UA106441C2 - Method and device for diagnosing state of track - Google Patents
Method and device for diagnosing state of track Download PDFInfo
- Publication number
- UA106441C2 UA106441C2 UAA201303909A UAA201303909A UA106441C2 UA 106441 C2 UA106441 C2 UA 106441C2 UA A201303909 A UAA201303909 A UA A201303909A UA A201303909 A UAA201303909 A UA A201303909A UA 106441 C2 UA106441 C2 UA 106441C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- track
- rails
- rail
- data
- recorded
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Description
Винахід належить до способів безконтактної діагностики стану колійного шляху та може бути використаний при комплексній діагностиці колійних шляхів.The invention belongs to the methods of non-contact diagnostics of the state of the track and can be used in complex diagnostics of the tracks.
Відомий безконтактний "Способ контроля состояния рельсового пути" (ВО 2394714 С1, Бюл.The well-known non-contact "Method of monitoring the condition of the rail track" (VO 2394714 C1, Bul.
Мо20, 20.07.2010), який полягає в тому, що вимірювання ширини колійного шляху виконується за допомогою оптичних датчиків, встановлених на вагоні шляховимірнику, при цьому крок між вимірюваннями складає не менше 25 см, що є недоліком, так як не виявляються дефекти рейок, які менші за 25 см.Mo20, 20.07.2010), which consists in the fact that the measurement of the width of the track is performed using optical sensors installed on the odometer car, while the step between the measurements is at least 25 cm, which is a disadvantage, since rail defects are not detected, which are smaller than 25 cm.
Відомий також "Мобильньій комплекс для диагностики железнодорожного пути" (ВО 2442713It is also known as "Mobile complex for railway track diagnostics" (VO 2442713
СІ, Бюл. Ме5 от 20.02.2012), який містить самохідний транспортний засіб з двох тягачів, на якому змонтовані: оптичний вимірювач ширини з лазерним підсвічуванням колії та пристрій для вимірювання параметрів профілю шляху.SI, Bull. Ме5 от 20.02.2012), which contains a self-propelled vehicle with two tractors, on which are mounted: an optical gauge of width with laser illumination of the track and a device for measuring the parameters of the path profile.
Недоліками цього комплексу є те, що у нього обмежена швидкість переміщення і, як наслідок, діагностика шляху, а також неможливість дефектоскопії робочої поверхні головок рейок.The disadvantages of this complex are that it has a limited speed of movement and, as a result, diagnostics of the path, as well as the impossibility of flaw detection of the working surface of the rail heads.
Найбільш близьким за технічною задумкою та результатом, що досягається, є "Способ контроля поперечного профиля и расстояния между рельсами железнодорожного пути и вагон измеритель" (патент ВО 2418705 С1, опуб. 20.05.2011 Бюл. Мое14), в якому виявлення дефектів профілю головок рейок та відстані між рейками виконується за допомогою сканування головок рейок лазерними датчиками, розміщеними на фіксованій відстані на вагоні шляховимірнику, дані разом з даними про місцезнаходження, отриманими з системи супутникової навігації, записуються до електронно-обчислювальної машини (ЕОМ). Цей спосіб та пристрій прийняті як прототип.The closest in terms of the technical idea and the result achieved is the "Method of controlling the transverse profile and the distance between the rails of the railway track and the gauge car" (patent VO 2418705 C1, published on 20.05.2011 Bul. Moe14), in which defects in the profile of the rail heads are detected and the distance between the rails is performed by scanning the rail heads with laser sensors placed at a fixed distance on the odometer car, the data, together with the location data received from the satellite navigation system, are recorded to the computer. This method and device is adopted as a prototype.
Недоліками прототипу є неможливість впевнено виявляти дефекти профілю менші ніж 1 метр, що несумісно зі збільшенням швидкостей руху сучасних потягів; використання механічного сканування променем лазера не виправдано ускладнює конструкцію при вирішенні питань синхронізації та швидкості вимірювання; використання спеціального вагона шляховимірника ускладнює та підвищує вартість задачі дефектоскопії.The disadvantages of the prototype are the impossibility of reliably detecting profile defects smaller than 1 meter, which is incompatible with the increased speed of modern trains; the use of mechanical scanning with a laser beam unnecessarily complicates the design when solving issues of synchronization and measurement speed; the use of a special odometer car complicates and increases the cost of the defect inspection task.
Задача створення винаходу - спрощення та здешевлення конструкції вимірювача дефектів, виявлення дефектів рейок без пропусків, універсальність: встановлення на будь-який колійнийThe task of creating the invention is to simplify and reduce the cost of the design of the defect meter, detect rail defects without gaps, universality: installation on any track
Зо транспортний засіб, постійний моніторинг колійного шляху з накопиченням даних та прогнозуванням стану колійного шляху.From the vehicle, constant monitoring of the track with data accumulation and prediction of the condition of the track.
Технічний результат винаходу полягає в використанні властивостей когерентності лазерного випромінювання, що дозволяє підвищити достовірність і точність діагностики стану колійного шляху в безперервному режимі та не залежить від швидкості руху.The technical result of the invention consists in the use of the coherence properties of laser radiation, which allows to increase the reliability and accuracy of diagnostics of the state of the track in continuous mode and does not depend on the speed of movement.
Технічний результат досягається тим, що виявлення та аналіз дефектів робочих поверхонь рейок проводиться шляхом вейвлет-аналізу динаміки змін двовимірних Фур'є-образів профілограм головок рейок, а відстань між рейками розраховують по зображенню їх профілограм, кутовий нахил колійного шляху вимірюють гіроскопами, кріплення рейок контролюють за даними акселерометрів, стан колійного шляху прогнозують по накопичених даних.The technical result is achieved by the fact that the detection and analysis of defects on the working surfaces of the rails is carried out by means of wavelet analysis of the dynamics of changes in two-dimensional Fourier images of the rail head profilograms, and the distance between the rails is calculated from the image of their profilograms, the angular inclination of the track path is measured by gyroscopes, the rail fastenings are controlled according to accelerometer data, the condition of the track is predicted based on the accumulated data.
Технічний результат досягається також тим, що рейки освітлюють пласким променем, отримання Фур'є-образу профілограми виконують в оптичному когерентному процесорі, результати обробки реєструють швидкісним матричним оптичним приймачем, відстань між рейками розраховують по зображеннях профілограм, які фіксують приладами з зарядним зв'язком (П33-матрицями) з фокусуючими оптичними системами, вимірювання кута нахилу колійного шляху виконують за даними гіроскопів, вартість пристрою зменшують завдяки відсутності механічних вузлів та спеціальних вагонів шляховимірників. Конструкцією пристрою передбачають можливість встановлення вимірювача на будь-який колійний транспортний засіб.The technical result is also achieved by the fact that the rails are illuminated by a flat beam, the Fourier image of the profilogram is obtained in an optical coherent processor, the processing results are recorded by a high-speed matrix optical receiver, the distance between the rails is calculated from the images of the profilograms, which are recorded by devices with a charging connection ( P33-matrices) with focusing optical systems, measuring the angle of inclination of the track path is performed according to the data of gyroscopes, the cost of the device is reduced due to the absence of mechanical units and special track gauge cars. The design of the device provides for the possibility of installing the meter on any track vehicle.
На Фіг. 1 зображена схема пристрою діагностики стану колійного шляху.In Fig. 1 shows the diagram of the track condition diagnostics device.
На Фіг. 2 зображена схема лазерного вимірювача.In Fig. 2 shows the scheme of the laser meter.
На Фіг. 3 зображено приклад профілограми бездефектної поверхні рейки та її Фур'є-образ.In Fig. 3 shows an example of a profilogram of a defect-free rail surface and its Fourier image.
На Фіг. 4 зображено приклад профілограми з боковим спрацьовуванням головки рейки та їїIn Fig. 4 shows an example of a profilogram with the lateral operation of the rail head and its side
Фур'є-образ.Fourier image.
На Фіг. 5 зображено приклад профілограми рейки з вибоїною на контактній поверхні та їїIn Fig. 5 shows an example of the profile profile of a rail with a hole on the contact surface and its
Фур'є-образ.Fourier image.
На Фіг. 6 показано вейвлет-аналіз динаміки зміни Фур'є-образів профілограми бездефектної ділянки рейки.In Fig. 6 shows the wavelet analysis of the dynamics of changes in the Fourier images of the profilogram of the defect-free section of the rail.
На Фіг. 7 показано вейвлет-аналіз, де високочастотні складові на ділянках: а) 100 м; б) 370 м; в) 500 м; г) 1000 м, вказують на координати дефектів поверхні рейки.In Fig. 7 shows the wavelet analysis, where the high-frequency components are in sections: a) 100 m; b) 370 m; c) 500 m; d) 1000 m, indicate the coordinates of the rail surface defects.
Пристрій діагностики стану колійного шляху містить два лазерні вимірювачі 1 по одному над кожною із рейок 4, що реєструють зображення профілограм та їх Фур'є-образи, акселерометри 2, гіроскопи та супутникову систему навігації 3, дані зі всіх компонентів пристрою передаються до ЕОМ.The track condition diagnostic device contains two laser meters 1, one above each of the rails 4, which register images of profilograms and their Fourier images, accelerometers 2, gyroscopes and a satellite navigation system 3, data from all components of the device are transferred to a computer.
Лазерний вимірювач 1 містить джерело когерентного випромінювання 5, формувач плаского променя б, що формує смугу когерентного випромінювання 10 поперек головки рейки 13.The laser meter 1 contains a source of coherent radiation 5, a flat beam former b, which forms a band of coherent radiation 10 across the head of the rail 13.
Відбите рейкою випромінювання являє собою профілограму 12 освітленої ділянки, яка потрапляє на вхід оптичного когерентного процесора 8. Фур'є-образ профілограми 12 реєструється матричним швидкісним оптичним приймачем 7, паралельно зображення профілограми 12 фіксується фокусуючою оптичною системою 11 та ПЗЗ-матрицею 9.The radiation reflected by the rail is a profilogram 12 of the illuminated area, which enters the input of the optical coherent processor 8. The Fourier image of the profilogram 12 is registered by the matrix high-speed optical receiver 7, and the image of the profilogram 12 is simultaneously captured by the focusing optical system 11 and the CCD matrix 9.
Конструкція пристрою призначена для монтажу на будь-якому колійному транспорті. Кути між робочими площинами головок рейок, оптичними осями освітлювачів та матричних фотоприймачів вибираються за умови досягнення максимальної чутливості. При цьому процес контролю виконують в безперервному режимі при реальному силовому впливу реального транспортного засобу.The design of the device is intended for installation on any rail vehicle. The angles between the working planes of the rail heads, the optical axes of the illuminators and the matrix photoreceptors are chosen to achieve maximum sensitivity. At the same time, the control process is carried out in a continuous mode under the real force impact of a real vehicle.
Спосіб діагностики стану колійного шляху здійснюють наступним чином.The method of diagnosing the state of the track is carried out as follows.
Когерентним випромінюванням лазерного випромінювача 5 за допомогою формувача 6 утворюють на контактній поверхні поперек головки рейки 13 вузьку смугу світла, при цьому формується профілограма 12, яка повторює форму реальної поверхні головки рейки 13.A narrow strip of light is formed on the contact surface across the head of the rail 13 by the coherent radiation of the laser emitter 5 with the help of the shaper 6, while the profilogram 12 is formed, which repeats the shape of the real surface of the head of the rail 13.
Зображення профілограми 12 рейки обробляють за допомогою оптичного когерентного процесора 8, матричним швидкісним оптичним приймачем 7 та реєструють Фур'є-образ профілограми 12. Роздільна здатність та кількість реєстрованих кадрів за секунду матричного швидкісного оптичного приймача 7 залежить від потрібної точності та поставлених задач. Кожен піксел реєструє середнє значення ділянки двовимірного Фур'є-образу лінії профілю 12. При зміщенні вимірювача відносно рейки 13, Фур'є-образ буде змінюватися відповідно до змін форми профілограми 12. Зміни значення кожного піксела в часі записуються в ЕОМ як окремі канали, далі виконують вейвлет-аналіз одного або групи каналів, в результаті якого розпізнають дефекти поверхні рейок та проводиться їх класифікація по типу. Відстань між рейками вимірюють за зображеннями профілограм від кожної із рейок, які фокусують оптичнимиThe image of the rail profile 12 is processed using the optical coherent processor 8, the matrix high-speed optical receiver 7 and the Fourier image of the profile 12 is registered. The resolution and number of registered frames per second of the matrix high-speed optical receiver 7 depends on the required accuracy and the tasks. Each pixel registers the average value of a section of the two-dimensional Fourier image of the profile line 12. When the meter is moved relative to the rail 13, the Fourier image will change in accordance with the changes in the shape of the profile 12. Changes in the value of each pixel over time are recorded in the computer as separate channels, then a wavelet analysis of one or a group of channels is performed, as a result of which defects on the surface of the rails are recognized and their classification by type is carried out. The distance between the rails is measured by the images of the profilograms from each of the rails, which are focused optically
Зо системами 11 на ПЗЗ-матрицях 9. Кутовий нахил колійного шляху 4 вимірюють гіроскопами 3.With systems 11 on PZZ matrices 9. The angular inclination of the track path 4 is measured by gyroscopes 3.
Надійність кріплення рейок контролюють за даними акселерометрів 2.The reliability of rail fastening is controlled by accelerometer data 2.
Використання винаходу дозволить: 1. Реалізувати безперервний (без пропусків) моніторинг профілю колійних шляхів на великих швидкостях переміщення вимірювача, з накопиченням даних та прогнозуванням стану колійного шляху. 2. Здешевити вартість моніторингу колійного шляху, завдяки відсутності механічних вузлів та спеціальних вагонів шляховимірників. 3. Конструкція передбачає можливість встановлення вимірювача на будь-який колійний транспортний засіб.The use of the invention will allow: 1. To implement continuous (without gaps) monitoring of the profile of the tracks at high speeds of movement of the meter, with the accumulation of data and prediction of the state of the track. 2. To reduce the cost of track monitoring due to the absence of mechanical units and special odometer cars. 3. The design provides for the possibility of installing the meter on any track vehicle.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA201303909A UA106441C2 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Method and device for diagnosing state of track |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA201303909A UA106441C2 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Method and device for diagnosing state of track |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA106441C2 true UA106441C2 (en) | 2014-08-26 |
Family
ID=52681846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAA201303909A UA106441C2 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Method and device for diagnosing state of track |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA106441C2 (en) |
-
2013
- 2013-03-29 UA UAA201303909A patent/UA106441C2/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9908543B2 (en) | System and method for inspecting a route during movement of a vehicle system over the route | |
CN101666716B (en) | Railway locomotive running attitude measuring method | |
US9212902B2 (en) | Distance image obtaining system for track | |
US8412393B2 (en) | Apparatus and method for monitoring of infrastructure condition | |
JP7247206B2 (en) | Methods for inspecting railway vehicles and track sections | |
CN101580071B (en) | Railway locomotive and vehicle operating attitude measurement system | |
NL2003527C2 (en) | Monitoring a turnout of a railway or tramway line. | |
CN105423924B (en) | The On-line Measuring Method and system of sound barrier | |
JP6317621B2 (en) | Method for measuring three-dimensional shape of wheel mounted on vehicle and three-dimensional shape measuring device for wheel mounted on vehicle | |
NL2016637A (en) | Rail profile monitoring, e.g. geometry of the frogs. | |
US12116030B2 (en) | Methods and systems for monitoring a transportation path with acoustic or vibration sensing | |
RU2474505C1 (en) | Method of rails diagnostics | |
KR101806814B1 (en) | the railroad tunnel inspecting system using train with the function of automatic registrating railroads tie ID and the sensing railroads tie ID | |
JP6089576B2 (en) | Vehicle window detection system, vehicle window detection method and program | |
AU2024203509A1 (en) | A system, a vehicle and a method for the detection of position and geometry of line infrastructures, particularly for a railway line | |
JP4319606B2 (en) | Wheel shape measuring device | |
JP2020172230A (en) | Position detection method and position detection system | |
JP2019043403A (en) | Obstacle detection system and obstacle detection method | |
UA106441C2 (en) | Method and device for diagnosing state of track | |
KR101806810B1 (en) | he railroad tunnel inspecting system using train | |
JPH06298092A (en) | Looseness detecting device for rail fastening device | |
CN210625573U (en) | Three-dimensional high accuracy measurement system of train bottom surface | |
CN211765583U (en) | High-precision measurement system for three-dimensional surface of train wheel set | |
RU2791472C9 (en) | System, vehicle and method for detecting position and geometric form of linear infrastructures, in particular for a railway line | |
RU2791472C1 (en) | System, vehicle and method for detecting position and geometric form of linear infrastructures, in particular for a railway line |