RU65501U1 - Устройство для контроля параметров рельсового пути - Google Patents

Abstract

Устройство относится к технике железнодорожного транспорта и предназначено для контроля параметров рельсового пути.

Сущность предложения заключается в том, что в устройство для контроля параметров рельсового пути на основе пассажирского железнодорожного вагона, в состав которого входит кузов вагона с оборудованием, котловая и некотловая ходовые тележки, содержащее датчики линейных перемещений букс второй колесной пары котловой и букс колесных пар некотловой ходовых тележек относительно плоскости днища кузова вагона, по два датчика линейных перемещений поперечных балок ходовых тележек относительно плоскости симметрии кузова вагона, установленные на некотловой ходовой тележке у каждого колеса датчик линейных перемещений относительно плоскости симметрии некотловой ходовой тележки и датчик обнаружения стрелочного перевода, которые контактируют соответственно с внутренними боковыми гранями головок рельсов и контррельсами стрелочных переводов, два связанных с осью вращения колесной пары датчика пути и скорости, установленные в кузове вагона кнопка сигнализации об объекте пути, два аппаратно - программных комплекса и блок согласования, к входам которого подключены выходы всех датчиков и кнопки сигнализации об объекте пути, а к его порту обмена информацией подключен порт обмена информацией первого аппаратно - программного комплекса, второй порт обмена информацией которого подключен к порту обмена информацией второго аппаратно - программного комплекса, -- в него дополнительно введены установленные в кузове вагона третий аппаратно - программный комплекс, два акселерометра, датчик угловой скорости и датчик обнаружения рельсовых пересечений, при этом

первый акселерометр выполнен с осью чувствительности, перпендикулярной плоскости симметрии кузова вагона, а другой акселерометр и датчик угловой скорости выполнены с осями чувствительности, перпендикулярными к плоскости днища кузова вагона, датчик обнаружения рельсовых пересечений установлен в центре некотловой ходовой тележки, причем выходы акселерометров, датчика угловой скорости и датчика обнаружения рельсовых пересечений подключены к входам блока согласования, а порт обмена информацией третьего аппаратно - программного комплекса соединен с портами обмена информацией первого и второго аппаратно - программных комплексов.

1 п.ф., 2 илл.

Description

Устройство относится к технике железнодорожного транспорта и предназначено для контроля параметров рельсового пути.

Известны устройства для контроля параметров рельсового пути. К ним относятся, например, "Мобильный контрольно-вычислительный диагностический комплекс" (патент РФ №2066645, заявлено 05.05.1995, опубликовано 20.06.1996, бюл. №26), "Способ контроля состояния рельсового пути и устройство для его осуществления" (патент РФ №2114950, заявлено 1997.07.30, опубликовано 1998.07.10).

При всех достоинствах указанных устройств они сложны, в том числе, в эксплуатации, и поэтому дóроги.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является компьютеризированный вагон-лаборатория КВЛ-П1МП (Материалы раздела 2. Конструкции различных путеизмерителей. В книге: Автоматизированные средства контроля параметров рельсовой колеи на базе вагонов-лабораторий. Под ред. С.В.Архангельского, В.Б.Каменского и В.П.Конакова. - Самара: Самарский научный центр РАН, 2002. - 236 с., 69 ил., стр.99...129), обеспечивающий измерение нормативных параметров железнодорожного рельсового пути. Это устройство принято за прототип.

Компьютеризированный вагон - лаборатория КВЛ-П1МП выполнен на основе пассажирского железнодорожного вагона с котловой и некотловой ходовыми тележками, имеющими по две колесных пары. В его состав входит необходимая функциональная аппаратура и программное обеспечение. В частности, на кузове вагона установлены датчики линейных перемещений букс второй колесной пары котловой ходовой тележки и букс колесных пар некотловой ходовой тележки относительно днища кузова вагона, а также

самих ходовых тележек относительно плоскости симметрии кузова вагона (здесь и далее отсчет ходовых тележек и колесных пар идет от котла вагона). На некотловой тележке с ее внешних сторон у колес установлены контактирующие с внутренними боковыми гранями головок рельсов подпружиненные измерительные ролики датчиков линейных перемещений и датчиков обнаружения стрелочных переводов, которые контактируют с контррельсами стрелочных переводов. Датчики линейных перемещений некотловой ходовой тележки, контактирующие с внутренними боковыми гранями головок рельсов, соединены с измерительными роликами тросо-блочными передачами и измеряют перемещения относительно плоскости симметрии некотловой ходовой тележки. С целью сохранения ресурсов работы измерительные ролики выполнены с возможностью подвода к рельсам с помощью специальной пневмосистемы на время штатной работы.

В кузове вагона установлен датчик измерения наклона для определения его крена в поперечной плоскости относительно направления движения, а на рабочем месте оператора вагона - кнопка сигнализации об объекте пути.

Датчики пути и скорости установлены на буксах второй колесной пары некотловой ходовой тележки вагона и сопряжены с осью колесной пары.

Все датчики подключены ко входам блока согласования, информационный порт которого соединен с информационным портом первого аппаратно-программного комплекса, ко второму информационному порту которого подключен информационный порт второго аппаратно-программного комплекса. Аппаратно-программные комплексы выполнены на основе электронных вычислительных машин (ЭВМ) и оснащены устройствами ввода-вывода, в том числе, видеоинформации, звуковых и световых сигналов.

При всех достоинствах этого устройства следует отметить его ограниченные функциональные возможности, в частности, оно не обеспечивает обнаружение рельсовых пересечений, синхронное с измеряемыми параметрами отображение параметров рельсового пути по результатам более раннего их контроля (из базы данных), а также

сравнительно невысокие рабочую скорость движения устройства, степень автоматизации и точности измерения основных параметров рельсового пути: уровня, шаблона, стрел изгиба (просадки и рихтовки) рельсов, пройденного пути и скорости движения.

Техническим результатом, на достижение которого направлено создание предлагаемого устройства, является расширение функциональных возможностей устройства, в частности, обеспечение обнаружения рельсовых пересечений, синхронное с измеряемыми параметрами отображение параметров рельсового пути по результатам более раннего их контроля (из базы данных), а также повышение рабочей скорости движения устройства, степени автоматизации и точности измерения основных параметров рельсового пути: уровня, шаблона, стрел изгиба (просадки и рихтовки) рельсов, пройденного пути и скорости движения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля параметров рельсового пути на основе пассажирского железнодорожного вагона, в состав которого входит кузов вагона с оборудованием, котловая и некотловая ходовые тележки, содержащее датчики линейных перемещений букс второй колесной пары котловой и букс колесных пар некотловой ходовых тележек относительно плоскости днища кузова вагона, по два датчика линейных перемещений поперечных балок ходовых тележек относительно плоскости симметрии кузова вагона, установленные на некотловой ходовой тележке у каждого колеса датчик линейных перемещений относительно плоскости симметрии некотловой ходовой тележки и датчик обнаружения стрелочного перевода, которые контактируют соответственно с внутренними боковыми гранями головок рельсов и контррельсами стрелочных переводов, два связанных с осью вращения колесной пары датчика пути и скорости, установленные в кузове вагона кнопка сигнализации об объекте пути, два аппаратно-программных комплекса и блок согласования, к входам которого подключены выходы всех датчиков и кнопки сигнализации об объекте пути, а к его порту обмена информацией подключен порт обмена информацией первого аппаратно-

программного комплекса, второй порт обмена информацией которого подключен к порту обмена информацией второго аппаратно-программного комплекса, - в него дополнительно введены установленные в кузове вагона третий аппаратно-программный комплекс, два акселерометра, датчик угловой скорости и датчик обнаружения рельсовых пересечений, при этом первый акселерометр выполнен с осью чувствительности, перпендикулярной плоскости симметрии кузова вагона, а другой акселерометр и датчик угловой скорости выполнены с осями чувствительности, перпендикулярными к плоскости днища кузова вагона, датчик обнаружения рельсовых пересечений установлен в центре некотловой ходовой тележки, причем выходы акселерометров, датчика угловой скорости и датчика обнаружения рельсовых пересечений подключены к входам блока согласования, а порт обмена информацией третьего аппаратно-программный комплекса соединен с портами обмена информацией первого и второго аппаратно-программных комплексов.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства в виде сверху (кузов вагона условно не показан), на фиг.2 - его структурная электрическая схема.

Устройство для контроля параметров рельсового пути (далее - устройство) выполнено на основе пассажирского железнодорожного вагона (далее - вагон).

С целью упрощения графики и ее восприятия на фигурах 1 и 2 приняты следующие условности:

1. Аппаратура (например, соответствующие датчики - см. ниже) и оборудование (например, ходовые тележки - см. ниже), изображенные жирными линиями, соединены с кузовом вагона. Остальная аппаратура и оборудование соединены с соответствующими ходовыми тележками;

2. В соответствии с известной конструкцией кузов вагон обладает вертикальной плоскостью симметрии кузова вагона (на фигурах не показана). Плоскость днища кузова вагона перпендикулярна плоскости симметрии кузова вагона. Аналогичные плоскости присущи и ходовым тележкам.

3. Направления входного воздействия (перемещения, ускорения, угловой скорости) относительно плоскости днища кузова вагона или относительно плоскости симметрии кузова вагона (или ходовой тележки) практически перпендикулярны соответствующим плоскостям. То же относится и к направлению оси чувствительности датчика. Например, направление, обозначенное на фиг.1 стрелкой у датчика, перпендикулярно плоскости симметрии кузова вагона. Другое направление входного воздействия или оси чувствительности датчика перпендикулярно плоскости днища кузова вагона;

4. Точка на линии элементов конструкций (см. фиг.1) обозначает наличие в ней угловых перемещений, обеспечивающих требуемое функционирование аппаратуры и оборудования;

5. Электрические связи на фиг.1 условно не показаны. Они приведены на фиг.2;

6. Системы энергопитания (электрическая и пневматическая) условно не показаны.

Устройство для контроля параметров рельсового пути включает в себя (фиг.1) кузов вагона (на фигуре условно не показан) с оборудованием, котловую 1 и некотловую 2 ходовые тележки, имеющие по две колесных пары: первую 3, вторую 4 котловой ходовой тележки и 5, 6 некотловой ходовой тележки, которые контактируют с рельсами 7. Ходовые тележки 1 и 2 вагона подрессорены относительно колесных пар (штатная подвеска вагона).

Датчики линейных перемещений (ДЛП) 8, 9 установлены на днище кузова вагона и соединены с буксами второй колесной пары 4 котловой ходовой тележки 1, а ДЛП 10, 11 установлены на днище кузова вагона и соединены с поперечными балками котловой ходовой тележки 1. Оси чувствительности последних ДЛП перпендикулярны плоскости симметрии кузова вагона.

Датчики линейных перемещений 12, 13, 14, 15, 16, 17 установлены на днище кузова вагона. Датчики линейных перемещений 12, 13, 14, 15 соединены с буксами колесных пар 5, 6 некотловой ходовой тележки 2, а ДЛП 16, 17 соединены с поперечными балками ходовой некотловой тележки 2.

Оси чувствительности ДЛП 16, 17 перпендикулярны плоскости симметрии кузова вагона.

Датчики пути и скорости (ДПС) 18, 19 установлены на буксах колесной пары 6 и сопряжены с осью ее вращения.

Каждый ДЛП 20, 21, 22, 23 некотловой ходовой тележки 2 установлен у ее колеса на внешней стороне некотловой ходовой тележки и посредством подпружиненного ролика (на фиг.1 не показан) контактирует с внутренней боковой гранью головки рельса с заглублением 13...16 мм относительно поверхности катания рельса. Каждый датчик обнаружения стрелочного перевода 24, 25, 26, 27 некотловой ходовой тележки 2 установлен у ее колеса на внешней стороне некотловой ходовой тележки и выполнен с возможностью контактирования с контррельсами стрелочных переводов посредством подпружиненного ролика (на фиг. не показан). Датчики линейных перемещений 20, 21, 22, 23 и датчики обнаружения стрелочного перевода 24, 25, 26, 27 выполнены с возможностью подвода к рельсу на период штатной работы, для чего соединены со специальной пневмосистемой (на фигурах не показана). В центре некотловой ходовой тележки 2 вагона установлен датчик обнаружения рельсовых пересечений 28.

В кузове вагона установлены датчик угловой скорости (ДУС) 29 с осью чувствительности, перпендикулярной плоскости днища кузова вагона, акселерометр 30 с осью чувствительности, перпендикулярной плоскости симметрии кузова вагона, акселерометр 31 с осью чувствительности, перпендикулярной плоскости днища кузова вагона, а также установлена кнопка сигнализации об объектах пути 32 (на фиг.1 не показана).

В состав устройства (фиг.2) входят также блок согласования (БС) 33, первый 34, второй 35 и третий 36 аппаратно-программные комплексы (АПК), которые выполнены на основе ЭВМ, соответствующих штатных устройств ввода-вывода информации и оснащены необходимым программным обеспечением.

Датчики 8...31 и кнопка сигнализации об объекте пути 32 подключены к АПК 34 через блок согласования 33, а блок согласования 33, аппаратно-

программные комплексы 34, 35, 36 объединены в локальную вычислительную сеть с помощью соответствующих шин через свои порты обмена информацией.

Работает устройство для контроля параметров рельсового пути следующим образом.

Перед началом работы устройство приводится в исходное состояние в соответствии с эксплуатационной документацией: производится экипировка его расходными материалами и предметами, зарядка всех накопителей энергии, проведение регламентных работ, введение исходных данных в аппаратно-программные комплексы 34, 35, 36 и т.п.

Устройство при штатном функционировании может двигаться котловой ходовой тележкой 1 (фиг.1) вперед или в обратную сторону. При штатном функционировании датчики линейных перемещений 20, 21, 22, 23 и датчики обнаружения стрелочных переводов 24, 25, 26, 27 подводятся к рельсу с помощью специальной пневмосистемы, что позволяет исключить износ элементов этих датчиков при транспортировках устройства.

Сигналы от датчиков 8...31 и кнопки сигнализации об объекте пути 32 (фиг.2) в процессе работы поступают в блок согласования 33, который обеспечивает их сбор и предварительную обработку, согласование по параметрам и оцифровку измерительной информации, поступающей от датчиков. Из блока согласования 33 нормализованные сигналы (в цифровом виде) поступают в аппаратно-программный комплекс 34. Обработанная им информация по контролируемым параметрам рельсового пути выводится на дисплей, на печать и запоминается (например, на автономных носителях). Аппаратно-программный комплекс 35 обеспечивает синхронное с измеряемыми параметрами отображение параметров рельсового пути по результатам более раннего их контроля (из базы данных). Аппаратно-программный комплекс 36 осуществляет анализ и последующую обработку результатов измерения параметров рельсового пути.

Датчики пути и скорости 18, 19, установленные на буксах колесной пары 6 (фиг.1) и сопряженные с осью ее вращения, входят в состав одометра, в который входят и колеса колесной пары. Датчики пути и скорости 18, 19 формируют импульсные сигналы, частота которых прямо-пропорциональна

скорости движения устройства, а число импульсов прямо-пропорционально пройденному устройством расстоянию. По информации, полученной с помощью ДПС 18, 19, определяется текущее место расположения устройства на рельсовом пути.

Ширина рельсовой колеи (шаблон) измеряется с помощью датчиков линейных перемещений 20, 21 путем измерения расстояния между роликами этих датчиков.

Стрелы изгиба каждой рельсовой нити в горизонтальной плоскости (рихтовка) измеряются относительно хорды длиной 21,5 м в точке, находящейся на расстоянии 4,1 м от конца хорды.

Стрела изгиба в горизонтальной плоскости (рихтовка) правого рельса измеряется с помощью датчиков линейных перемещений 11, 16, 17, 20, 22.

Стрела изгиба в горизонтальной плоскости (рихтовка) левого рельса измеряется с помощью датчиков линейных перемещений 11, 16, 17, 21, 23.

Стрела изгиба каждого рельса в вертикальной плоскости (просадка) измеряется относительно хорды длиной 17 м в точке, находящейся на расстоянии 2,4 м от конца хорды с помощью ДЛП 8, 9, 12, 13, 14, 15.

Взаимное положение обоих рельсов по высоте (уровень) измеряется с помощью ДЛП 10, 11, 12, 13, 16, 17, 20, 21, 22, акселерометров 30, 31 и датчика угловых скоростей 29.

Сигналы датчиков обнаружения стрелочных переводов 24, 25, 26, 27, датчика обнаружения рельсовых пересечений 28 и кнопки сигнализации об объекте пути 32 (тоннель, переезд, километровый столб и т.п.) автоматически "привязываются" к информации по контролируемым параметрам рельсового пути в аппаратно-программном комплексе 34.

Стрелочные переводы автоматически обнаруживаются с помощью датчиков обнаружения стрелочных переводов 24, 25, 26, 27. Обнаружение рельсовых пересечений производится автоматически с помощью датчика обнаружения рельсовых пересечений 28.

Сигнал обнаружения нужного объекта пути (тоннеля, переезда, километрового столба и т.п.) подается оператором устройства с помощью

кнопки сигнализации об объекте пути 32. По признакам конкретного типа прилегающего к рельсовому пути объекта пути (тоннель, переезд, километровый столб и т.п.) сигнал обнаружения уточняется оператором в автоматизированном режиме работы, обеспечиваемом аппаратно-программным комплексом 34.

При контроле и оценке параметров рельсового пути в реальном времени измеряются и документируются с автоматизированной и автоматической привязкой к текущему месту расположения устройства на рельсовом пути следующие его параметры: взаимное положение обоих рельсов по высоте (уровень), ширина колеи рельсового пути (шаблон), стрелы изгиба каждого рельса в вертикальной (просадка) и в горизонтальной (рихтовка) плоскостях (в том числе, и их соответствующие отличия по рельсам), пройденный путь и скорость при измерениях, обнаружение рельсовых пересечений и стрелочных переводов, координат мостов, тоннелей, переездов и т.п. При этом формируются визуальные (на дисплеях аппаратно-программных комплексов) и печатные выходные формы контроля параметров рельсового пути (графические распечатки на принтерах аппаратно-программных комплексов) результатов измерений, расшифрованные и оцененные в части отступлений от норм содержания рельсового пути и допустимых скоростей движения, признаки прилегающих к рельсовому пути объектов (мосты, тоннели и т.д.), управляющие воздействия оператора, техническое состояние аппаратных средств и выдается звуковая сигнализация (с помощью аудио устройств аппаратно-программных комплексов) по опасным отступлениям значений этих параметров. Вся информация "привязывается" к текущему месту устройства на рельсовом пути, в том числе, "привязывается" информация более раннего контроля пути (из базы данных с помощью аппаратно-программного комплекса 35).

Кроме того, обеспечиваются различные режимы работы с базами данных (аналитические оценки результатов контроля, формирование и ведение баз данных, обмен базами данных, выдача форм отчетной документации и т.д.).

Отмеченные выше параметры измеряются или вычисляются путем преобразования информации, полученной при измерениях в процессе работы устройства.

Проведя анализ уровня техники по научно-техническим источникам информации, заявитель не обнаружил аналог с признаками, идентичными существенным признакам заявляемой полезной модели.

Выбранный прототип устройства позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель "Устройство для контроля параметров рельсового пути" соответствует критерию новизны.

Критерий промышленной применимости заявляемого "Устройства для контроля параметров рельсового пути" подтверждается тем, что данное устройство успешно и эффективно используется на железных дорогах Российской Федерации и Содружества Независимых Государств.

Claims (1)

1. Устройство для контроля параметров рельсового пути на основе пассажирского железнодорожного вагона, в состав которого входит кузов вагона с оборудованием, котловая и некотловая ходовые тележки, содержащее датчики линейных перемещений букс второй колесной пары котловой и букс колесных пар некотловой ходовых тележек относительно плоскости днища кузова вагона, по два датчика линейных перемещений поперечных балок ходовых тележек относительно плоскости симметрии кузова вагона, установленные на некотловой ходовой тележке у каждого колеса датчик линейных перемещений относительно плоскости симметрии некотловой ходовой тележки и датчик обнаружения стрелочного перевода, которые контактируют соответственно с внутренними боковыми гранями головок рельсов и контррельсами стрелочных переводов, два связанных с осью вращения колесной пары датчика пути и скорости, установленные в кузове вагона кнопка сигнализации об объекте пути, два аппаратно-программных комплекса и блок согласования, к входам которого подключены выходы всех датчиков и кнопки сигнализации об объекте пути, а к его порту обмена информацией подключен порт обмена информацией первого аппаратно-программного комплекса, второй порт обмена информацией которого подключен к порту обмена информацией второго аппаратно-программного комплекса, отличающееся тем, что в него дополнительно введены установленные в кузове вагона третий аппаратно-программный комплекс, два акселерометра, датчик угловой скорости и датчик обнаружения рельсовых пересечений, при этом первый акселерометр выполнен с осью чувствительности, перпендикулярной плоскости симметрии кузова вагона, а другой акселерометр и датчик угловой скорости выполнены с осями чувствительности, перпендикулярными к плоскости днища кузова вагона, датчик обнаружения рельсовых пересечений установлен в центре некотловой ходовой тележки, причем выходы акселерометров, датчика угловой скорости и датчика обнаружения рельсовых пересечений подключены к входам блока согласования, а порт обмена информацией третьего аппаратно-программный комплекса соединен с портами обмена информацией первого и второго аппаратно-программных комплексов.