Устройство для определения негабаритности транспортных средств

 

Использование: для определения негабаритности транспортных средств и перевозимого груза. Сущность изобретения: датчики негабаритности подключены к входам блоков обработки информации, каждый из которых содержит фильтры низких частот 2, 4 и 9, пиковые детекторы 3 и 5, коммутатор 6, аналого-цифровые преобразователи 7 и 8, триггер Шмитта 10, одновибратор 12, элемент определения длины негабаритности 13, элемент развязки (интерфейс) 22 и элемент памяти (ЭВМ) 23. Устройство обеспечивает контроль отклонений геометрических параметров грузов и конструкции подвижного состава от требуемого уровня. 3 ил.

Изобретение используется на железнодорожном транспорте для контроля негабаритности подвижного состава и перевозимого груза.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения негабаритности транспортных средств, содержащее установленный на несущей конструкции датчик негабаритности, подключенный к входу блока обработки информации, имеющего элемент развязки, связанный с элементом памяти, датчик начала координат, генератор импульсов, связанный со скоростемером, блок индикации, подключенный к выходу блока обработки информации, и блок определения координаты начала негабаритности, выполненный в виде счетчика.

Недостатком данного устройства является его низкая надежность.

Цель изобретения повышение надежности устройства.

Для этого устройство для определения негабаритности транспортных средств, содержащее установленный на несущей конструкции датчик негабаритности, подключенный к входу блока обработки информации, имеющего элемент развязки, связанный с элементом памяти, датчик начала координат, генератор импульсов, связанный со скоростемером, блок индикации, подключенный к выходу блока обработки информации, и блок определения координаты начала негабаритности, выполненный в виде счетчика, снабжено делителем напряжения, установленными на несущей конструкции дополнительными датчиками негабаритности и блоками обработки информации, каждый из которых снабжен пиковыми детекторами, коммутатором, аналого-цифровыми преобразователями, триггером Шмитта, одновибратором, элементом определения длины негабаритности, выполненным в виде счетчика, инвертором, элементом И, диодами, дифференцирующими цепями, фильтрами низких частот, выход первого из которых подключен к входу триггера Шмитта, а выходы второго и третьего фильтров низких частот подключены соответственно к входам одного и другого пиковых детекторов, входы которых подключены к первым входам коммутатора, выходы которого соединены с входами аналого-цифровых преобразователей, выходами подключенных к первым входам элемента развязки, катод первого анода подключен к первому входу элемента определения длины негабаритности, соединенному с катодом другого диода, анод которого через первую дифференцирующую цепь подключен к инверсному выходу триггера Шмитта, соединенному с другим входом элемента развязки, и второму входу элемента определения длины негабаритности, выход которого подключен к третьему входу элемента развязки, а третий вход к выходу элемента И, один вход которого подключен к выходу инвертора, вход которого соединен с прямым входом триггера Шмитта, подключенным через вторую дифференцирующую цепь к входу одновибратора, выход которого подключен к второму входу коммутатора и четвертому входу элемента развязки, причем элемент памяти выполнен в виде электронной вычислительной машины, имеющей принтер и выполненный с возможностью подключения по проводу и линии связи к другим электронным вычислительным машинам, при этом входами первого, второго и третьего фильтров низких частот образованы соответственно первый, второй и третий входы блока, вторым входом элемента И четвертый вход блока, анодом первого диода пятый вход блока, пятым и шестым входами элемента развязки шестой и седьмой входы блока, а выходом элемента памяти образован выход блока, первый вход блока определения координаты начала негабаритности подключен к выходу генератора импульсов, второй вход к четвертому выходу датчика начала координат, соединенному с четвертым выходом блока обработки информации, а выход к шестому входу блока обработки информации, седьмой выход которого подключен к входу датчика начала координат, причем блок индикации выполнен в виде дисплея, а каждый датчик негабаритности содержит две полые металлические трубы с наружным покрытием из полимерного материала, постоянный магнит, геркон и переменные резисторы, обладающие линейной характеристикой, трубы расположены соосно по отношению друг к другу продольными осями параллельно соответствующей линии габарита подвижного состава и состыкованы одним концами, а другие концы труб закреплены в резиновых полосках, концы каждой из которых заделаны наглухо в несущую конструкцию, при этом каждая труба закреплена на подшипнике с образованием двуплечего рычага и возможностью вращения в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через соответствующую линию габарита подвижного состава и линию, параллельную продольной оси железнодорожного пути, в первые упомянутые концы одной и другой труб помещены соответственно постоянный магнит и геркон, а ручка подвижного контакта каждого из переменных резисторов посредством резиновой трубки связана с вращающейся частью соответствующего подшипника, причем контактом геркона образован первый выход датчика, а подвижными контактами одного и другого переменных резисторов образованы соответственно второй и третий выходы датчика, при этом первый, второй и третий выходы блока обработки информации подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам датчика негабаритности, а число датчиков негабаритности соответствует числу видов и степеней негабаритности.

На фиг. 1 представлено схематическое размещение датчиков верхней и двух боковых негабаритностей; на фиг.2 структурная схема одного из блоков обработки информации; на фиг.3 конструкция одного из датчиков.

Устройство содержит (фиг.1) датчики 1 контроля негабаритности, от каждого из которых отходят три провода. Первый подключен через фильтр 2 (фиг.2) низких частот к пиковому детектору 3, второй провод через фильтр 4 низких частот к пиковому детектору 5, выходы указанных детекторов через электронный коммутатор 6 подключены к аналогово-цифровым преобразователям 7 и 8, третий провод через фильтр 9 низких частот подключен к входу триггера Шмитта 10, первый выход триггера через дифференцирующую цепочку 11 связан с входом одновибратора 12, выход которого подключен к управляющему входу электронного коммутатора 6, второй выход триггера Шмитта 10 связан с входом разрешения счета счетчиком 13 длины негабаритности, к счетному входу которого через элемент И 14 подключены через инвертор НЕ 15 первый выход триггера Шмитта 10 и непосредственно выход генератора 16 тактовых импульсов, связанного со скоростемером 17 состава, выход генератора 16, подключен также к входу счета счетчика 18 координаты начала негабаритности. К входам обнуления счетчиков 13 и 18 подключен выход датчика начала кооpдинат 19, второй выход триггера Шмитта через диоды 20 и дифференцирующую цепочку 21 также подключен к входу обнуления счетчика 13, кроме того выходы аналогово-цифровых преобразователей 7 и 8, одновибратора 12, второй выход триггера Шмитта 10, выход счетчиков 13 и 18, выход датчика 19 подключены к интерфейсу 22 ЭВМ 23, к которой подключены дисплей 24, органы управления пульта 25 приемо-сдатчика, печатающее устройство 26 и внешние кабельные линии связи 27.

Датчик негабаритности (фиг.3) содержит две полые металлические трубы 28 и 29, покрытые снаружи полимерным материалом 30. Трубы расположены соосно и параллельно контуру габарита подвижного состава. В конце трубы 28 установлен постоянный магнит 31, а в конце трубы 29 закреплен геркон 32. Трубы закреплены на подшипниках с возможностью вращения в одной плоскости, параллельной оси пути и параллельной контуру габарита состава (см. фиг.1 и 3). Другие концы труб закреплены на резиновых лентах, концы которых заделаны наглухо в несущую конструкцию. Соосно с подшипниками установлены два переменных сопротивления (резистора) 33 и 34, ручки которых связаны с вращающимися частями подшипников через резиновые трубки, к крайним клеммам переменных сопротивлений 33 и 43 подведено напряжение, часть которого, как с делителя, снимается со средней (подвижной) точки. Средние выводы резисторов и делителя напряжения, подключенного к геркону образуют три выхода датчика негабаритности, подключенных к соответствующим входам блока обработки информации.

Устройство работает следующим образом.

До вступления подвижного состава в зону габаритных ворот все датчики 1 занимают исходное положение, при котором на входе фильтра 9 присутствует сигнал высокого уровня, а на входах фильтров 2 и 4 сигнал нулевого уровня. При вступлении первого вагона состава в зону габаритных ворот по сигналу от датчика поезда подается напряжение на датчик 19 начала координат и одновременно запускаются цепи опроса датчиков 1 (включается программа в ЭВМ 23) через интерфейс 22.

С этого времени датчик 19 начала координат фоpмирует сигналы высокого уровня на своем выходе всякий раз, когда межвагонное пространство (автосцепки) проходят через плоскость, в которой размещены датчики 1.

При появлении негабаритности срабатывает один из датчиков 1, при этом по двум проводам, подключенным к входам фильтров низких частот 2 и 4, передаются электрические сигналы, амплитуда которых зависит от координат негабаритности (сечения негабаритности) в плоскости, перпендикулярной к оси пути. Эти сигналы сглаживаются фильтрами 2 и 4 и передаются на входы пиковых детекторов 3 и 5. С момента входа негабаритности в плоскость габаритных ворот по сигналу с датчика 1 (по третьему проводу) поступит сигнал на фильтр 9 низких частот, на выходе которого появится переключение триггера Шмитта 10, а именно на первом выходе, подключенном к дифференцирующей цепочке 11, напряжение изменится с высокого уровня на низкий (нулевой), на другом же выходе наоборот с низкого на высокий. Положительным фронтом напряжения сформированным на втором выходе, через дифференцирующую цепочку 21 счетчик 13 протяженности негабаритности обнуляется, а по сигналу с выхода инвертора НЕ 15 разрешается прохождение тактовых импульсов от генератора 16 тактовых импульсов через элемент И 14 на счетный вход счетчика 13. В счетчике 13 во время движения негабаритности через плоскость габаритных ворот идет подсчет импульсов.

В свою очередь в счетчике 18 к моменту появления негабаритности было подсчитано число импульсов от того же генератора 16 за время от начала межвагонного пространства до начала негабаритности. Счетчик 18 обнуляется всякий раз при срабатывании датчика 19 начала координат, т.е. с появлением очередного вагона в плоскости габаритных ворот. При появлении негабаритности со счетчика 18 через интерфейс 22 в ЭВМ 23 (по сигналу с второго выхода триггера Шмитта 10) будет введена координата Х_iн горизонтального расположения начала негабаритности от автосцепки вагона. После появления негабаритности счетчик 18 продолжает счет дальше. Это позволяет регистрировать возможные координаты (Х_jн) других негабаритностей на том же вагоне.

Для того чтобы шкала расстояний не менялась от изменения скорости движения вагонов, частота (интервал) следования импульсов задается по сигналам со скоростемера 17 состава, устанавливаемого сбоку от пути.

К моменту окончания негабаритности, зарегистрированной данным счетчиком, на входе фильтра 9 вновь появляется напряжение высокого уровня, которое после сглаживания фильтром обеспечит переключение триггера Шмитта 10 в исходное состояние. При этом сигналом низкого уровня с второго выхода триггера Шмитта 10 запрещается счет импульсов счетчику 13. Одновременно положительным фронтом высокого напряжения с первого выхода данного триггера через дифференцирующую цепочку 11 запускается одновибратор 12. Сигнал с выхода одновибратора поступает на вход управления коммутатора 6 и обеспечивает подключение выходов пиковых детекторов 3 и 5 к входам аналогово-цифровых преобразователей 7 и 8. Таким образом, только после регистрации факта окончания негабаритности в ЭВМ 23 через интерфейс 22 вводится с аналогово-цифровых преобразователей (АЦП) 7 и 8 информация о максимальных координатах негабаритности (по оси Y, Y_ib и Y_iн) и со счетчика 13 о протяженности (l_ix) по оси Х (вдоль вагона). Если в пределах одного и того же вагона имеется несколько негабаритностей, приходящихся на один и тот же датчик 1, то все их параметры (Х_iн, l_ix, Y_ib, Y_iн) будут зарегистрированы в ЭВМ 23.

Рассмотрим более подробно работу датчиков 1. В исходном состоянии трубы 28 и 29 каждого из них располагаются соосно. При этом геркон 32 максимально близко подходит к постоянному магниту 31 и под действием магнитного поля контакты его будут замкнуты. Через замкнутые контакт геркона 32 по третьему проводу от датчика 1 на вход фильтра 9 будет подано постоянное напряжение высокого уровня. Соответственно триггер Шмитта 10 будет находиться в единичном состоянии, при котором на первом выходе триггера 10 будет сигнал высокого уровня.

На входы фильтров 2 и 4 наоборот со средних контактов резисторов 33 и 34 будет подано напряжение нулевого уровня (при соосном расположении труб 28 и 29).

При движении негабаритного груза через плоскость размещения датчика 1 он вступает в механический контакт с трубами 28 и 29, которые отклоняются на угол, пропорциональный максимальным значениям координат Y_В и Y_Н. Поворот каждой трубы вокруг своей оси преобразуется в электрический сигнал посредством резисторов 33 и 34. Уровень сигналов каждого резистора будет соответствовать координатам Y_В и Y_Н. После выхода негабаритности за пределы плоскости размещения датчика 1 трубы 28 и 29 посредством резиновых полос, в которых заключены концы труб, возвращаются в исходное положение. Геркон 32 вновь максимально приближается к постоянному магниту 31 и под действием магнитного поля замыкает свои контакты. Сигнал на входе фильтра 9 низких частот снижается до нулевого уровня и триггер 10 формирует на своих выходах сигналы, свидетельствующие об окончании негабаритности.

Конструкция датчика обеспечивает надежность его функционирования. Так, полимерное (или резиновое) покрытие 3, труб защищает их от механических повреждений и в то же время снимает удачный характер взаимодействия труб с негабаритным грузом. Заодно предотвращается повреждение груза. Полимерное покрытие 30 гасит также собственные колебания труб, что призвано повысить надежность их в работе и снизить погрешность измерения координат негабаритности. Укрепление концов труб в резиновых полосах обеспечивает возврат труб в исходное состояние, а также гасит амплитуду колебаний труб 28 и 29 в процессе их взаимодействия с негабаритными грузами или элементами конструкции вагона. Погасить высокочастотные колебания труб (вибрацию от проходящего состава, ветровые или снеговые воздействия и т.п.) призваны также резиновые трубочки, через которые ползунки резисторов 33 и 34 связаны с подшипниками труб. Дополнительное сглаживание колебаний уже электрических сигналов от датчика 1 обеспечивают фильтры 2, 4 и 9.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает достижение социального эффекта за счет своевременного и надежного обнаружения нарушения габарита подвижного состава. При этом регистрируются степень негабаритности, а также координата начала (X_iH) и протяженность негабаритности (l_iX) вдоль вагона и максимальные отклонения (Y_iB, Y_iH) вдоль контура габарита подвижного состава.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕГАБАРИТНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, содержащее установленный на несущей конструкции датчик негабаритности, подключенный к входу блока обработки информации, имеющего элемент развязки, связанный с элементом памяти, датчик начала координат, генератор импульсов, связанный со скоростемером, блок индикации, подключенный к выходу блока обработки информации, и блок определения координаты начала негабаритности, выполненный в виде счетчика, отличающееся тем, что оно снабжено делителем напряжения и установленным на несущей конструкции дополнительными датчиками негабаритности и блоками обработки информации, каждый из которых снабжен пиковыми детекторами, коммутатором, аналого-цифровыми преобразователями, триггером Шмитта, одновибратором, элементом определения длины негабаритности, выполненным в виде счетчика, инвертором, элементом И, диодами, дифференцирующими цепями и фильтрами низких частот, выход первого из которых подключен к входу триггера Шмитта, а выходы второго и третьего фильтров низких частот подключены соответственно к входам одного и другого пиковых детекторов, входы которых подключены к первым входам коммутатора, выходы которого соединены с входами аналого-цифровых преобразователей, выходами подключенных к первым входам элемента развязки, катод первого анода подключен к первому входу элемента определения длины негабаритности, соединенному с катодом другого диода, анод которого через первую дифференцирующую цепь подключен к инверсному выходу триггера Шмитта, соединенному с другим входом элемента развязки, и второму входу элемента определения длины негабаритности, выход которого подключен к третьему входу элемента развязки, а третий вход к выходу элемента И, один вход которого подключен к выходу инвертора, вход которого соединен с прямым входом триггера Шмитта, подключенным через вторую дифференцирующую цепь к входу одновибратора, выход которого подключен к второму входу коммутатора и четвертому входу элемента развязки, причем элемент памяти выполнен в виде электронной вычислительной машины, имеющей принтер и выполненной с возможностью подключения по проводности линии связи к другим электронным вычислительным машинам, при этом входами первого, второго и третего фильтров низких частот образованы соответственно первый, второй и третий входы блока, вторым входом элемента И четвертый вход блока, анодом первого диода пятый вход блока, пятым и шестым входами элемента развязки - шестой и седьмой входы блока, а выходом элемента памяти образован выход блока, первый вход блока, определения координаты начала негабаритности подключен к выходу генератора импульсов, второй вход к четвертому выходу датчика начала координат, соединенному с четвертым входом блока обработки информации, а выход к шестому входу блока обработки информации, седьмой выход которого подключен к выходу датчика начала координат, причем блок индикации выполнен в виде дисплея, а каждый датчик негабаритности содержит две полые металлические трубы с наружным покрытием из полимерного метериала, постоянный магнит, геркон и переменные резисторы, обладающие линейной характеристикой, трубы расположены соосно по отношению одна к другой продольными осями параллельно соответствующей линии габарита подвижного состава и состыкованы одними концами, а другие концы труб закреплены в резиновых полосках, концы каждой из которых заделаны наглухо в несущую конструкцию, при этом каждая труба закреплена на подшипнике с образованием двуплечего рычага и возможностью вращения в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через соответствующую линию габарита подвижного состава и линию, параллельную продольной оси железнодорожного пути, в первые упомянутые концы одной и другой труб помещены соответсвенно постоянный магнит и геркон, а ручка подвижного контакта каждого из переменных резисторов посредством резиновой трубки связана с вращающейся частью соответствующего подшипника, причем контактом геркона образован первый выход датчика, а подвижными контактами одного и другого переменных резисторов образованы соответственно второй и третий выходы датчика, при этом первый, второй и третий выходы блока обработки информации подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам датчика негабаритности, а число датчиков негабаритности соответствует числу видов и степеней негабаритности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3