Устройство для измерения износа боковой поверхности головки железнодорожного рельса

 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, а именно к системам диагностики технического состояния железнодорожной колеи. Устройство для измерения износа боковой поверхности головки рельса железнодорожной колеи устанавливается в вагоне-путеизмерителе с ходовой тележкой, снабженной неподрессоренной рамой. Оно содержит генератор напряжения, вихретоковый датчик износа боковой поверхности головки рельса, установленный над внутренней половиной поверхности контролируемого рельса, входом подключенный к выходу генератора напряжения, измерительный усилитель, входом соединенный с выходом датчика износа боковой поверхности головки рельса, и процессорный узел обработки и регистрации информации, входом подключенный к выходу измерительного усилителя. В устройство введены также подвижная платформа, установленная на неподрессоренной раме ходовой тележки вагона-путеизмерителя с возможностью перемещения по раме в поперечном по отношению к контролируемому рельсу направлении, исполнительный механизм, установленный на неподрессоренной раме ходовой тележки, выходным звеном связанный с подвижной платформой, вихретоковый датчик положения ходовой тележки в колее, установленный на подвижной платформе над наружным краем поверхности контролируемого рельса, входом подключенный к выходу генератора напряжения, схема сравнения, одним входом подключенная к выходу датчика положения ходовой тележки в колее, источник опорного напряжения, выходом соединенный с другим входом схемы сравнения, дискретный источник питания исполнительного механизма, выходом подключенный к входу исполнительного механизма, схема управления, входом подключенная к выходу схемы сравнения, выходом - к входу дискретного источника питания. Датчик износа боковой поверхности головки рельса установлен на подвижной платформе. В результате, за счет более точного измерения величины износа боковых поверхностей головок железнодорожных рельсов повышается безопасность движения поездов. 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, а именно к системам диагностики технического состояния железнодорожной колеи, и может быть использовано для бесконтактного диагностического контроля величины износа боковой поверхности головки рельсов в железнодорожной колее.

Известны вихретоковые устройства для многопараметрового контроля технического состояния железнодорожного пути, в том числе и величины износа боковой поверхности головки рельса, содержащие генератор напряжения, вихретоковый преобразователь, интерфейс и вычислительную машину [1].

Однако в устройстве [1] не предусмотрен узел компенсации поперечных смещений ходовой тележки вагона – путеизмерителя в движении, вызываемых короткими неровностями железнодорожного пути и непостоянством ширины железнодорожной колеи, что приводит к возникновению существенной погрешности в измерениях величины износа боковой поверхности головки рельса, так как выходной сигнал вихретокового преобразователя, являющегося датчиком износа, зависит не только от величины износа головки рельса, но и от взаимного расположения преобразователя и рельса.

Наиболее близким по сущности к заявляемому техническому решению является вихретоковое устройство для многопараметрового контроля объектов путей сообщения, содержащее генератор, вихретоковый преобразователь контролируемого параметра в электрический сигнал, процессорный узел обработки и регистрации информации [2].

Однако в этом устройстве также не предусмотрен узел компенсации поперечных смещений ходовой тележки вагона-путеизмерителя и жестко установленного на ней преобразователя относительно контролируемого рельса, что приводит к возникновению значительной погрешности и снижению точности измерений по той же причине, что и в устройстве [1].

Техническим результатом изобретения является обеспечение повышения безопасности движения поездов за счет более точного измерения величины износа боковой поверхности головки железнодорожных рельсов.

Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что в устройство для измерения износа боковой поверхности головки рельса железнодорожной колеи, устанавливаемое в вагоне-путеизмерителе с ходовой тележкой, снабженной неподрессоренной рамой, содержащее генератор напряжения, вихретоковый датчик износа боковой поверхности головки рельса, установленный над внутренней половиной поверхности контролируемого рельса, входом подключенный к выходу генератора напряжения, измерительный усилитель, входом соединенный с выходом датчика износа боковой поверхности головки рельса, и процессорный узел обработки и регистрации информации, входом подключенный к выходу измерительного усилителя, введены подвижная платформа, установленная на неподрессоренной раме ходовой тележки вагона-путеизмерителя с возможностью перемещения по раме в поперечном по отношению к контролируемому рельсу направлении, исполнительный механизм, установленный на неподрессоренной раме ходовой тележки, выходным звеном связанный с подвижной платформой, вихретоковый датчик положения ходовой тележки в колее, установленный на подвижной платформе над наружным краем поверхности контролируемого рельса, входом подключенный к выходу генератора напряжения, схема сравнения, одним входом подключенная к выходу датчика положения ходовой тележки в колее, источник опорного напряжения, выходом соединенный с другим входом схемы сравнения, дискретный источник питания исполнительного механизма, выходом подключенный к входу исполнительного механизма, схема управления, входом подключенная к выходу схемы сравнения, выходом - к входу дискретного источника питания, а датчик износа боковой поверхности головки рельса установлен на подвижной платформе.

На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство содержит генератор напряжения 1, вихретоковый датчик 2 износа боковой поверхности головки рельса 7, установленный над внутренней половиной поверхности контролируемого рельса 7, входом подключенный к выходу генератора напряжения 1, измерительный усилитель 3, входом соединенный с выходом датчика износа 2 боковой поверхности головки рельса 7, и процессорный узел 4 обработки и регистрации информации, входом подключенный к выходу измерительного усилителя 3, подвижную платформу 5, установленную на неподрессоренной раме 6 ходовой тележки вагона-путеизмерителя с возможностью перемещения по раме 6 в поперечном по отношению к контролируемому рельсу 7 направлении, исполнительный механизм 8, установленный на неподрессоренной раме 6 ходовой тележки, выходным звеном 9 связанный с подвижной платформой 5, вихретоковый датчик 10 положения ходовой тележки в колее, установленный на подвижной платформе 5 над наружным краем поверхности контролируемого рельса 7, входом подключенный к выходу генератора напряжения 1, схему сравнения 11, одним входом подключенную к выходу датчика 10 положения ходовой тележки в колее, источник опорного напряжения 12, выходом соединенный с другим входом схемы сравнения 11, дискретный источник питания 13 исполнительного механизма 8, выходом подключенный к входу исполнительного механизма 8, схема управления 14, входом подключенная к выходу схемы сравнения 11, выходом - к входу дискретного источника питания 13, а датчик 2 износа боковой поверхности головки рельса установлен на подвижной платформе 5.

Устройство работает следующим образом.

После установки на неподрессоренной раме 6 ходовой тележки вагона-путеизмерителя датчиков 2 и 10 в исходное положение так, чтобы датчик 2 находился над внутренней половиной поверхности контролируемого рельса 7, а датчик 10 - над его наружным краем, и включения питания устройства генератор напряжения 1 начинает вырабатывать высокочастотное напряжение, которое с его выхода одновременно поступает на вход датчика 2 износа боковой поверхности головки рельса 7 и на вход датчика 10 положения ходовой тележки в колее. Возникшее при этом вокруг датчиков 2 и 10 электромагнитное поле взаимодействует с контролируемым рельсом 7, создавая в приповерхностной области его головки вихревые токи, плотность которых зависит от ее геометрических формы и размеров, а также от взаимного расположения датчиков 2, 10 и рельса 7. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на датчики 2 и 10, наводя в них пропорциональную этим токам ЭДС, в результате чего на выходах датчиков 2 и 10 появляется соответствующее выходное напряжение. Выходное напряжение от датчика 2 - Uвых изн - поступает от датчика 2 на вход измерительного усилителя 3 и далее на вход процессорного узла 4 обработки и регистрации информации. Амплитуда этого напряжения зависит в исходном положении датчика 2 от величины износа, т.е. изменения формы и геометрических размеров боковой поверхности головки рельса 7, так как датчик 2 установлен над его внутренней изнашиваемой половиной. При поперечном смещении ходовой тележки, а с ней и датчика 2, в колее во время движения вагона-путеизмерителя на величину, например х, выходное напряжение этого датчика изменяется на некоторую величину Uх, которая является погрешностью измерения величины износа боковой поверхности головки рельса 7, поскольку результирующее выходное напряжение датчика 2 в этом случае равно: Uвых==Uвых изн + Uх.

Для устранения погрешности Uх и таким образом повышения точности измерений в данном устройстве датчик 2 износа боковой поверхности головки рельса установлен не непосредственно на неподрессоренной раме 6 ходовой тележки вагона - путеизмерителя, а на подвижной платформе 5, которая установлена на раме 6 с возможностью перемещения по ней в поперечном по отношению к контролируемому рельсу 7 направлении. На этой же раме 6 установлен исполнительный механизм 8, например, типа “шестерня - рейка” с реверсивным электроприводом шестерни. Рейка механизма 8 соединена с подвижной платформой 5 тягой 9, являющейся в данном примере выходным звеном механизма 8. Питание реверсивного электропривода осуществляется от дискретного источника питания 13, имеющего два состояния: включено и выключено.

В исходном положении, когда датчик 2 износа находится над внутренней половиной контролируемого рельса 7, а датчик 10 положения - соответственно над его наружным краем, т.е. когда х=0, напряжение, поступающее с выхода датчика 10 на один вход схемы сравнения 11, равно по величине стабилизированному опорному напряжению Uоп, поступающему на другой вход схемы сравнения 11 от источника 12. В результате напряжение на ее выходе равно нулю, питающее напряжение реверсивного электропривода исполнительного механизма 8 отсутствует, подвижная платформа 5 остается в исходном положении. Если после начала движения вагона-путеизмерителя в ходе контроля состояния железнодорожной колеи его ходовая тележка, а с ней и неподрессоренная рама 6 с подвижной платформой 5, на которой установлены датчики 2 и 10, начинают смещаться в поперечном по отношению к контролируемому рельсу 7 направлении, напряжение на выходе датчика 10 положения ходовой тележки в колее начинает изменяться: увеличивается, если смещение ходовой тележки происходит в наружную сторону колеи, и уменьшается при смещении тележки во внутреннюю сторону колеи. Так как напряжение Uoп источника опорного напряжения 12 остается неизменным, на выходе схемы сравнения 11 образуется сигнал рассогласования, полярность которого зависит от направления смещения ходовой тележки, а с ней датчика 10, ее положения в колее: сигнал положителен при смещении ходовой тележки и датчика 10 в наружную сторону колеи и отрицателен при смещении ходовой тележки и датчика 10 внутрь колеи. Этот сигнал поступает на вход схемы управления 14, которая включает дискретный источник питания 13 исполнительного механизма 8, и от этого источника питающее напряжение соответствующей полярности поступает на вход исполнительного механизма 8. Полярность этого напряжения такова, что реверсивный исполнительный механизм 8 начинает перемещать выходное звено 9, а с ним подвижную платформу 5 и установленные на ней датчики 2 и 10 в сторону, противоположную смещению ходовой тележки вагона-путеизмерителя. По достижении датчиком 10, а с ним и датчика 2 первоначально установленного исходного положения над контролируемым рельсом 7, сигнал рассогласования уменьшается до нуля, дискретный источник питания 13 переходит в состояние “выключено”, исполнительный механизм 8 останавливается. Таким образом обеспечивается компенсация поперечных смещений ходовой тележки и неизменное, первоначально установленное положение датчика износа 2 над контролируемым рельсом 7, устранение существенной погрешности сигнала, поступающего на вход процессорного узла 4, и повышение точности измерений величины износа боковой поверхности головки рельса 7.

Постоянные времени всех звеньев данной следящей за положением датчика 2 системы и чувствительность электронных схем сравнения 11 и управления 14 выбраны такими, чтобы динамическое отклонение датчика 2 износа боковой поверхности головки рельса от исходного положения не превышало величины, допустимой для достижения требуемой точности измерений.

Таким образом, технический результат, являющийся целью данного изобретения и состоящий в повышении точности измерений величины бокового износа боковой поверхности головки железнодорожных рельсов, в данном устройстве достигается за счет введения в него подвижной платформы, установленной на неподрессоренной раме ходовой тележки вагона-путеизмерителя с возможностью перемещения по раме в поперечном по отношению к контролируемому рельсу направлении, исполнительного механизма, установленного на неподрессоренной раме ходовой тележки, выходным звеном связанного с подвижной платформой, вихретокового датчика положения ходовой тележки в колее, установленного на подвижной платформе над наружным краем поверхности контролируемого рельса, входом подключенного к выходу генератора напряжения, схемы сравнения, одним входом подключенной к выходу датчика положения ходовой тележки в колее, источника опорного напряжения, выходом соединенного с другим входом схемы сравнения, дискретного источника питания исполнительного механизма, выходом подключенного к входу исполнительного механизма, схемы управления, входом подключенной к выходу схемы сравнения, выходом - к входу дискретного источника питания, и установки датчика износа боковой поверхности головки рельса на подвижной платформе.

Формула изобретения

Устройство для измерения износа боковой поверхности головки рельса железнодорожной колеи, устанавливаемое в вагоне-путеизмерителе с ходовой тележкой, снабженной неподрессоренной рамой, содержащее генератор напряжения, вихретоковый датчик износа боковой поверхности головки рельса, установленный над внутренней половиной поверхности контролируемого рельса, входом подключенный к выходу генератора напряжения, измерительный усилитель, входом соединенный с выходом датчика износа боковой поверхности головки рельса, и процессорный узел обработки и регистрации информации, входом подключенный к выходу измерительного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены подвижная платформа, установленная на неподрессоренной раме ходовой тележки вагона-путеизмерителя с возможностью перемещения по раме в поперечном по отношению к контролируемому рельсу направлении, исполнительный механизм, установленный на неподрессоренной раме ходовой тележки, выходным звеном связанный с подвижной платформой, вихретоковый датчик положения ходовой тележки в колее, установленный на подвижной платформе над наружным краем поверхности контролируемого рельса, входом подключенный к выходу генератора напряжения, схема сравнения, одним входом подключенная к выходу датчика положения ходовой тележки в колее, источник опорного напряжения, выходом соединенный с другим входом схемы сравнения, дискретный источник питания исполнительного механизма, выходом подключенный к входу исполнительного механизма, схема управления, входом подключенная к выходу схемы сравнения, выходом - к входу дискретного источника питания, а датчик износа боковой поверхности головки рельса установлен на подвижной платформе.

РИСУНКИРисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области атомной промышленности, а именно к производству тепловыделяющих элементов энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР-1000, ВВЭР-440

Изобретение относится к области неразрушающего поточного контроля труб и проката

Изобретение относится к области неразрушающего контроля труб и проката в потоке их производства или при входном контроле на машиностроительных заводах, трубных базах нефтяных и газовых компаний

Изобретение относится к неразрушающему контролю труб и проката

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано, например, для дефектоскопии электропроводящих объектов

Изобретение относится к неразрушающему контролю, в частности к выявлению газонасыщенных слоев на титановых сплавах, а также к измерению толщины покрытий электропроводящих изделий

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в скважинах и может быть использовано для выявления дефектов колонн и перфорационных отверстий при электромагнитной дефектоскопии труб, расположенных в скважине: бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывной толщинометрии слоев листового и рулонного биметалла из электропроводных и ферромагнитных материалов

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля электрофизических параметров материалов и изделий

Изобретение относится к области неразрушающего вихретокового контроля материалов и изделий и, в частности, контроля содержания гадолиния в тепловыделяющих элементах (твэлах) ядерных энергетических реакторов

Изобретение относится к вспомогательному железнодорожному оборудованию

Изобретение относится к средствам для измерения величины износа колес в процессе движения транспортного средства

Изобретение относится к технике измерения геометрических параметров колесной пары подвижного состава, меняющихся в процессе эксплуатации и ответственных за безопасность движения, и направлено на повышение точности мониторинга

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля электрофизических параметров объектов железнодорожного транспорта

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, а именно к системам диагностики технического состояния объектов железнодорожного транспорта, и может быть использовано для контроля параметров износа ходовых частей, перекоса осей колесных пар в колесе и изгиба вала колесной пары движущегося поезда

Изобретение относится к области измерений параметров качения на колесах железнодорожных вагонов, движущихся со скоростью маневрирования

Изобретение относится к измерению отклонения колес железнодорожных транспортных средств

Изобретение относится к измерительным устройствам, которые могут использоваться для осмотра и освидетельствования колесных пар вагонов железных дорог

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, а именно к системам диагностики технического состояния железнодорожной колеи

Наверх