RU96086U1

RU96086U1 - DEVICE FOR ADAPTIVE LUBRICATION OF RAILS OF RAILWAYS

Info

Publication number: RU96086U1
Application number: RU2010111183/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Сергеевич Фадеев; Александр Викторович Конаков; Юрий Леонидович Чигрин; Олег Викторович Штанов; Юрий Васильевич Ободовский; Николай Михайлович Паладин; Николай Петрович Лапко; Евгений Александрович Шиляев; Валерий Викторович Васин; Евгений Николаевич Емельянов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии"
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2010-07-20

Abstract

1. Устройство для адаптивного смазывания рельсов железнодорожного пути, содержащее средства подачи смазки к головке рельса, управляемые электронным устройством, подключенным к датчикам, установленным, как минимум, по разные стороны от точки сопряжения прямолинейного рельса с криволинейным, отличающееся тем, что датчики являются акустическими и размещены на смазываемом криволинейном рельсе, электронное устройство содержит блоки усиления и анализа акустического излучения от взаимодействия колес подвижного состава с рельсами, а смазывание рельсов железнодорожного пути производится при превышении акустического излучения, воспринимаемого акустическими датчиками, над уровнем опорного излучения, соответствующего излучению при наличии оптимальной смазки в зоне контакта колесо-рельс. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит дополнительно датчики, установленные на криволинейном участке пути. ! 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что на участке пути, оборудованном стрелочным переводом, один из датчиков установлен на остряке. 1. A device for adaptive lubrication of rails of a railroad track, comprising means for supplying lubricant to the rail head, controlled by an electronic device connected to sensors installed at least on different sides of the interface between a straight rail and a curved rail, characterized in that the sensors are acoustic and placed on a lubricated curved rail, the electronic device contains blocks for amplification and analysis of acoustic radiation from the interaction of the wheels of the rolling stock with rails, and lubrication the rails of the railway track is produced in excess of the acoustic radiation sensed by acoustic sensors, above the level of the reference radiation corresponding to the radiation in the presence of an optimum lubrication of the contact zone of the rail-wheel. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises sensors mounted on a curved section of the track. ! 3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that on the track section equipped with a turnout switch, one of the sensors is mounted on a wit.

Description

Полезная модель относится к вспомогательному оборудованию, используемому на железнодорожном транспорте, и предназначено для подачи смазки в зону контакта «колесо-рельс».The utility model relates to auxiliary equipment used in railway transport, and is intended to supply lubricant to the contact zone "wheel-rail".

Известны многочисленные устройства для смазывания рельсов, уменьшающие износ и их преждевременную замену, что значительно снижает стоимость эксплуатации пути (рельсы на криволинейных участках применяются из специальных износостойких сталей). Многообразие конструкций обусловлено стремлением упростить устройство, повысив его надежность, снизить расход смазки, что влияет не только на экологию, но и на физико-механические свойства балласта железнодорожного полотна (присутствие масел в балласте приводит к его просадке), т.е. в конечном итоге также на безопасность движения. Совершенствование технических решений в данной области идет по двум направлениям. Первое направление направлено на совершенствование и создание технических устройств устанавливаемых на подвижном составе (локомотиве, вагонах). Второе направление - это совершенствование и создание устройств устанавливаемых на рельсовом пути (кривунах, стрелочных переводах).There are numerous devices for lubricating rails that reduce wear and premature replacement, which significantly reduces the cost of operating the track (rails on curved sections are used from special wear-resistant steels). The variety of designs is due to the desire to simplify the device, increasing its reliability, reducing lubricant consumption, which affects not only the environment, but also the physicomechanical properties of the ballast of the railway track (the presence of oils in the ballast leads to its subsidence), i.e. ultimately also on traffic safety. Improving technical solutions in this area goes in two directions. The first direction is aimed at improving and creating technical devices installed on rolling stock (locomotive, wagons). The second direction is the improvement and creation of devices installed on the rail (curvatures, turnouts).

При этом в устройствах могут использоваться датчики, контактирующие с колесом, так и бесконтактные датчики для включения и выключения подачи смазки в зону контакта «колесо-рельс».At the same time, the devices in contact with the wheel and non-contact sensors can be used to turn on and off the supply of lubricant to the contact zone “wheel-rail”.

Механические датчики (патент РФ №2057667, патент РФ №57232,) контактируют непосредственно с колесом подвижного состава, наличие кинематических связей между датчиками и исполнительными механизмами, учитывая климатические, погодные условия и особенности эксплуатации, снижают надежность работы известных устройств.Mechanical sensors (RF patent No. 2057667, RF patent No. 57232) contact directly with the rolling stock wheel, the presence of kinematic connections between the sensors and actuators, taking into account climatic, weather conditions and operating conditions, reduce the reliability of the known devices.

Датчики, подающие сигнал на впрыскивание смазки в зону контакта реборды колеса с головкой рельса, по существу относится к решающим факторам, определяющим работоспособность устройства.Sensors that signal the injection of lubricant into the contact zone of the wheel flange with the rail head are essentially decisive factors that determine the operability of the device.

Известно шведское устройство для смазывания рельсов CLICOMATIC LP, type 015/017, Swedish Pail System AB SRS. Устройство (“рельсосмазыватель”) содержит форсунку-дозатор, установленную рядом с рельсом против точки нанесения смазки. Гидравлическим шлангом форсунка связана с масляным резервуаром, подключенным через газовый редуктор к баллону со сжатым азотом. Одновременно форсунка электрически связана с электронным блоком управления, к которому подключен датчик вибрации, выдающий сигнал на срабатывание форсунки. Устройство имеет батарею электропитания, обеспечивающую работу рельсосмазывателя. При приближении поезда датчик выдает сигнал на блок управления, по команде которого срабатывает электропневматический клапан форсунки и происходит впрыск масла на соответствующий участок (точку) головки рельса. Количество впрысков и их частота задаются регулируемым блоком управления.A Swedish rail lubrication device CLICOMATIC LP, type 015/017, Swedish Pail System AB SRS is known. The device (“rail lubricator”) contains a dispensing nozzle mounted next to the rail against the point of lubrication. The nozzle is connected by a hydraulic hose to an oil reservoir connected through a gas reducer to a cylinder with compressed nitrogen. At the same time, the nozzle is electrically connected to the electronic control unit, to which a vibration sensor is connected, which provides a signal for the operation of the nozzle. The device has a battery that provides rail lubrication. When the train approaches, the sensor generates a signal to the control unit, at the command of which the electro-pneumatic valve of the nozzle is activated and oil is injected into the corresponding section (point) of the rail head. The number of injections and their frequency are set by an adjustable control unit.

Недостаток данного устройства, невозможность адаптироваться к изменяемым условиям эксплуатации, поскольку оно работает по заранее заданной программе. Например, устройство срабатывает на приближение поезда независимо от направления движения последнего: входит-ли поезд в кривую или выходит из нее, что имеет существенное значение, поскольку в первом случае подача смазки на рельс обязательна, а во втором в этом нет необходимости. Т.е., образно говоря, устройство "не понимает", что от него требуется, и поэтому, с одной стороны, происходит неоправданный расход ресурса (смазка, сжатый раз) и загрязнение окружающей среды, а с другой стороны - повышенный износ рельсов и реборд на колесах подвижного состава. Работа устройства по заложенной в него программе также относится к его недостаткам, поскольку не учитывает конструктивные особенности проходящего поезда, в каждой единице состава которого может находиться различное количество осей и поэтому время, количество и периодичность впрысков смазки на головку рельса должны быть индивидуальными для каждого поезда. Таким образом, анализ известного устройства показывает, что его недостатки обусловлены ошибочным принципом формирования команд, виной чему является применяемый в нем датчик.The disadvantage of this device is the inability to adapt to changing operating conditions, since it works according to a predetermined program. For example, a device is triggered by the approach of a train regardless of the direction of movement of the latter: whether the train enters or leaves the curve, which is significant, since in the first case the supply of lubricant to the rail is mandatory, and in the second it is not necessary. That is, figuratively speaking, the device "does not understand" what is required of it, and therefore, on the one hand, there is an unjustified consumption of the resource (lubrication, compressed times) and environmental pollution, and on the other hand, increased wear of the rails and flange on the wheels of rolling stock. The operation of the device according to the program laid down in it also relates to its shortcomings, since it does not take into account the design features of a passing train, each unit of which may contain a different number of axles and therefore the time, number and frequency of lubricant injections onto the rail head must be individual for each train. Thus, the analysis of the known device shows that its shortcomings are due to the erroneous principle of the formation of teams, the fault is the sensor used in it.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является известное устройство для смазывания рельсов «Стационарный путевой рельсосмазыватель СПР-02» проекта РДНК.663324.002.00.000 (патент РФ №52375, МПК B61K 3/00, приоритет 2005 г., на полезную модель «Устройство для смазывания рельсов железнодорожного пути»).Closest to the proposed technical solution is the well-known device for rail lubrication "Stationary track rail lubricator SPR-02" of the project RDNK.663324.002.00.000 (RF patent No. 5.2375, IPC B61K 3/00, 2005 priority, for the utility model "Device for lubrication rails of a railway track ").

Известное устройство («рельсосмазыватель») содержит форсунку-дозатор, установленную рядом с рельсом против точки нанесения смазки. Гидравлическим шлангом форсунка связана с масляным резервуаром, подключенным через регулятор давления газа к баллону со сжатым азотом. Одновременно форсунка электрически связана с электронным блоком управления, к которому подключен, по меньшей мере, один датчик, взаимодействующий с колесами подвижного состава, выдающий сигнал на срабатывание электропневматического клапана управления форсункой. При движении поезда колеса проходят над датчиком, выдающим сигнал на блок управления, по команде которого происходит выброс смазки на соответствующий участок (точку) головки рельса. Количество выбросов и их периодичность задается электронным блоком управления.The known device ("rail lubricator") contains a nozzle-dispenser mounted next to the rail against the point of lubrication. The nozzle is connected by a hydraulic hose to an oil reservoir connected through a gas pressure regulator to a cylinder with compressed nitrogen. At the same time, the nozzle is electrically connected to the electronic control unit, to which at least one sensor is connected, which interacts with the wheels of the rolling stock, which gives a signal for the operation of the electro-pneumatic nozzle control valve. When the train moves, the wheels pass over the sensor, which gives a signal to the control unit, on command of which the grease is released to the corresponding section (point) of the rail head. The number of emissions and their frequency is set by the electronic control unit.

Недостаткам данного технического рения является недостаточная адаптация к изменяемым условиям эксплуатации, поскольку оно работает по заранее заданной программе. Например, устройство срабатывает на приближение поезда независимо от того имеется смазка на рельсах или нет, что имеет существенное значение, поскольку в первом случае в подаче смазки на рельсы нет необходимости, а во втором она обязательна. Т.е., образно говоря, устройство «не видит», есть на рельсах смазка или нет, и поэтому, с одной стороны, происходит неоправданный расход ресурса (смазка, сжатый раз) и загрязнение окружающей среды, а с другой стороны - повышенный износ рельсов и реборд на колесах подвижного состава.The disadvantages of this technical rhenium is insufficient adaptation to variable operating conditions, since it works according to a predetermined program. For example, a device is triggered when a train approaches, regardless of whether there is lubrication on the rails or not, which is essential, since in the first case there is no need to supply lubricant to the rails, and in the second it is mandatory. That is, figuratively speaking, the device “does not see” whether there is lubricant on the rails or not, and therefore, on the one hand, there is an unjustified consumption of a resource (lubrication, compressed times) and environmental pollution, and on the other hand, increased wear rails and flanges on wheels of rolling stock.

Задача заявляемого технического решения заключается в увеличении эксплуатационного ресурса рельсосмазывателя и увеличение срока службу рельсов.The objective of the proposed technical solution is to increase the operational life of the rail lubricator and increase the service life of the rails.

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в увеличении времени автономной работы рельсосмазывателя за счет оптимального расходования материалов (масло, сжатый газ) и снижение износа рельсов.In the process of solving the problem, a technical result is achieved, consisting in increasing the battery life of the rail lubricator due to the optimal consumption of materials (oil, compressed gas) and reducing rail wear.

Указанный технический результат достигается заявляемым устройством для адаптивного смазывания рельсов железнодорожного пути, содержащим средства подачи смазки к головке рельса, управляемые электронным устройством, подключенным к датчикам, установленным, как минимум, в точках сопряжения прямолинейного участка рельса с криволинейным, при этом, датчики являются акустическими и размещены на смазываемом криволинейном рельсе, электронное устройство содержит блоки усиления, анализа акустического излучения от взаимодействия колес подвижного состава с рельсами и блок опорных излучений полученных от взаимодействия колес подвижного состава с рельсами при оптимальных условиях смазки рельса.The specified technical result is achieved by the claimed device for adaptive lubrication of rails of the railway track, containing means for supplying lubricant to the rail head, controlled by an electronic device connected to sensors installed at least at the points of interfacing of the straight section of the rail with the curvilinear, while the sensors are acoustic and placed on a lubricated curved rail, the electronic device contains amplification units, analysis of acoustic radiation from the interaction of wheels moving composition with rails and a block of reference radiation obtained from the interaction of the wheels of the rolling stock with rails under optimal conditions for rail lubrication.

Кроме этого устройство содержит дополнительно датчики, установленные на криволинейном участке пути.In addition, the device further comprises sensors mounted on a curved section of the track.

На фигуре показана принципиальная блок-схема заявленного устройства для смазывания рельсов.The figure shows a schematic block diagram of the claimed device for lubricating rails.

В заявленном устройстве средства подачи смазки к головке рельса содержат, по меньшей мере, две форсунки 1 гидравлически соединенную с резервуаром 2, нижняя часть которого заполнена маслом, а верхняя, отделенная поршнем, связана с газовым баллоном 3, заполненным сжатым азотом. Одновременно форсунка 1 электрически соединена с электронным блоком 4 управления. Устройство содержит также блок 5 электропитания. К блоку 4 управления подключены, через блоки усиления 8 и 9, как минимум, два датчика 6 и 7, т.е., датчики 6 и 7 установлены в точках сопряжения прямолинейного участка рельса с криволинейным, а количество дополнительных датчиков устанавливаемых на криволинейном участке, определяется конкретными условиями эксплуатации. Устройство содержит блоки анализа 10, 11 обработки информации поступающей с датчиков 6, 7. В блоке 12 хранится опорная информация. В качестве датчиков используются известные в технике широкополосные пьезоэлектрические преобразователи с полосой частот от 200 кГц о 2 МГц. Датчики отличаются высокой надежностью и устойчивостью к механическим и атмосферным воздействиям.In the claimed device, the means for supplying lubricant to the rail head contain at least two nozzles 1 hydraulically connected to the reservoir 2, the lower part of which is filled with oil, and the upper, separated by a piston, is connected to a gas cylinder 3 filled with compressed nitrogen. At the same time, the nozzle 1 is electrically connected to the electronic control unit 4. The device also includes a power supply unit 5. At least two sensors 6 and 7 are connected to the control unit 4, through amplification units 8 and 9, that is, sensors 6 and 7 are installed at the points of interfacing of the straight section of the rail with the curved, and the number of additional sensors installed on the curved section, determined by specific operating conditions. The device contains analysis units 10, 11 for processing information from sensors 6, 7. In block 12, reference information is stored. Broadband piezoelectric transducers with a frequency band from 200 kHz to 2 MHz are used as sensors. The sensors are highly reliable and resistant to mechanical and weathering.

В зависимости от конкретных условий применения заявленного устройства количество датчиков может быть иным, чем указано в описании. Устройство работает следующим образом.Depending on the specific conditions of use of the claimed device, the number of sensors may be different than indicated in the description. The device operates as follows.

При прохождении железнодорожного состава сигналы от датчиков 6 или 7 поступают в блок 8 или 9 обработки информации и далее в блок 10, 11 где происходит сравнение полученного сигнала с опорным сигналом блока 12. Обработанная информация поступает в блок 4 управления. Далее возможны два варианта управления форсунками. Если поступивший сигнал от датчика выше сигнала опорного блока 12, то блок 4 управления включает форсунку 1 на впрыск смазки. Если при движении состава акустическая эмиссия от взаимодействия колес подвижного состава с рельсами не превышает уровень опорного излучения, соответствующего излучению при наличии оптимальной смазки в зоне контакта колесо-рельс, то блок управления блокирует работу форсунки 1, поскольку в смазке нет необходимости. Уровень опорного излучения определяется экспериментально и заносится в память блока 12. При подаче сигнала от датчика 6 блок 4 подает команду на электропневматический клапан форсунки 1, газ из баллона по одному каналу попадает в форсунку, а по другому - в резервуар 2, из которого смазка под давлением подается в форсунку, происходит выброс порции смазки на боковую поверхность рельса. Число выбросов порций смазки во время прохождения состава, для оптимального расхода смазки, определяется по величине превышении уровня энергии акустической эмиссии полученной с датчика установленного на рельсе над опорным уровнем, оно может иметь быть также фиксированным или зависеть от скорости движения состава.When passing the train, the signals from the sensors 6 or 7 are sent to the information processing unit 8 or 9 and then to the block 10, 11 where the received signal is compared with the reference signal of the unit 12. The processed information is transmitted to the control unit 4. Further, two nozzle control options are possible. If the received signal from the sensor is higher than the signal of the reference block 12, then the control unit 4 includes a nozzle 1 for lubrication injection. If during the movement of the composition the acoustic emission from the interaction of the wheels of the rolling stock with the rails does not exceed the level of the reference radiation corresponding to radiation in the presence of optimal lubrication in the contact zone of the wheel-rail, the control unit blocks the operation of the nozzle 1, since there is no need for lubrication. The reference radiation level is determined experimentally and is stored in the memory of unit 12. When a signal is supplied from sensor 6, unit 4 sends a command to the electro-pneumatic valve of nozzle 1, gas from the cylinder flows through the nozzle through one channel and into the reservoir 2 through the other, from which the lubricant pressure is supplied to the nozzle, a portion of the lubricant is ejected onto the side surface of the rail. The number of emissions of portions of lubricant during the passage of the composition, for optimal lubricant consumption, is determined by the excess of the acoustic emission energy received from the sensor mounted on the rail above the reference level, it can also be fixed or depend on the speed of the composition.

Устройство изготавливается из выпускаемых промышленностью датчиков и материалов.The device is made of industrial sensors and materials.

Claims

1. A device for adaptive lubrication of rails of a railroad track, comprising means for supplying lubricant to the rail head, controlled by an electronic device connected to sensors installed at least on different sides of the interface between a straight rail and a curved rail, characterized in that the sensors are acoustic and placed on a lubricated curved rail, the electronic device contains blocks for amplification and analysis of acoustic radiation from the interaction of the wheels of the rolling stock with rails, and lubrication the rails of the railway track is produced in excess of the acoustic radiation sensed by acoustic sensors, above the level of the reference radiation corresponding to the radiation in the presence of an optimum lubrication of the contact zone of the rail-wheel.

2. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises sensors mounted on a curved section of the track.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that on the track section equipped with a turnout switch, one of the sensors is mounted on a wit.