RU99758U1

RU99758U1 - TRAVELING TROLLEY

Info

Publication number: RU99758U1
Application number: RU2010123722/11U
Authority: RU
Inventors: Олег Александрович Андрианов; Сергей Юрьевич Дорошенко; Татьяна Юрьевна Дубинко; Григорий Олегович Козырь; Рафкат Маратович Нагаев; Илья Евгеньевич Шитиков
Original assignee: Олег Александрович Андрианов; Сергей Юрьевич Дорошенко; Татьяна Юрьевна Дубинко; Григорий Олегович Козырь; Рафкат Маратович Нагаев; Илья Евгеньевич Шитиков
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2010-11-27

Abstract

Путеизмерительная тележка предназначена для измерения и контроля состояния железнодорожного пути и может быть использована для выявления истинного состояния пути по отношению к заданному состоянию в процессе технического осмотра, ремонта и технического обслуживания железных дорог. Путеизмерительная тележка содержит раму (1), оснащенную контрольно-измерительной системой (КИС). Особенностью путеизмерительной тележки, является то, что на ней установлена КИС, основанная на технологии навигации ГЛОНАСС/GPS, состоящая из мультиантенной системы навигации, бесплатформенной инерциальной навигационной системы (10) и двух датчиков-сканеров (11, 12) головки рельсов, соединенных с бортовым компьютером (14). Вдоль железнодорожного полотна устанавливаются референцные станции (18) с известными координатами местоположения, оборудованные навигационной системой ГЛОНАСС/GPS и средствами беспроводной передачи данных GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п. Полезная модель позволяет сделать из путеизмерительной тележки высокотехнологичное устройство нового поколения. Tracking trolley is designed to measure and control the condition of the railway track and can be used to identify the true state of the track in relation to a given state in the process of technical inspection, repair and maintenance of railways. Tracking trolley contains a frame (1) equipped with a control and measuring system (CIS). A feature of the travel measuring trolley is that it is equipped with a CIS based on GLONASS / GPS navigation technology, consisting of a multi-antenna navigation system, a strapdown inertial navigation system (10) and two sensor scanners (11, 12) of the rail head connected to the onboard computer (14). Reference stations (18) with known location coordinates, equipped with GLONASS / GPS navigation system and means of wireless data transmission GSM / GPRS, 3G, 4G, etc. are installed along the railway line. The utility model makes it possible to make a high-tech device of a new generation from a travel measuring cart.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно, к устройствам для контроля положения рельсов железнодорожного пути, и может быть использована для выявления истинного состояния пути по отношению к заданному состоянию в процессе осмотра, ремонта и технического обслуживания железных дорог.The utility model relates to railway transport, namely, to devices for monitoring the position of rails of a railway track, and can be used to identify the true state of the track with respect to a given state during inspection, repair and maintenance of railways.

Для повышения эффективности работ при строительстве, ремонте и эксплуатации российских железных дорог необходимо реализовать передовые высокоэкономичные технологии, что, в свою очередь, требует создания устройств контроля положения рельсов железнодорожного пути нового поколения.To improve the efficiency of work in the construction, repair and operation of Russian railways, it is necessary to implement advanced highly economical technologies, which, in turn, requires the creation of devices for monitoring the position of the rails of a new generation of railway tracks.

Анализ технологических процессов реконструкции железных дорог, сделанный на основании передового опыта ведущих европейских стран (Австрии, Германии, Франции и др.), показывает, что для реализации высокоэкономичных технологий при текущем осмотре, реконструкции и ремонте железных дорог необходимо базироваться на высокопроизводительных путеизмерителях нового поколения, способных за один технологический проход произвести одновременно контроль и измерение нескольких параметров железнодорожного пути, а именно таких, наиболее важных, как геометрия пути в плане, продольном профиле, по уровню рельсов, ширине колеи, а также вертикальному и боковому износу головки рельса.An analysis of technological processes for the reconstruction of railways, based on the best practices of leading European countries (Austria, Germany, France, etc.), shows that for the implementation of highly economical technologies for the routine inspection, reconstruction and repair of railways, it is necessary to base on high-performance track meters of a new generation, capable of simultaneously controlling and measuring several parameters of a railway track in one process pass, namely, those most important as track geometry in plan, longitudinal profile, according to the level of the rails, track gauge, as well as vertical and lateral wear of the rail head.

Известен целый ряд устройств для контроля положения рельсов железнодорожного пути, описанных в технической и патентной литературе. Однако, в основном, все они предназначены для контроля одного или двух параметров.A number of devices are known for monitoring the position of rails of a railway track described in the technical and patent literature. However, basically, they are all designed to control one or two parameters.

Известна, например, путеизмерительная тележка [см. патент РФ на изобретение №2010080, МПК Е01В 35/00 (2006.01), В61К 9/08 (2006.01), опубл. 1994 г.], с помощью которой имеется возможность измерения уровня колеи железнодорожного пути.Known, for example, track measuring trolley [see RF patent for the invention №2010080, IPC ЕВВ 35/00 (2006.01), ВКК 9/08 (2006.01), publ. 1994], with the help of which it is possible to measure the gauge of the railway track.

Известен также измеритель железнодорожного пути [см. патент РФ на полезную модель №58484, МПК В61К 9/08 (2006.01), опубл. 2006 г.]. Данное техническое решение обеспечивает контроль двух параметров: уровня и ширины колеи. Таким образом, общим недостатком упомянутых выше аналогов является ограниченность их функциональных возможностей.A railway track meter is also known [see RF patent for utility model No. 58484, IPC BKK 9/08 (2006.01), publ. 2006]. This technical solution provides control of two parameters: level and gauge. Thus, a common drawback of the above analogues is the limited functionality.

В качестве аналога предлагаемой полезной модели можно также рассмотреть устройство нового поколения «ПУТЕИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ПТ-9», разработанное Российским обществом с ограниченной ответственностью "ТВЕМА", [см. патент РФ на полезную модель №74882, МПК Е01В 35/00 (2006.01), В61К 9/08 (2006.01), опубл. 2008 г.]. Путеизмерительный комплекс ПТ-9 предназначен для измерения ширины рельсовой колеи, взаимного положения рельсовых нитей по высоте, а также для измерения стрел изгиба рельсовых нитей в горизонтальной плоскости. Для анализа и визуализации результатов измерений непосредственно на контролируемом участке комплекс ПТ-9 снабжен системой анализа параметров пути и интерфейсом передачи данных через адаптер связи с внешней компьютерной базой данных. Таким образом, известное устройство снабжено современной измерительной аппаратурой и является путеизмерительным устройством нового поколения. Однако оно осуществляет ограниченное количество измерений параметров железнодорожного пути. Для измерения других, важных параметров пути, таких как пространственное положение железнодорожного пути в продольном профиле, боковой и вертикальный износ головки рельса, требуются дополнительные инструментальные измерения. Кроме этого, измерения стрел изгиба рельсовых нитей в горизонтальной плоскости осуществляются с точностью, недостаточной для количественной оценки состояния пути и служат только для качественной оценки. Таким образом, полученные данные не могут быть использованы для решения инженерных задач и выправки железнодорожного пути, что является существенным недостатком рассмотренного аналога.As an analogue of the proposed utility model, one can also consider the new generation device “PUT-9 MEASURING COMPLEX” developed by the Russian limited liability company “TVEMA”, [see RF patent for utility model No. 74882, IPC ЕВВ 35/00 (2006.01), ВКК 9/08 (2006.01), publ. 2008]. The PT-9 travel measuring system is designed to measure the width of the rail track, the relative position of the rail threads in height, and also to measure the bending arrows of the rail threads in the horizontal plane. For analysis and visualization of measurement results directly at the controlled site, the PT-9 complex is equipped with a system for analyzing path parameters and an interface for transmitting data through an adapter for communication with an external computer database. Thus, the known device is equipped with modern measuring equipment and is a new generation track measuring device. However, it carries out a limited number of measurements of railway track parameters. To measure other important parameters of the track, such as the spatial position of the railway track in the longitudinal profile, lateral and vertical wear of the rail head, additional instrumental measurements are required. In addition, measurements of bending arrows of rail threads in the horizontal plane are carried out with an accuracy insufficient to quantify the condition of the track and serve only for a qualitative assessment. Thus, the obtained data cannot be used to solve engineering problems and straighten the railway track, which is a significant drawback of the considered analogue.

Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является путеизмерительная четырехколесная тележка ПТ-2 [см. Машины и механизмы для путевого хозяйства: Учебник для техникумов ж.-д. трансп. / С.А.Соломонов, В.П.Хабапров и др., под редакцией С.А.Соломонова - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1984, с.368-371]. Путеизмерительная тележка предназначена для проверки состояния пути по уровню и ширине колеи. Выбранное в качестве прототипа устройство представляет собой перемещаемую вручную по железнодорожному пути тележку. Трубчатая рама тележки опирается на ходовое устройство с четырьмя роликами. Перемещение тележки по железнодорожному пути осуществляется при помощи тяговой рукоятки, прикрепленной к раме тележки. Тележка снабжена контрольно-измерительной системой, в состав которой входит пишущий механизм, с помощью которого осуществляется запись полученных измерений на бумажную ленту. Перемещение бумажной ленты осуществляется игольчатым валиком, приводящимся в движение приводным передним роликом при помощи конической передачи и червячного редуктора. Описанный выше способ измерения является контактным. Контакт роликов с рельсами осуществляется пружинным механизмом, установленным внутри трубчатой рамы тележки. Поперечные перемещения роликов фиксируются на пишущем механизме при помощи приводного колеса. Для измерений положения рельсов по уровню на раме тележки размещен маятник, соединенный с пишущим механизмом.The closest in its technical essence to the proposed utility model is the four-wheel track measuring trolley PT-2 [see Machines and mechanisms for track facilities: Textbook for technical schools. transp. / S.A. Solomonov, V.P. Khabaprov et al., Edited by S. A. Solomonov - 3rd ed., Revised. and add. M .: Transport, 1984, p. 368-371]. The travel trolley is designed to check the condition of the track by level and gauge. The device selected as a prototype is a trolley manually moved by rail. The tubular frame of the trolley rests on a running gear with four rollers. Moving the trolley along the railway track is carried out using the traction handle attached to the frame of the trolley. The trolley is equipped with a control and measuring system, which includes a writing mechanism, with which the recorded measurements are recorded on a paper tape. The movement of the paper tape is carried out by a needle roller driven by a driven front roller with a bevel gear and a worm gear. The measurement method described above is contact. The contact of the rollers with the rails is carried out by a spring mechanism installed inside the tubular frame of the trolley. The lateral movements of the rollers are fixed on the writing mechanism with the drive wheel. To measure the position of the rails by level, a pendulum connected to a writing mechanism is placed on the frame of the trolley.

Известная путеизмерительная четырехколесная тележка ПТ-2 имеет важное достоинство, которое состоит в том, что она без сложных инструментальных измерений позволяет в непрерывном режиме осуществлять контроль состояния железнодорожного пути по двум параметрам. Однако следует отметить целый ряд недостатков, из которых наиболее важными являются следующие:The well-known four-wheeled PT-2 trolley has an important advantage, which consists in the fact that without complex instrumental measurements it allows continuous monitoring of the condition of the railway track in two parameters. However, it should be noted a number of disadvantages, of which the most important are the following:

- невозможность осуществления комплексной оценки состояния железнодорожного пути, обусловленная недостаточным количеством измеряемых параметров пути;- the impossibility of a comprehensive assessment of the condition of the railway, due to the insufficient number of measured parameters of the track;

- анализ состояния железнодорожного пути по измеренным данным требует их дешифровки;- analysis of the condition of the railway track according to the measured data requires their interpretation;

- невозможность автоматической идентификации контролируемого участка (только визуальная идентификация участка работ оператором);- the impossibility of automatic identification of the controlled area (only visual identification of the site of work by the operator);

- невозможность автоматического определения местоположения путеизмерительной тележки на участке работ для сравнения фактического положения пути в пространстве с его эталонным положением;- the impossibility of automatically determining the location of the track trolley on the site for comparing the actual position of the track in space with its reference position;

- невозможность оперативного сравнения измеренных параметров с эталонными характеристиками участка.- the inability to quickly compare the measured parameters with the reference characteristics of the site.

Указанные выше недостатки существенно ограничивают функциональные возможности машины.The above disadvantages significantly limit the functionality of the machine.

Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей путеизмерительной тележки путем увеличения количества параметров пути, измеряемых с помощью предлагаемого устройства, при одновременном повышении производительности, рациональности эксплуатации техники, а также высоком качестве выполняемых работ.The objective of the proposed utility model is to expand the functionality of the travel trolley by increasing the number of path parameters measured using the proposed device, while improving productivity, rational operation of the equipment, and also the high quality of the work performed.

Для достижения этого технического результата предлагается путеизмерительная тележка, которая, как и наиболее близкая к ней, выбранная в качестве прототипа, содержит раму, опирающуюся на ходовое устройство с четырьмя роликами, закрепленную на раме тяговую рукоятку, а также смонтированную на раме контрольно-измерительную систему. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известной путеизмерительной тележки, принятой за прототип, является то, что контрольно-измерительная система содержит мультиантенную систему навигации, закрепленную в верхней части рамы по центру тележки. Мультиантенная система навигации состоит из ГЛОНАСС/GPS антенны с приемником. В состав контрольно-измерительной системы входят также бесплатформенная инерциальная навигационная система, установленная на раме под ГЛОНАСС/GPS антенной с приемником, и датчики, установленные в нижней части рамы на заданном расстоянии от мультиантенной системы навигации, с внутренней стороны пути выше головки рельс, между передними и задними роликами. Кроме того, контрольно-измерительная система оборудована бортовым компьютером, закрепленным на тяговой рукоятке тележки, и аккумуляторной батареей, смонтированной на раме тележки. Аккумуляторная батарея электрически соединена с мультиантенной системой навигации, бесплатформенной инерциальной навигационной системой, датчиками и бортовым компьютером. Датчики путеизмерительной тележки представляют собой бесконтактные сканеры верхних и боковых внутренних граней головок рельсов. ГЛОНАС/GPS антенна с приемником, бесплатформенная инерциальная навигационная система и датчики через разъем соединены с бортовым компьютером. Вдоль железнодорожного пути смонтирована сеть референцных станций с навигационным оборудованием. Бортовой компьютер контрольно-измерительной системы и референцные станции дополнительно оснащены устройствами приема/передачи информации GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п.To achieve this technical result, a travel measuring trolley is proposed, which, like the one closest to it, selected as a prototype, contains a frame resting on a running gear with four rollers, a traction handle fixed to the frame, and a control and measuring system mounted on the frame. A feature of the proposed utility model that distinguishes it from the well-known travel measuring trolley adopted as a prototype is that the control and measuring system contains a multi-antenna navigation system fixed in the upper part of the frame in the center of the trolley. The multi-antenna navigation system consists of a GLONASS / GPS antenna with a receiver. The control and measuring system also includes a strapdown inertial navigation system mounted on a frame under the GLONASS / GPS antenna with a receiver, and sensors installed in the lower part of the frame at a predetermined distance from the multi-antenna navigation system, on the inside of the track above the rail head, between the front and rear rollers. In addition, the control and measuring system is equipped with an on-board computer mounted on the traction handle of the trolley and a rechargeable battery mounted on the frame of the trolley. The battery is electrically connected to a multi-antenna navigation system, a strapdown inertial navigation system, sensors and an on-board computer. The sensors of the track gauge are non-contact scanners of the upper and lateral inner faces of the rail heads. GLONAS / GPS antenna with receiver, strapdown inertial navigation system and sensors are connected via the connector to the on-board computer. A network of reference stations with navigation equipment was mounted along the railway line. The on-board computer of the control and measuring system and the reference stations are additionally equipped with devices for receiving / transmitting information GSM / GPRS, 3G, 4G, etc.

Технический результат, достигнутый в предлагаемой полезной модели, получен за счет установки на путеизмерительной тележке, вместо контактной контрольно-измерительной системы (КИС) бесконтактной КИС, состоящей из следующих основных узлов:The technical result achieved in the proposed utility model is obtained by installing on the track measuring trolley, instead of a contact control and measuring system (CIS), a contactless CIS consisting of the following main units:

- мультиантенной систем навигации, закрепленной в верхней части рамы и состоящей из ГЛОНАСС/GPS антенны с приемником;- multi-antenna navigation systems, mounted in the upper part of the frame and consisting of GLONASS / GPS antenna with receiver;

- датчиков-сканеров, измеряющих положение точек железнодорожного пути (верхней и внутренней боковых граней головки рельса) относительно положения датчиков;- sensors-scanners measuring the position of the points of the railway track (upper and inner side faces of the rail head) relative to the position of the sensors;

- бесплатформенной инерциальной навигационной системы, установленной под рамой, служащей для сглаживания шумовых погрешностей координат, определенных спутниковым приемником, и определяющей углы отклонения рамы, на которой крепятся датчики-сканеры, от вертикальной оси ГЛОНАСС/GPS антенны с приемником, служащей для определения координат.- a strapdown inertial navigation system installed under the frame, which serves to smooth out the noise errors of the coordinates determined by the satellite receiver and determines the deviation angles of the frame on which the scanners are mounted from the vertical axis of the GLONASS / GPS antenna with the receiver, which serves to determine the coordinates.

Перечисленные выше существенные признаки, введенные в КИС (мультиантенная система, бесплатформенная инерциальная навигационная система и два датчика-сканера) существенно расширяют функциональные возможности путеизмерительной тележки, выбранной в качестве прототипа, обеспечивая определение натурного положения пути в строго заданной системе координат, а также оперативный анализ отступления его от проектных параметров.The essential features listed above, introduced into the CIS (multi-antenna system, strapdown inertial navigation system and two sensor scanners), significantly expand the functionality of the travel measuring cart selected as a prototype, providing the determination of the natural position of the path in a strictly defined coordinate system, as well as the operational analysis of the deviation its from design parameters.

Введенные в КИС признаки позволяют получать координаты головок рельсов, а из координат получать четыре параметра пути: такие, как пространственное положение железнодорожного пути в плане, продольном профиле, возвышение одного рельса над другим (уровень), ширина колеи. Наличие в КИС датчиков-сканеров позволяет получать еще четыре дополнительных параметра пути, это вертикальный и боковой износ левого и правого рельсов, а возможность программного поворота оси сканирования на 90 градусов дает возможность получения еще двух параметров пути, таких, как величины зазоров между рельсами по левой и правой нитям пути.The features introduced in the CIS allow obtaining the coordinates of the rail heads, and from the coordinates obtaining four track parameters: such as the spatial position of the railway track in plan, longitudinal profile, elevation of one rail over another (level), track gauge. The presence in the CIS of sensors-scanners allows you to get four more additional path parameters, this is the vertical and lateral wear of the left and right rails, and the ability to programmatically rotate the scan axis by 90 degrees makes it possible to obtain two more path parameters, such as the size of the gaps between the rails on the left and the right strands of the path.

Кроме того, за счет наличия в КИС устройства приема/передачи данных по беспроводным информационным сетям GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п., обеспечивается хранение всей информации о состоянии пути (проектных параметров и отклонения от них, названия участка и пикетаж, температуры укладки, параметров контактной сети) в единой удаленной базе данных. Теперь вся информация, собираемая путеизмерительными тележками, хранится в единой базе данных на удаленном сервере и передается любой выправочной и ремонтной технике в любое время и без участия оператора, в зависимости от координат положения техники на пути. Это означает, что передача информации об эталонных характеристиках пути осуществляется по беспроводным информационным сетям GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п. Этот, еще один вновь введенный существенный признак, а именно: соединение бортового компьютера с удаленным сервером по беспроводным информационным сетям GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п. для получения/передачи информации из/в единую базу данных об эталонных параметрах пути, позволяет в реальном масштабе времени дистанционно контролировать состояние железнодорожного пути. При этом позиционирование тележки на пути осуществляется автоматически, в то время как в прототипе оператор вручную вводит точку начала измеренного участка, ориентируясь по специальным меткам на шпалах, специальным пикетным столбикам или опорам контактной сети. Кроме определения пространственного положения путеизмерительной тележки предлагаемая полезная модель с помощью новой контрольно-измерительной системы позволяет определять положение пути относительно положения путеизмерительной тележки, а значит, определять координаты пути в точке измерения, что, в свою очередь, позволяет анализировать отклонения натурного положения пути относительно его эталонного положения без дополнительных измерений и расчетов. В результате, при повышении производительности работ, рациональности эксплуатации техники повышается и качество выполняемых работ.In addition, due to the presence in the CIS of a device for receiving / transmitting data via wireless information networks GSM / GPRS, 3G, 4G, etc., all information about the state of the path (design parameters and deviations from them, section name and picket, laying temperature, contact network parameters) in a single remote database. Now all the information collected by travel measuring carts is stored in a single database on a remote server and is transmitted to any alignment and repair equipment at any time and without operator intervention, depending on the coordinates of the position of the equipment on the way. This means that information about the reference characteristics of the path is transmitted over wireless information networks GSM / GPRS, 3G, 4G, etc. This, another newly introduced essential feature, namely: the connection of the on-board computer with a remote server via wireless information networks GSM / GPRS, 3G, 4G, etc. to receive / transmit information from / to a single database of the reference parameters of the track, it allows you to remotely monitor the status of the railway track in real time. In this case, the positioning of the trolley on the path is carried out automatically, while in the prototype the operator manually enters the start point of the measured section, guided by special marks on the sleepers, special picket posts or supports of the contact network. In addition to determining the spatial position of the track measuring trolley, the proposed utility model with the help of a new control and measuring system allows determining the position of the path relative to the position of the measuring cart and, therefore, determining the coordinates of the path at the measuring point, which, in turn, allows one to analyze deviations of the natural position of the path relative to its reference provisions without additional measurements and calculations. As a result, with an increase in work productivity and rational operation of equipment, the quality of the work performed also increases.

Важным существенным признаком является также размещение вдоль железнодорожного пути сети референцных станций (с известными координатами). Референцные станции оснащены навигационным оборудование и устройством приема/передачи информации GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п.. В процессе работы они получают координаты своего местоположения от спутников ГЛОНАСС/GPS, вычисляют погрешность измерения в сравнении с известными координатами станции и передают с помощью устройства приема/передачи информации GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п. по каналам GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п. в бортовой компьютер поправки на измерения от мультиантенной системы навигации. В результате обеспечивается существенное повышение качества выполняемых работ, способствуя тем самым выполнению поставленных задач.An important significant feature is the location along the railway line of a network of reference stations (with known coordinates). Reference stations are equipped with navigation equipment and a device for receiving / transmitting information GSM / GPRS, 3G, 4G, etc. In the process, they receive the coordinates of their location from GLONASS / GPS satellites, calculate the measurement error in comparison with the known coordinates of the station and transmit with using a device for receiving / transmitting information GSM / GPRS, 3G, 4G, etc. via GSM / GPRS, 3G, 4G, etc. on-board computer corrections for measurements from the multi-antenna navigation system. The result is a significant improvement in the quality of work performed, thereby contributing to the implementation of tasks.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.Thus, the combination of the above features allows us to solve the tasks.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:The proposed utility model is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - предлагаемая путеизмерительная тележка (вид спереди);figure 1 - the proposed travel measuring trolley (front view);

на фиг.2 - предлагаемая путеизмерительная тележка (вид сверху);figure 2 - the proposed travel measuring trolley (top view);

на фиг.3 - представлена схема получения координат от спутниковых систем ГЛОНАС/GPS.figure 3 - presents a diagram of obtaining coordinates from satellite systems GLONAS / GPS.

Ниже описан конкретный пример реализации предлагаемой путеизмерительной тележки с новой контрольно-измерительной системой.The following describes a specific example of the implementation of the proposed travel measuring carts with a new control and measuring system.

Путеизмерительная тележка (см. фиг.1, 2) состоит из рамы 1, опирающейся на ходовое устройство с четырьмя роликами 2, 3, 4, 5 устанавливаемыми на рельсы 6, 7. На раме 1 путеизмерительной тележки смонтирована контрольно-измерительная система, в состав которой входят: мультиантенная система навигации, состоящая из ГЛОНАСС/GPS антенны 8 с приемником 9 и бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС) 10, установленная на раме 1 тележки под ГЛОНАСС/GPS антенной 8 с приемником 9. БИНС 10 определяет отклонение рамы 1 от вертикали. В нижней части рамы 1 на заданном расстоянии от мультиантенной системы навигации, с внутренней стороны пути выше головки рельс 6, 7, между задними 2, 4 и передними 3, 5 роликами закрепляются бесконтактные датчики-сканеры 11 и 12 (соответственно, для левого и правого рельса). На прикрепленной к раме 1 тяговой рукоятке 13 тележки установлен бортовой компьютер 14, хранящий и обрабатывающий в реальном масштабе времени информацию от контрольно-измерительной системы. ГЛОНАСС/GPS антенна 8 с приемником 9, БИНС 10 и бесконтактные датчики-сканеры 11 и 12 соединены с бортовым компьютером 14 через разъем (на фиг. не показан). Приемник 9 мультиантенной системы навигации, БИНС 10, бесконтактные датчики-сканеры 11 и 12 и бортовой компьютер 14 снабжаются электропитанием от аккумуляторной батареи 15, расположенной в ящике 16, закрепленном на раме 1 тележки. Связь бортового компьютера 14 с удаленными устройствами, расположенными вне базы машины, обеспечивается с помощью устройства 17 приема/передачи информации GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п. К удаленным устройствам следует отнести такие устройства, как удаленный сервер с единой базой данных пути, расположенные вдоль железнодорожного пути (см. фиг.3) референцные станции 18 с навигационным оборудованием, получающие координаты своего местоположения от спутников ГЛОНАСС/GPS 19, 20, 21. Референцные станции 18 вычисляют погрешность измерения в сравнении с известными координатами референцией станции и передают с помощью устройства 17 приема/передачи информации GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п. по каналам GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п. в бортовой компьютер 14 поправки на измерения от мультиантенной системы навигации.Tracking trolley (see Fig. 1, 2) consists of a frame 1, supported by a running gear with four rollers 2, 3, 4, 5 mounted on rails 6, 7. On the frame 1 of the measuring trolley mounted measuring system, which includes: multi-antenna navigation system, consisting of GLONASS / GPS antenna 8 with receiver 9 and strapdown inertial navigation system (SINS) 10 mounted on the frame 1 of the trolley under GLONASS / GPS antenna 8 with receiver 9. BINS 10 determines the deviation of frame 1 from vertical . In the lower part of the frame 1 at a predetermined distance from the multi-antenna navigation system, on the inner side of the path above the rail head 6, 7, contactless scanners 11 and 12 are fixed between the rear 2, 4 and front 3, 5 rollers (respectively, for the left and right rail). On-board traction handle 13 of the truck attached to the frame 1 is an on-board computer 14 that stores and processes real-time information from the control and measurement system. GLONASS / GPS antenna 8 with receiver 9, SINS 10 and proximity sensors scanners 11 and 12 are connected to the on-board computer 14 through a connector (not shown in Fig.). The receiver 9 of the multi-antenna navigation system, BINS 10, proximity sensors scanners 11 and 12 and the on-board computer 14 are powered by a battery 15 located in the box 16, mounted on the frame 1 of the truck. The communication of the on-board computer 14 with remote devices located outside the machine’s base is ensured by means of the device 17 for receiving / transmitting information GSM / GPRS, 3G, 4G, etc. Remote devices should include devices such as a remote server with a single database of tracks located along the railway track (see Fig. 3), reference stations 18 with navigation equipment, receiving the coordinates of their location from GLONASS / GPS satellites 19, 20, 21. Reference stations 18 calculate the measurement error in comparison with the known coordinates of the reference station and transmit using the device 17 receive / transmit information GSM / GPRS, 3G, 4G, etc. via GSM / GPRS, 3G, 4G, etc. on-board computer 14 corrections for measurements from the multi-antenna navigation system.

В заявляемой полезной модели в качестве мультиантенной системы навигации могут быть использованы, например, мультиантенные системы навигации ГЛОНАСС/GPS, производства ООО «Радио Комплекс» (Россия). В качестве бесплатформенной инерциальной навигационной системы могут использоваться бесплатформенные инерциальные навигационные системы, выпускаемые, как отечественными производителями, например, ООО «ТеКнол» (Россия), ФГУП ЦНИИмаш (Россия), так и зарубежными, например, компания «iMAR GmbH» (Германия). Оборудование референцных станций поставляется на российский рынок компанией «Trimble», США, компанией «Leica», Германия, а также японской фирмой «TOPCON CORPORATION». Бесконтактные датчики-сканеры, необходимые для заявляемой полезной модели, производятся компанией «KLD Labs» (США) или RIFTEK (Беларусь).In the claimed utility model as a multi-antenna navigation system can be used, for example, multi-antenna navigation systems GLONASS / GPS, manufactured by Radio Complex LLC (Russia). As a strapdown inertial navigation system, strapdown inertial navigation systems can be used, produced both by domestic manufacturers, for example, TeKnol LLC (Russia), FSUE TsNIImash (Russia), and foreign ones, for example, iMAR GmbH (Germany). The equipment of the reference stations is supplied to the Russian market by Trimble, USA, Leica, Germany, as well as the Japanese company TOPCON CORPORATION. The proximity sensors scanners required for the claimed utility model are manufactured by KLD Labs (USA) or RIFTEK (Belarus).

Монтаж контрольно-измерительной системы осуществляется следующим образом (см. фиг.1, 2).The installation of the control and measuring system is as follows (see figure 1, 2).

По центру, в верхние части рамы 1, опирающейся на ролики 2, 3, 4, 5, движущиеся по рельсам 6, 7 железнодорожного пути, устанавливается мультиантенная система навигации. Под мультиантенной системой навигации на раме 1 устанавливается бесплатформенная инерциальная навигационная система 10, определяющая отклонение рамы 1 от вертикали. В нижние части рамы 1, на заданном расстоянии от мультиантенной системы навигации с внутренней стороны пути выше головок рельсов 6 и 7 устанавливаются бесконтактные датчики-сканеры 11 и 12 (соответственно, для левого и правого рельса). На тяговой рукоятке 13 тележки, закрепленной на раме 1, установлен бортовой компьютер 14. Для обеспечения бесперебойного электропитания КИС тележки снабжается аккумуляторной батареей 15, установленной в ящике 16.In the center, in the upper parts of the frame 1, supported by rollers 2, 3, 4, 5, moving along the rails 6, 7 of the railway track, a multi-antenna navigation system is installed. Under the multi-antenna navigation system on the frame 1, a strapdown inertial navigation system 10 is installed, which determines the deviation of the frame 1 from the vertical. In the lower parts of the frame 1, at a predetermined distance from the multi-antenna navigation system, on the inside of the track above the heads of rails 6 and 7, proximity sensors-scanners 11 and 12 are installed (respectively, for the left and right rail). An on-board computer 14 is mounted on the traction handle 13 of the trolley mounted on the frame 1. To ensure uninterrupted power supply, the KIS of the trolley is equipped with a rechargeable battery 15 installed in the box 16.

Работа контрольно-измерительной системы путеизмерительной тележки заключается в следующем.The work of the control and measuring system of the track measuring trolley is as follows.

При движении путеизмерительной тележки по железнодорожному пути мультиантенная система навигации (см. фиг.3) непрерывно определяет свои координаты относительно положения спутников ГЛОНАСС/GPS 19, 20 и 21 и передает их в бортовой компьютер 14 (см. фиг.1). Бортовой компьютер 14, непрерывно получая поправки от навигационного оборудования референцных станций 18 (см. фиг.3) по беспроводным каналам связи GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п., вычисляет истинные координаты мультиантенной системы навигации. Бесплатформенная инерциальная навигационная система 10 непрерывно определяет углы наклона и перемещения рамы 1 и передает их значения в бортовой компьютер 14. Бесконтактные датчики-сканеры 11 и 12 непрерывно сканируют головки рельсов 6 и 7 и определяют расстояния от датчиков-сканеров 11 и 12 до верхней и внутренней боковых граней головок рельсов 6 и 7. Информация от бесконтактных датчиков-сканеров 11 и 12 поступает в бортовой компьютер 14. Получив всю информацию от бесконтактных датчиков-сканеров 11 и 12, бортовой компьютер 14 пересчитывает координаты головок рельсов 6, 7 относительно мультиантенной системы навигации, вносит поправки в ее показания от бесплатформенной инерциальной навигационной системы 10, получая, таким образом, истинные координаты пути. Из полученных координат головок рельсов вычисляются следующие четыре параметра пути: пространственное положение железнодорожного пути в плане, продольном профиле, возвышение одного рельса над другим (уровень) и ширина колеи. Отсканированные при помощи бесконтактных датчиков-сканеров головки рельсов пути позволяют с высокой точностью определять их ширину и высоту, а значит получать еще четыре дополнительных параметра пути, это вертикальный и боковой износ левого и правого рельсов, а возможность программного поворота оси сканирования на 90 градусов, еще двух параметров, таких, как величины зазоров между рельсами по левой и правой нитям пути. На мониторе бортового компьютера 14, в процессе измерений в графическом и табличном виде выдается информация о натурных измерениях и их отклонениях от эталонных значений. Вся полученная в результате измерений информация передается в интерактивном режиме в процессе работы путеизмерительной тележки на удаленную (удаленные) станцию (станции) при помощи устройства 17 приема/передачи информации GSM/GPRS, 3G, 4G и т.п.When the track measuring cart moves along the railway track, the multi-antenna navigation system (see FIG. 3) continuously determines its coordinates relative to the position of the GLONASS / GPS satellites 19, 20 and 21 and transmits them to the on-board computer 14 (see FIG. 1). The on-board computer 14, continuously receiving corrections from the navigation equipment of the reference stations 18 (see FIG. 3) via wireless communication channels GSM / GPRS, 3G, 4G, etc., calculates the true coordinates of the multi-antenna navigation system. The strapdown inertial navigation system 10 continuously determines the angles of inclination and movement of the frame 1 and transfers their values to the on-board computer 14. The proximity sensors scanners 11 and 12 continuously scan the rail heads 6 and 7 and determine the distances from the sensor scanners 11 and 12 to the upper and inner the side faces of the rail heads 6 and 7. Information from the proximity sensors-scanners 11 and 12 enters the on-board computer 14. Having received all the information from the proximity sensors-scanners 11 and 12, the on-board computer 14 recounts the coordinates the rail heads 6, 7 with respect to the multi-antenna navigation system, amends its readings from the strapdown inertial navigation system 10, thereby obtaining the true coordinates of the path. From the obtained coordinates of the rail heads, the following four track parameters are calculated: the spatial position of the railway track in plan, longitudinal profile, the elevation of one rail over another (level) and track gauge. The track rail heads scanned with the help of non-contact sensors-scanners make it possible to determine their width and height with high accuracy, which means that four additional track parameters can be obtained, this is the vertical and lateral wear of the left and right rails, and the possibility of programmatically turning the scan axis by 90 degrees is also two parameters, such as the size of the gaps between the rails on the left and right strands of the track. On the monitor of the on-board computer 14, during the measurement process, information on field measurements and their deviations from the reference values is displayed in graphical and tabular form. All information obtained as a result of measurements is transmitted interactively during the work of the travel measuring cart to a remote (remote) station (s) using a device 17 for receiving / transmitting information GSM / GPRS, 3G, 4G, etc.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет сделать из путеизмерительной тележки устройство нового поколения, позволяющее контролировать состояние железнодорожного пути по шести параметрам, дистанционно передавать результаты измерений в единую базу данных на удаленный сервер и использовать их не только для качественной оценки пути, но и для решения инженерных задач, связанных с проектированием и содержанием железнодорожного пути в проектных параметрах; а также иметь возможность всегда определять свое местоположение и производить измерения, предшествующие выправке пути с любой точки, не привязываясь к контрольным меткам участка. Кроме того, предложенное техническое решение позволяет с высокой точностью определять пространственное положение пути в системе координат, используемой при проектировании пути, что в свою очередь повышает качество оценки состояния пути и способствует значительному уменьшению погрешностей при его выправке. Путеизмерительная тележка многофункциональна, высокопроизводительна, позволяет рационально эксплуатировать технику при высоком качестве выполняемых работ.Thus, the proposed utility model makes it possible to make a new generation device from a track trolley that allows monitoring the state of the railway track in six parameters, remotely transfer the measurement results to a single database on a remote server and use them not only for a qualitative assessment of the track, but also for engineering decisions tasks related to the design and maintenance of the railway track in the design parameters; and also be able to always determine their location and take measurements prior to straightening the path from any point, without being tied to the control marks of the site. In addition, the proposed technical solution allows you to accurately determine the spatial position of the path in the coordinate system used in the design of the path, which in turn improves the quality of the assessment of the state of the path and contributes to a significant reduction in errors in its alignment. The travel measuring trolley is multifunctional, highly productive, and allows rational exploitation of equipment with high quality of work performed.

Claims

Tracking trolley, comprising a frame supported by a four-roller running gear, a pull handle fixed to the frame, and a control and measuring system mounted on the frame, characterized in that the control and measuring system comprises a multi-antenna navigation system fixed in the upper part of the frame in the center of the trolley consisting of a GLONASS / GPS antenna with a receiver, a strapdown inertial navigation system mounted on a frame under the GLONASS / GPS antenna with a receiver, sensors installed in neither the bottom of the frame at a predetermined distance from the multi-antenna navigation system, on the inside of the path above the rail head, between the front and rear rollers, an on-board computer mounted on the towing handle of the trolley, a battery mounted on the trolley frame, electrically connected to the multi-antenna navigation system, strapdown inertial navigation system, sensors and on-board computer, while the sensors are contactless scanners of the upper and lateral inner faces of the rail heads, LONAS / GPS antenna with receiver, strapdown inertial navigation system and sensors are connected via the connector to the on-board computer, a network of reference stations with navigation equipment is mounted along the railway track, and the on-board computer and reference stations are additionally equipped with GSM / GPRS, 3G information reception / transmission devices, 4G.