RU2794231C1 - Устройство для лазерного сканирования колесной пары движущегося локомотива - Google Patents
Устройство для лазерного сканирования колесной пары движущегося локомотива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794231C1 RU2794231C1 RU2022123654A RU2022123654A RU2794231C1 RU 2794231 C1 RU2794231 C1 RU 2794231C1 RU 2022123654 A RU2022123654 A RU 2022123654A RU 2022123654 A RU2022123654 A RU 2022123654A RU 2794231 C1 RU2794231 C1 RU 2794231C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- rail
- laser
- module
- laser scanning
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к средствам контроля технического состояния колесных пар рельсовых транспортных средств. Устройство для лазерного сканирования колесной пары движущегося локомотива включает модули лазерного сканирования и приемных устройств, которые расположены на противоположных сторонах рельса. При этом модуль из трех лазерных сканеров расположен с внутренней части рельса, а модуль из двух лазерных сканеров расположен с внешней части рельса, каждый из модулей лазерных сканеров характеризуется различным показателем длины волны, модуль из трех лазерных сканеров выполнен с возможностью снятия профиля колеса с вершины его гребня, а модуль из двух лазерных сканеров выполнен с возможностью контроля поверхности катания колеса. Достигается повышение точности измерения износа колеса, оцениваемого по геометрическим параметрам его гребня. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области вспомогательного железнодорожного оборудования, а именно, к устройствам контроля технического состояния колесных пар рельсовых транспортных средств.
Безопасность движения на железной дороге обеспечивается исправным состоянием подвижного состава. По статистике, наибольшему износу и неисправности подвержены колесные пары, в частности, колесные пары локомотива. Своевременное и точное выявление дефектов обеспечивает снижение аварийности, предотвращение катастрофических разрушений, необоснованного ремонта и продление срока службы колесных пар.
Известен комплекс размерного контроля подвижного состава на ходу поезда по патенту на изобретение RU 2292284 (опубл. 21.07.2007 г.), ставящий техническую задачу повышение точности измерения размеров деталей подвижного состава на ходу. Согласно решению вышеуказанного изобретения комплекс размерного контроля деталей подвижного состава снабжен датчиком определения момента приближения поезда, датчиком фиксации момента покидания конкретной обмеряемой деталью, виброизоляционным основанием для закрепления датчиков, датчиком определения положения детали относительно направляющего элемента, устройством синхронизации показания всех датчиков, при этом оптические измерительные датчики расположены в пространстве по разные стороны направляющего элемента и выполнены с возможностью сканирования все поверхности измеряемой детали.
Известно устройство диагностического контроля геометрических параметров колесных пар подвижного состава по патенту на изобретение RU 2270120 (опубл. 20.02.2006 г.). Устройство содержит оптический измерительный блок, включающий оптический измерительный датчик, выполненный в виде лазерного сфокусированного источника излучения и оптически сопряженного с ним линейного приемника излучения, а также блок электронной обработки сигналов.
Существенным недостатком известных технических решений является их недостаточная точность измерений профиля колеса при его износе, обусловленная ограниченностью технических возможностей.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является установка для контроля колеса колесной пары локомотива в движении по патенту на изобретение RU 2430849 (опубл. 10.10.2011 г.). В соответствии с решением прототипа система контроля колеса колесной пары локомотива в движении заключается в облучении поверхности колеса лучами от излучателей датчиков и приеме отраженных от этой поверхности сигналов приемными устройствами соответствующих датчиков, расположенных в пространстве по обе стороны колеса, с последующей совместной обработкой данных с датчиков и определения диаметра колеса по поверхности катания колеса и угла набега колеса на рельс. При этом с помощью датчиков в общей для них трехмерной системе координат одновременно получают, как минимум, два профиля с внутренней грани колеса для определенного положения плоскости внутренней грани колеса в пространстве и определения угла набега на рельс, и, как минимум, три профиля с поверхности катания колеса с нахождением на них, как минимум трех точек на круге катания колеса, отстоящих на расстоянии 70 мм от плоскости внутренней грани по которым вычисляют диаметр колеса как окружности, проходящей через найденные три точки в пространстве, при этом длину хорды окружности между точками берут максимальной путем снятия двух профилей с поверхности катания колеса с участков рядом с передней и задней тормозных колодок, и третьего профиля с участка колеса, максимально приближенного к рельсу. При осуществлении изобретения достигается повышение точности контроля износа колеса локомотива по сравнению с известными и соответственно повышение безопасности транспортного средства. Однако решение прототипа имеет ряд существенных недостатков, а именно, недостаточную точность определения диаметра колеса. Причиной, препятствующей достижению заявленного ниже технического результата, является расположение сканеров снаружи колеса с дальнейшим определением диаметра колеса по трем точкам на поверхности катания.
Суть изобретения заключается в следующем.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка отдельных модулей лазерного сканирования устройства для выявления износа и дефектов цельнокатных и бандажных колес движущегося локомотива, вид и взаимное расположение основных модулей устройства, а также их расположение относительно направляющего элемента (рельса) движущегося локомотива.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности измерения износа колеса, оцениваемого по геометрическим параметрам его гребня (толщина гребня, высота гребня, крутизна гребня, толщина бандажа, ширина бандажа и межбандажное расстояние).
Технический результат достигается путем включения в состав заявленного устройства модулей лазерного сканирования и приемных устройств, таким образом, что модули лазерного сканирования расположены на противоположных сторонах рельса, по которым движется локомотив, при этом модуль из 3 лазерных сканеров расположен с внутренней части рельса, а модуль из 2 лазерных сканеров расположен с внешней части рельса, каждый из модулей лазерных сканеров характеризуется различным показателем длины волны, модуль из 3 лазерных сканеров выполнен с возможностью снятия профиля колеса с вершины его гребня, а модуль из 2 лазерных сканеров выполнен с возможностью снятия профиля поверхности катания колеса.
При частном случае реализации устройства для лазерного сканирования колесной пары движущегося локомотива каждый из модулей лазерного сканирования, расположенных на противоположных сторонах рельса, характеризуется показателем длины волны соответственно 0,74-1000 мкм (инфракрасное излучение) и 620-750 нм (красное излучение).
Из общедоступных источников известно (Студопедия, Требования, предъявляемые к колесным парам, опубл. 30.01.2015 г. https//studopedia.ru 14.115635), что поверхность катания колеса имеет, во-первых, неравномерный износ, и во-вторых, при эксплуатации колеса возникают локальные дефекты, такие как ползуны, навары и выщербины. Совокупность этих дефектов оказывает значительное влияние на оценку точности износа колесной пары путем расчета диаметра колеса, так как это описано в решении прототипа. Преимущество заявленного изобретения заключается в разработке возможности оценки диаметра колесной пары по трем точкам на вершине гребня колеса, за вычетом удвоенной -высоте. Вершина гребня считается не изнашиваемой поверхностью и описывает идеальную окружность
Модули лазерного сканирования в заявленном устройстве состоят из комбинации 2D лазерных сканеров RF62X, последовательно смонтированные по обе стороны от рельс и откалиброванные в одной общей системе координат. Эти модули сканируют поверхность колеса, а затем передают данные в приемное устройство - модуль управления для расчета геометрических параметров колес.
Работа лазерных сканеров основана на принципе оптической триангуляции.
Излучение лазерного сканера формируется линзой в линию и проецируется на колесо. Излучение, рассеянное от колеса, собирается объективом и направляется на двумерный КМОП-датчик изображения. Сформированное таким образом изображение контура колеса анализируется с помощью ПЛИС и сигнального процессора, который вычисляет расстояние до объекта (Z-координата) для каждой точки набора вдоль лазерной линии на колесе (Х-координата).
На фигуре представлено заявляемое устройство, где
1 - колесо колесной пары, геометрические параметры которого контролируются
2 - лазерный сканер
3 - модуль из 3 лазерных сканеров
4 - модуль из 2 лазерных сканеров
5 - рельс
6 - модуль управления для расчета геометрических параметров колес (не показано)
Заявляемое устройство работает следующим образом.
В процессе движения локомотив проходит через зону контроля. После обнаружения колесной пары 1 активируются лазерные сканеры 2, объединенные в модули лазерных сканеров 3 и 4 которые сканируют колесные пары.
Модули, содержащие два лазерных сканера 2, размещены на внешней стороне рельса 5. Модули, содержащие три лазерных сканера 4, размещены на внутренней стороне рельса 5. Чтобы избежать взаимного влияния друг на друга, лазерные сканеры, расположенные на противоположных сторонах рельса, имеют лазеры разной длины волны (при частном случае реализации - 740-1000 мкм и 620-750 нм, соответственно инфракрасный и красный) Первый профиль колеса получен модулем лазерного сканирования с внутренней стороны рельса, второй профиль получен с внешней стороны рельса. Полученные профили отправляются в модуль управления геометрических параметров 6 для соответствующих расчетов. По завершении процесса сканирования модули лазерного сканирования 3 и 4 будут отключены. Для измерения диаметра колеса используются модуль из трех лазерных сканеров. В расчетах используется трехточечный метод определения положения и диаметра колеса с дальнейшим применением метода усреднения путем измерения в нескольких положениях колеса.
Заявленное устройство устанавливается на рельсовых путях в помещении моторовагонного депо, в пунктах технического обслуживания локомотивов или под навесом; место установки на позиции определяется из условия необходимости прохождения всех колесных пар подвижного состава со скоростью 1-50 км/ч через его измерительные устройства при постановке на ремонтную позицию.
Claims (2)
1. Устройство для лазерного сканирования колесной пары движущегося локомотива, включающее модули лазерного сканирования и приемных устройств, отличающееся тем, что модули лазерного сканирования расположены на противоположных сторонах рельса, по которому движется локомотив, при этом модуль из трех лазерных сканеров расположен с внутренней части рельса, а модуль из двух лазерных сканеров расположен с внешней части рельса, каждый из модулей лазерных сканеров характеризуется различным показателем длины волны, модуль из трех лазерных сканеров выполнен с возможностью снятия профиля колеса с вершины его гребня, а модуль из двух лазерных сканеров выполнен с возможностью контроля поверхности катания колеса.
2. Устройство для лазерного сканирования колесной пары движущегося локомотива по п. 1, отличающееся тем, что каждый из модулей лазерного сканирования, расположенных на противоположных сторонах рельса, характеризуется показателем длины, равным соответственно 0,74-1000 мкм и 620-750 нм.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2794231C1 true RU2794231C1 (ru) | 2023-04-13 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2818377C1 (ru) * | 2023-12-27 | 2024-05-02 | Закрытое акционерное общество "ПИК ПРОГРЕСС" | Устройство и способ для контроля геометрических параметров движущейся колесной пары железнодорожного транспорта |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2430849C2 (ru) * | 2009-11-18 | 2011-10-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Способ контроля колеса колесной пары локомотива в движении |
JP2013205045A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Toshiba Transport Eng Inc | 車輪形状計測装置 |
RU2550380C1 (ru) * | 2013-12-19 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет | Способ измерения параметров колес движущегося железнодорожного состава |
EP3275762A1 (de) * | 2016-07-27 | 2018-01-31 | AuE Kassel GmbH | System und verfahren zum ermitteln von eigenschaften mindestens eines rades eines schienenfahrzeugs |
CN108639098A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-10-12 | 马鞍山市雷狮轨道交通装备有限公司 | 一种用于在线动态测量列车车轮几何参数的装置及方法 |
JP2019095228A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | 日立交通テクノロジー株式会社 | 車輪形状測定方法 |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2430849C2 (ru) * | 2009-11-18 | 2011-10-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Способ контроля колеса колесной пары локомотива в движении |
JP2013205045A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Toshiba Transport Eng Inc | 車輪形状計測装置 |
RU2550380C1 (ru) * | 2013-12-19 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет | Способ измерения параметров колес движущегося железнодорожного состава |
EP3275762A1 (de) * | 2016-07-27 | 2018-01-31 | AuE Kassel GmbH | System und verfahren zum ermitteln von eigenschaften mindestens eines rades eines schienenfahrzeugs |
JP2019095228A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | 日立交通テクノロジー株式会社 | 車輪形状測定方法 |
CN108639098A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-10-12 | 马鞍山市雷狮轨道交通装备有限公司 | 一种用于在线动态测量列车车轮几何参数的装置及方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2818377C1 (ru) * | 2023-12-27 | 2024-05-02 | Закрытое акционерное общество "ПИК ПРОГРЕСС" | Устройство и способ для контроля геометрических параметров движущейся колесной пары железнодорожного транспорта |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9340219B2 (en) | Wayside measurement of railcar wheel to rail geometry | |
CA2966726C (en) | Method for measuring wear of railroad vehicle wheel flange | |
US5368260A (en) | Wayside monitoring of the angle-of-attack of railway vehicle wheelsets | |
RU2255873C1 (ru) | Способ и устройство для бесконтактного измерения поперечного профиля или расстояния между рельсами пути | |
KR102340024B1 (ko) | 다양한 종류의 열차 선로에 적용 가능한 선로 이상 탐지 방법 | |
NL2016637A (en) | Rail profile monitoring, e.g. geometry of the frogs. | |
US5936737A (en) | Wheelset sensing system | |
CN109443264A (zh) | 一种轨道车辆轮饼参数在线测量装置及方法 | |
CN109668515B (zh) | 列车轮对尺寸动态检测系统及检测方法 | |
Chen et al. | Offline and online measurement of the geometries of train wheelsets: A review | |
RU2430849C2 (ru) | Способ контроля колеса колесной пары локомотива в движении | |
KR101401566B1 (ko) | 3차원 레이저와 차축계산기를 이용한 차륜찰상 감시 장치 | |
RU2794231C1 (ru) | Устройство для лазерного сканирования колесной пары движущегося локомотива | |
RU2794230C1 (ru) | Способ лазерного сканирования колесной пары движущегося локомотива | |
US20190293411A1 (en) | System and method for recording properties of at least one wheel of a rail vehicle | |
RU2720603C1 (ru) | Интегрированный пост автоматизированного приема и диагностики подвижного состава (призма) | |
CN210625573U (zh) | 一种列车底面三维高精度测量系统 | |
RU2268183C1 (ru) | Способ бесконтактного динамического контроля параметров колес подвижного состава | |
RU2351499C2 (ru) | Способ измерения колес рельсового транспорта и устройство для его реализации | |
Mast et al. | Considerations for sensor selection for detecting top-of-rail (TOR) lubrication | |
RU2811175C1 (ru) | Система диагностического контроля состояния поверхностей катания колес колесной пары и способ диагностического контроля состояния поверхностей катания колесной пары с ее помощью | |
RU2394714C1 (ru) | Способ контроля состояния рельсового пути | |
RU2280577C1 (ru) | Способ обнаружения дефектов на поверхности катания колеса подвижного состава и устройство для его реализации | |
CN115432032B (zh) | 基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法 | |
JP7538776B2 (ja) | 軌道検測データの処理方法及び軌道検測データの処理装置 |