SU1749719A1 - Способ поосного взвешивани железнодорожных вагонов в движении - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике и касаетс  взвешивани  железнодорожного состава во врем  движени . Целью изобретени   вл етс  повышение точности взвешивани . Способ поосного взвешивани  железнодорожных вагонов в движении включает определение осевых коэффициентов контрольных вагонов известной массы при пр мым и обратном ходе по весам, измерение осевых усилий, определение направлени  движени  и осности ваго- нов, вычисление их массы суммированием произведений осевых усилий на осевые коэффициенты контрольных вагонов. Перед обратным ходом контрольного вагона по весам его разворачивают на 180°, а осевые коэффициенты контрольных весов известной массы вычисл ют в зависимости от их осности. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике, в частности к взвешиванию железнодорожного состава во врем  движени .

Известен способ динамического взвешивани , состо щий в перемещении объекта по весам, измерении усилий, действующих на весоизмерительный преобразователь , определение экстремумов усилий , при которых задают скорость перемещени  объекта, допустимые пределы интервала времени между экстремумами, определ ют количество интервалов времени между экстремумами, продолжительность которых находитс  в допустимых пределах и выходит за них, определ ют отношение количества интервалов, вышедших за допустимые пределы, к общему количеству интервалов и при отношении, не выход щем за заданный предел, определ ют вес объекта или его части усреднением измерительный усилий, действующих на интервалах времени, продолжительность которых находитс  в заданных пределах, в противном случае - измер ют скорость перемещени  объекта по весам и повтор ют процесс измерени .

Известный способ защищает процесс измерени  от воздействи  так называемых коротких неровностей (типа стык рельсов , выбоина в колесе и т.д.). Нестационарные выбросы сигнала, вызванные короткими неровност ми пути (или колес), могут быть отфильтрованы согласно известному способу. Однако длинные неровности пути, вызывающие значительные (пор дка процентов) перераспределени  осевых нагрузок объекта, существенно снимают точность способа при работе на реальном железнодорожном пути. Длинна  неровность может изменить уровень сигнала весоизмерительного преобразовател  на все врем  проезда взвешиваемой оси по

1Л

С

2

О V4

Ю

весовому модулю, что не может быть обнаружено анализом формы самого сигнала.

Известен способ поосного взвешивани , включающий измерение усилий, действующих на весы от оси объекта, определение направлени  движени  объекта , предварительное тарирование весов с помощью контрольных объектов различной осности дл  определени  масштабирующих коэффициентов и определени  массы взвешиваемого объекта суммированием результатов взвешивани  его осей, умноженных на осевые коэффициенты, определ емые при многократном прокатывании контрольных объектов по весам и измерении значени  веса каждой оси путем делени  веса контрольного объекта на произведение числа осей объекта на усредненное значение веса каждой оси.

Однако известный способ имеет недостатки: определение распределени  усилий по ос м контрольных объектов трудоемка  операци , которую трудно выполн ть с необходимой точностью, так как в процессе взвешивани  отдельных осей, например , путем использовани  железнодорожных весов с двум  (большой и малой) грузоподъемными платформами также происходит перераспределение усилий между ос ми объекта. В силу этого такое определение развески контрольного объекта по ос м требует многократного повторени  операций взвешивани .

Кроме того, распределение усилий контрольного объекта по ос м трудно сохранить неизменным в процессе эксплуатации из-за износа элементов рессорного подвешивани  объекта и возможного перемещени  контрольных грузов на нем.

Цель изобретени  - повышение точности .

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу поосного взвешивани  железнодорожных вагонов в движении, включающему определение осевых коэффициентов контрольных вагонов известной массы при пр мым к обратном ходе по весам , измерение осевых усилий, определение направлени  движени  и осности вагонов, вычисление их массы суммированием произведений осевых усилий на осевые коэффициенты контрольных вагонов дополн ют тем, что перед обратным ходом контрольного вагона по весам его разворачивают на 180°, а осевые коэффициенты контрольных вагонов известной массы вычисл ют в зависимости от их осности по приводимым формулам.

Предлагаема  технологи  позвол ет обойтись без трудоемкой операции определени  развески объектов по ос м, не всегда возможной, так как не на каждом предпри тии есть сдвоенные железнодорожные весы . Предлагаемый способ позвол ет

определить осевые коэффициенты, не зна , как распределен вес контрольного объекта по ос м, а только зна  общий вес Р.

Получаемое повышение точности состоит в том, что общий вес контрольного объек0 та можно определить и обеспечить его посто нство в процессе эксплуатации со значительно большей точностью, чем развеску по ос м, котора  может измен тьс , например , из-за дефектов системы рессорного

5 подвешивани .

Общеприн тые методики поверки вагонных весов предусматривают контроль характеристики весов в нескольких точках, т.е. при разных нагрузках, что достигаетс 

0 наложением (или сн тием) гирь на контрольный объект. Обеспечить равное или заданное распределение налагаемый гирь по ос м объекта-задача трудна . Проверить же такую развеску на каждой точке трудоемко,

5 так как это требует перемещени  контрольного объекта к сдвоенным весам, которые могут быть весьма удалены от провер емых поосных весов, и нет уверенности, что при транспортировании контрольного объекта

0 развеска сохранитс , так как контрольные гири при транспортировке могут сместитьс .

На фиг. 1 и 2 показаны графики дл  иллюстрации сущности предлагаемого спо5 соба; на фиг. 3 и 4 - схемы устройства дл  реализации предлагаемого способа.

Предлагаемый способ предназначен дл  подавлени  помех, вызываемых перераспределением осевых нагрузок из-за не0 ровностей пути, Несмотр  на большое разнообразие типов подвижных объектов, тележки их имеют типовые межосевые рассто ни  (около 1800-1850 мм). Перва  и втора  тележки объектов могут быть разнесены

5 одна от другой на различные рассто ни , однако это не имеет большого значени , так как перераспределение осевых нагрузок от неровностей пути локализируетс  ввиду наличи  автономной пружинной системы ре0 ссорного подвешивани  в основном между ос ми данной тележки, слабо вли   на соседние тележки.

Таким образом, взаимодействие неровностей железнодорожного пути и весовых

5 модулей носит при идеальном состо нии подвижного объекта не случайный, а детерминированный характер и может быть учтено осевыми коэффициентами, принципиально различными дл  тележек различной осности . Осевые коэффициенты есть не что иное,

как индивидуальные дл  каждой оси масштабные множители, применение которых позвол ет уменьшить вли ни  профил  железнодорожного пути на результат взвешивани . Дл  четырехосных объектов (т.е. двуосных тележек) этих коэффициентов два - KUi и К42 соответственно дл  взвешивани  осей при подъезде к весовым модул м, например , справа и слева.

Дл  шестиосных объектов (т.е. трехос- ных тележек) это коэффициенты Kei, Кб2 и Кбз, отвечающие трем возможным вариантам взаимодействи  трехосной тележки и весовых модулей. При дальнейшем рассмотрении подразумеваетс , что измерение осевых усилий происходит в течение всего периода времени, пока взвешиваема  ось движетс  по весовому модулю.

Рассмотрим случай четырехосного объекта (фиг. 1).

Начало координат О разместим в центре весовых модулей ВМ. Оси 10 и 20, например , первой тележки четырехосного объекта расположены на рассто нии 1800 мм.

Поэтому при направлении движени , показанном на фиг. 1 стрелкой, при взвешивании первой оси 10 (фиг. 1а) взаимодействуют и, следовательно, определ ют перераспределение усилий 10 и 20 во врем  взвешивани  неровности весовых модулей и участка подъездных путей с координатами +2,45 (м) и 1,15 (м). Результатом этого взаимодействи  неровностей  вл етс  осевой коэффициент K4i. Соответственно результатом взаимодействи  неровностей весовых модулей (ВМ) и неровностей подъездных путей с координатами -1,15; -2,45 при взвешивании второй оси 20 (фиг, 16)  вл етс  осевой коэффициент Юн. При расчете координат предполагаетс  использование се- рийно выпускаемых весовых модулей ВМ длиной около 1300 мм, но суть вопроса не мен етс  при использовании и других модулей любой длины.

Взаимодействие осей 30 и 40 второй те- лежки полностью аналогично описанному взаимодействию осей 10 и 20.

Рассмотрим фиг. 1 в. При движении правого контрольного объекта (КО) по весовым модул м ВМ измерим, примен   известные способы, осевые усили  объекта

AL Да. Аз, А4

Стрелка над результатом измерени  означает направлени  движени . После этого на железнодорожных пут х (не изображены) разворачивают указанный КО на 180° так, что он подъезжает к весовым модул м ВМ с позиции слева, где оси 10-40 физически те же самые, что и на позиции справа (фиг. 1в).

Вновь производим измерени  (при противоположном направлении движени ):

AI, Аг. Аз, А4.

Поскольку по определению любой осевой коэффициент суть частное от делени  усили , действительно прилагаемого к весовым модул м ВМ, к измеренному значению, то запишем

K4ixЈj Pi: K42xAi Pi;

К42ХА2 Р2: К41ХА2 Р2,

К41хАз Рз; К42хАз Рз;

K42XAV1 Р4, К41ХА 4 P4I

где Pi, Р2, Рз и Р4 - подлинные (неизвестные нам) осевые усили  объекта.

Сгруппируем результаты следующим образом:

+ K41XA2 + K41XA3+K41XA 4 {Р1+Р2+Рз+Р4)Рк.

где Рк - общий (неизвестный) вес объекта Ко.

Отсюда

Соответственно

Рк

К42

Ai+2 Ai

1.32.4

Таким образом, осевые коэффициенты четырехосных объектов К41 и К42 определены .

В дальнейшем при взвешивании на ВМ любых четырехосных объектов определение массы объектов производитс  при левом (фиг. 1а) направлении движени  по формуле

М4(А1+Аз)хК41+(А2+А4)хК42, а при правом направлении движени 

М4(А1+Аз)хК42+(А2+А4)х К41,

где AI, А2, Аз, А4 - результаты (интегралы ) измерени  осевых усилий объекта в пор дке очередности наезда.

При проезде через ВМ восьмиосного объекта, представл ющего собой четыре двуосные тележки с самосто тельными системами рессорного подвешивани , получаем массу восьмиосного объекта (дл  левого движени )

Мв(А1+Аз+А5+А7)хК41+(А2+А4+Аб+

+Ав хК42

Особый случай представл ет собой ше- стиосный объект, состо щий из двух трехосных тележек, причем кажда  трехосна  тележка оборудована системой рессорного подвешивани , в которой нескомплектованные усили  первой и третьей осей передаютс  на вторую ось,  вл ющуюс  балансировочной дл  обеих соседних осей. На фиг. 2 рассмотрены три случа  соответственно взвешиванию первой оси 10(фиг.2а), второй оси 20 (Фиг. 26) и третьей оси 30 (фиг. 2в) взаимодействи  неровностей ВМ и подъездных путей. Оси тележки объекта расположены на рассто нии 1,75 м одна от другой. Из Фиг. 2а видно, что при взвешивании первой оси 10 втора  20 и треть  30 оси тележки проход т участки подъездного пути с координатами соответственно от 2,4 до 1,1 м и от 4,15 до 2,85м.

Таким образом, перераспределение осевых усилий в процессе взвешивани  первой оси тележки шестиосного объекта определ етс  неровност ми ВМ и указанных участков подъездных путей.

Из фиг. 26 следует, что перераспределение осевых усилий при взвешивании второй оси тележки определ етс  неровност ми ВМ и участков подъездных путей с координатами от 2,4 до -1,1 м и от 1,1 до +2,4 м.

При взвешивании третьей оси тележки шестиосного объекта (фиг. 2в) перераспределение весовых усилий определ тс  неровност ми ВМ и участков подъездных путей с координатами от 4,15 до -2,85 м и от 2,4 до -1,1 м. Произведем теперь с шестиос- ным объектом те же операции, что и с четырехосным . При прокатывании шестиосного объекта из первой позиции (фиг. 1в) по ВМ получаем шесть результатов

AI, Да, Аз, А4, As, Ае

Развернем объект на железнодорожных пут х на 180°, так что он займет положение, аналогичное левой позиции (фиг. 1в).

Вновь прокатим объект по , получив шесть результатов Xi, A2, АЗ, Аи, As,

&.

Записывают результаты следующим образом:

KeixAf Pi; K63xAj Pi;

Кб2хА2 Pa; K62xKg P2i

Рз; Кб1хКз Рз:

РА; КезхА4 P/J;

Кб2хА5 PS; Кб2хА5 Рв;

КбзхАб Ре; Кб1хАб Ре.

Таким образом, при взвешивании второй оси трехосной тележки взаимодействуют те же участки подъездных путей, что и при взвешивании вначале первой, а затем второй оси двуосной тележки. Взаимодействие неровностей при взвешивании второй оси есть композици  неровностей, определ емых осевыми коэффициентами Юн и КдаПрин в Кб2 К41хК42, получаем Ра

5x42 X К42 X 2 ( А2 + А2.)

2

Рб

К41ХК42Х (АвЧм)

10

где Р2 и Ps - суть истинные усили  второй и п той осей объекта. Напишем следующее равенство

- Рк

Кб1хА1+Кб1хАз+Кб1хА4+Кб1хАб Рк-Р2-РбК41 X К42

Ј (AI+A,),

.5

Отсюда Кб1

Pfc-J S (дТ + М

I 2.5

2 А,+Ј А,

,4 ,6

Соответственно

К41 К42

Кез

Pk- , 2 (Ai+Ai)

I 2,5

2 Ai + S

,4 1-3,6

Таким образом, при взвешивании на ВМ шестиосных объектов масса их вычисл етс , например, при правом направлении движени  по формуле

M6(Ai+A4)xKei+(A2+As)XK62+ +(Аз+Аб)хКбЗ, где Ач-Аб - результаты измерени  осевых

усилий шестиосного объекта в пор дке очередности наезда.

Устройство (фиг. 3) содержит встроенные в железнодорожный путь 1 весовые модули (ВМ) 2, расположенные один против

другого под соседними рельсами пути 1 и соединенные с фундаментными блоками 3 с помощью струнок-фиксаторов 4. Усилие от оси подвижного объекта передаетс  на весоизмерительные датчики 5 (показан один

датчик 5), соединенные через аналого-цифровой преобразователь 6 и компаратор 7 с шинами 8 адреса, данных и управлени  микропроцессорного блока 9 обработки,содержащего центральный процессор 10,

оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 11, посто нное запоминающее устройство (ПЗУ) 12, интерфейс 13 терминального блока 14 и интерфейс 15 клавиатуры 16. Путевые датчики 17 и 18 подключены к схеме 19 направлени , св занной с входами блока 20 идентификации, соединенного также через компаратор 7 с выходом весоизмерительных датчиков 5.

Дл  возможности распознавани  вагонов и локомотивов (или других нерегистрируемых объектов) путевые датчики 17 и 18 расположены от ВМ 2 на рассто нии около 1950 мм, большем типового межосевого рассто ни  вагонов (1800-1850 мм), но меньшем типового межосевого рассто ни  окомотивов. Выходы блока 20 идентификации ТП (Тележка подъехала) и ТВ (Тележка въехала), а также выходы схемы 19 Л Левое движение), Р (Правое движение) и Д2 (Путевой датчик Мг 2) подключены к шинам 8, Другие обозначени  на фиг. 3; Д1 - (Путевой датчик Мг 1, Н - Наезд, С - Сброс.

На фиг. 4 показаны во взаимодействии схема 19 направлени  и блок 20. Путевые атчики 17 и 18 (фиг. 4), например, рычажно- контактного типа подключены к триггерам- повторител м 24 и 25 схемы 19 направлени , св занным через схемы 26 совпадени  с S-входами триггеров 27 и 28 правого и левого направлени , выходы коорых Д1 через верхний коммутатор 2D по- ступают на блок 20 идентификации в составе регистра 30 подъезда тележки, регистра 31 въезда тележки, инвертора 32, емкости С. Поскольку путевые датчики 17 и 18 фиг. 3), формирующие сигнал Д1, расположены от ВМ 2 на рассто нии около 1950 мм, а типовое межосевое рассто ние тележек подавл ющего большинства отечественных подвижных объектов составл ет около 1800-1850 мм, то при подъезде тележки вагона к ВМ 2 соответствующий путевой датик 17 (18) срабатывает два раза, прежде чем колеса объекта наедут на модуль 2. Типовое межосевое рассто ние дл  подавл ющего большинства локомотивов составл ет, в свою очередь, 2100-2200 мм, поэтому сигнал ТП (Тележка подъехала) формируетс  только при подъезде к ВМ 2 тележки вагонов , ко не локомотивов.

Устройство, реализующее способ поос- ного взвешивани , работает следующим образом .

До начала собственно взвешивани  по описанной методике определ ют осевые коэффициенты К/и, К42, Кб1, Кб2, Кез, которые ерез клавиатуру 16 и интерфейс 15 записываютс  известными способами в ОЗУ 11. Извлечение осевых коэффициентов из ОЗУ 11 производитс  по командам процессора 10, формируемым в соответствии с очередностью сигналов Л, П. ТВ и Н, поступающих на шины 8, и инструкци ми, записанными в ПЗУ 12.

Собственно взвешивание производит  следующим образом. При наезде (фиг. 3) первого колеса первого объекта на путевой атчик 17 (при движении направо) или путевой датчик 18 (при движении налево) срабатывает сначала один из триггеров-повторителей 24 и 25 (фиг. 4), а затем.один из триггеров 27 и 28 правого или левого направлени . Схема 19 направлени  выра- 5 батывает один из сигналов Л (движение левое) или П (движение правое) и через верхний коммутатор 29 на блок 20 идентификации на все врем  взвешивани  данного состава выдаетс  сигнал Д1, которому соот0 ветствуют срабатывани  того из путевых датчиков 17(18), который сработал первым. При подъезде к модул м 2 каждой тележки объекта формируетс  по сигналам Д1 с помощью регистра 30 (фиг. 4) сигнал ТП (Те5 лежка подъехала), который поступает на шины 8 адреса, данных и управлени . С другой стороны сигналы Д1 подключены к шине сброса R регистра 31, который формирует при двух подр д поступающих сигналах Н

0 (Наезд) компаратора 7 сигнал ТВ (Тележка въехала), также поступающий, на шины 8, После поступлени  первого сигнала ТП (Тележка подъехала) процессор 10 начинает подсчет сигналов Н (Наезд). При по5 ступлении второго сигнала ТП результат подсчета (Осность тележки) передаетс  в ОЗУ 11.

Кроме того, при поступлении каждого сигнала Н процессор 10 производит прием

0 кодов аналого-цифрового преобразовател  6 и обработку этих кодов по одному из известных алгоритмов. Интегралы AL Аа, соответствующие измеренным усили м осей первой тележки, передаютс  дл  заполне5 ни  в ОЗУ 11. После того как перва  тележка объекта проехала через ВМ 2, известна ос- ность тележки и направление движени , так что может быть извлечен из ОЗУ 11 соответствующий осевой коэффициент. Пусть, на0 пример, взвешивалась трехосна  тележка при левом направлении движени . Тогда при взвешивании первой оси второй тележки после получени  интеграла А4 он складываетс  с интегралом AI, заполненным в ОЗУ

5 11, а сумма умножаетс  на осевой коэффициент К 61, также извлекаемый из ОЗУ 11. После взвешивани  второй оси второй тележки полученный интеграл As складываетс  запомненным ранее интегралом Аа, а

0 сумма умножаетс  на осевой коэффициент Кб2. В результате, после проезда шестиос- ного объекта по модул м 2 масса его определ етс  по формуле

Мб(А1 + А4)хКб1+(А2+Аб)хКб2+

5 +(Аз + Ае)хКбЗ.

Аналогичным образом производитс  взвешивание последнего объекта, в составе дважды подр д на шины 8 поступает сигнал Д2. Если через заданную выдержку времени более не последует сигналов Д1, ТП или Н,

то процессор 10 по программе, записанной в НЗУ12, вырабатывает сигнал С (Сброс), поступающий на схему 19 направлени , возвращающую устройство в исходное состо ние готовности и взвешиванию очередного состава.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ поосного взвешивани  железнодорожных вагонов в движении, включающий определение осевых коэффициентов контрольных вагонов известной массы при пр мом и обратном ходе по весам, измерение осевых усилий, определение направлени  движени  и осности вагонов, вычисление их массы суммированием произведений осевых усилий на осевые коэффициенты контрольных вагонов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности взвешивани , перед обратным ходом контрольного вагона по весам его разворачивают на 180°, а осевые коэффициенты контрольных вагонов известной массы вычисл ют в зависимости от их осности по формулам Рк

   К41К«

   CjpiOt

   Р%Т)

   0

   5

   0

   5

   Кд2;

   (W)

   Кб1 .

   2 AI+X AI

   ,4 ,6

   (Ј+д|}

   I А| + Ј А,

   ,4 .6

   где Рк - масса контрольного вагона;

   Юл - осевой коэффициент первой оси тележки четырехосного вагона;

   «42 - осевой коэффициент второй оси тележки четырехосного вагона;

   Кб1 - осевой коэффициент первой оси тележки шестиосного вагона;

   Кб2 - осевой коэффициент второй оси тележки шестиосного вагона;

   Кез - осевой коэффициент третьей оси тележки шестиосного вагона;

   А) - осевое усилие i-й оси контрольного вагона при его пр мом ходе по весам;

   АТ- осевое усилие 1-й оси контрольного вагона при его обратном ходе по весам.

   Дбимнйе :

   . ; . -0,65 0fo+0,65

   J oго

   I

   -245-W Y///jy/f/x yA+ttM

   , .. -w 7

   ли

   0 30 К0, 20

   вм

   010 0

   tf

   N4

   ь

   k

   /W

   0

   0

   3.

   п

   ьIsTU-n

   « H-S277

   X

   c(cffpoc)

   1в

   JN

   О-4Й1С

   25 V 2S

   ФигЛ

   Составитель Е.Гусев Редактор Н.КоэоризТехред М.МоргенталКорректор Н.Король

   Заказ 2588Тираж. Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

   /7

     зо

   Ъ

   rfllH

   19

   Аг

   Л

   78

   И &ФигЛ

   Корре