A1 (en) Route examining system
US11400964B2 (en) Route examining system and method
JP2003054411A (ja) 列車接近検知方法および装置
RU2710840C1 (ru) Способ и мобильное устройство контроля целостности рельсовых нитей
KR102679135B1 (ko) 레일 변위 측정 시스템
RU2540289C1 (ru) Способ и система контроля наличия контакта колес транспортного средства с рельсовыми путями