Устройство для измерения вертикальных неровностей железнодорожного пути

 

1. ЗТТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ НЕРОВНОСТЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ,-содержащее акселерометр j усилитель, интеграторы и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено тремя блоками подавления помех;, а акселерометр установлен на буксе колесной пары. при этом вход первого блока подавления помех подключен к выходу усилителя , а его выход - к входу первого интегратора, вход второго блока подавления помех подключен к выходу первого интегратора, а его выход к входу второго интегратора, вход третьего блока подавления помех подключен к вьпсоду второго интегратора, а его выход - к входу блока регистрации . 2. Устройство по п. 1, о т л и- . чающееся тем, что блок подавления помех содержит два включенных параллельно фильтра с разнеi сенными частотами среза, инвертор, последовательно соединенные с одним фильтром, и сумматор, одпн вход ко-торого подкхпочен к выходу инвертора, с: а другой - к выходу другого фильтра.

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАДИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

2 А

<»>SU<», >

4 (51) Е 01 В 35/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВ /

Фиг. /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3616175/29-1 t (22) 08.07.83 (46) 07.01.85. Бюл. Р I ,(72) А.Д.Скалов (7i) Всесоюзный срдена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (53) 625.171.002.56(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 169555, кл. В 61 К 9/00, 1963. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ

ВЕРТИКАЛЬИЬБ НЕРОВНОСТЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ, содержащее акселерометр, усилитель, интеграторы и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено тремя блоками подавления помех, а акселерометр установлен на буксе колесной пары, при этом вход первого блока подавления помех подключен к выходу усилителя, а его выход — к входу первого интегратора, вход второго блока подавления помех подключен к выходу первого интегратора, а его выход— к входу второго интегратора, вход третьего блока подавления помех подключен к выходу второго интегратора, а его выход †. к входу блока регистрации.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок подавления помех содержит два включенных параллельно фильтра с разнесенными частотами среза, инвертор, последовательно соединенные с одним фильтром, и сумматор, один вход ко-торого подключен к выходу ипвертора, а другой — к выходу другого фильтра. но f >< и f <, à -.àêæå включенного последовательно с фильтром 9 иннертора 11 и сумматора 12, подключенного к выходам инвертора 11.

Устройство работает следующим обметром 1. Измеряемые неровности пути определяются путем двойного интегрирования показаний акселерометра от полезного сигнала. Кроме полезного ударов на стыках и от местных дефектов рельсов, являющиеся помехой.

С выхода усилителя 2 сигнал аксеблок 3 подавления помех, н котором путем активной электронной компенсации подавляется низкочастотная помеха (от ухода нулевых линий, возвышения рельсов в кривых и уклонс:: продольного профиля) и высокочастотная помеха от вибраций, а полезный сигнал от неровностей и .-олосе частот от f„ до f проходит на вход первого интегратора 4, в котором этот сигнал интегрируется. С вс.хода первого интегратора сигнал поступает на вход второго блока 5 подавления помех, н котором отфильтровывается постоянная интсгрнронания, затем на вход второго интегратора 6, после интегрирования н нем на вход третьего блока 7 подавления помех, н кото,>ом вновь отфильтровывается постоянная интегрирования, затем на вход блока 8 регистрации, н котором сигнал записывается или подвергается обработке на 3ВМ, например, для определения спектральной плотности неровностей.

В результате последовательного включения трех блоков подавления помех общая крутизна частотной характеристики этой цегочки приближается к идеальной и благодаря этому осуществляется практически полное по" давление всех помех, выходящих эа пределы частотного диапазона f> — Г полезного сигнала, а поскольку между буксой и точкой касания колеса. с рельсом нет пружин и люфтов, за

1 1133324 2

Изобретение относится к устройст- Блок подавления помех состоит из вам для определения положения желез- включенных параллельно фильтров 9 нодорожного пути, н частности к уст- и 10 с частицами среза соответстненройствам для измерения его вертикальных неровностей °

Известно устройство для измерения вертикальных неровностей железнодорожного пути, содержащее акселерометр, усилитель, интеграторы и блок разом. регистрации $13. При движении колеса по вертикальНедостатком известного устройства ным неровностям пути вызываемые ими является невысокая точность измере- ускорения непосредственно передаются ния вертикальных неровностей железно- на буксу и воспринимаются акселеродорожного пути.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что устройство для измерения вертикальных не- сигнала на акселерометр действуют ровностей железнодорожного пути, со- высокочастотпые вибрации буксы от держащее акселерометр, усилитель, интеграторы и блок регистрации, снабжено тремя блоками подавления помех, а акселерометр установлен .леррметра 1 поступает FI=. первый на буксе колесной пары, при этом вход первого блока подавления по- мех подключен к выходу усилителя, а его выход — к входу первого интегратора, вход второго блока подавления помех подключен к выходу первого интегратора, а его выход— к входу второго интегратора, вход третьего блока подавления помех подключен к выходу второго интегратора, а его выход — к входу блока регистрации.

Блок подавления помех содержит дна включенных параллельно фильтра с разнесенными частотами среза, инвертор, последовательно соединенный с одним фильтром, и сумматор, один вход которого подключен к выходу иннертора, а другой — к выходу другого фильтра.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема блока подавления помех; на фиг. 3 — 45 частотная характеристика этого блока.

Устройство для измерения вертикальных неровностей железнодорожного пути состоит из соединенных последо- 50 вательно вертикального акселерометра 1, установленного на буксе, усилителя 2, первого блока 3 подавления помех, первого интегратора 4, второго блока 5 подавления помех, второго интегратора 6, третьего блока 7 подавления помех и блока 8 регистрации.

3 11333 исключением пренебрежимо малого зазора в подшипнике, вся конструкция экипажа вниз от буксы практически жесткая. Поэтому траектория буксы в вертикальной плоскости повторяет траекторию точки контакта, т.е. неровность. Следовательно, задача измерения неровностей сводится к измерению траектории движения буксы в вертикальной плоскости.

Наиболее часто встречающаяся неровность на пути с длиной рельсового звена 12„5 м имеет вид полуволны синусоиды с максимумом в середине звена и минимумами по его концам.

При скорости движения, например, 46 км/ч, частота неровности составляет примерно f=2 Гц. При амплитуде (в середине звена) У =10 мм получаем: амплитуда ускорения (максимум 2О показания акселерометра) Ус,=(2И) У =160 см/с . Задавая параметры вибС рации, которая имеет место в кузове, f=15 Гц, У =1 мм, получаем Y„=

900 см/с .

Следовательно, даже в кузове сигнал.помехи от вибрации в 5-6 раз больше полезного сигнала от неровности. На буксе частоты и амплитуды вибрации намного больше, чем в кузове . Поэтому высокочастотные помехи необходимо подавить.

При движении по уклону продольного профиля или же в кривой с возвышением наружного рельса в сигнале акселераметра появляется квазистати3S ческая составляющая, которая нри инте: рировании в первом ийтеграторе вызывает его зашкаливание, т.е. потерю работоспособности всего уст40 ройства. После интегрирования в первом интеграторе появляется постоянная интегрирования, которая вызовет зашкаливание второго интегратора— потерю работоспособности устройства.

Постоянная интегрирования появляется и на вьжоде второго интегратора.

24- 4

Низкочастотные помехи в сигнале акселерометра и постоянные составляющие на выходе интеграторов необходимо подавить. В блок-схеме устройства (фиг. 1) блоки подавления помех выполняют следующие функции: блок 3 подавляет низкочастотную помеху, вызываемую отклонениями оси чувствительности- акселерометра от вертикали, и высокочастотную помеху от вибраций; блоки 5 и 7 подавляют постоянную интегрирования и усиливают действие блока 3. Последовательное включение трех блоков подавления помех позволяет получить крутые спады частотной характеристики на фиг. 3, т.е. практически П-образную характеристику.

При соединении инвертора блока подавления помех с фильтром 9 и соединении второго входа сумматора с выходом фильтра 10 сигналы низкочастотной помехи в полосе частот от 0 до К „ проходят через оба фильтра и благодаря инвертированию в инверторе 11 поступают на входы сумматора 12 в противофазе, где взаимно уничтожаются. Полезный сигнал от неровностей пути в полосе частот от f до f без каких-либо искажений проВ ходит только через фильтр 10. Высокочастотные помехи, имеющие частотувыше f, срезаются этим фильтром.

На выход сумматора, являющийся выходом блока, проходит только полезный сигнал.

Устройство для измерения вертикальных неровностей железнодорожного пути обеспечивает повышение точности измерений и упрощение устройства.

Вместо двух приборов — акселерометра и прогибомера, в нем используется один — акселерометр. Отпадают погрешности от суммирования показаний двух приборов, имеющих фазовый сдвиг, и погрешности от угловых колебаний кузова.

1133324

Амалииюуда

4@I Af

Составитель Н.Прыткова

Редактор Н.Яцола ТехредЛ.Мартяшова КорректорА Ильин

Заказ 9932/26 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Х<-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4