Способ для контроля рельсов железнодорожного пути



Способ для контроля рельсов железнодорожного пути
Способ для контроля рельсов железнодорожного пути
Способ для контроля рельсов железнодорожного пути
Способ для контроля рельсов железнодорожного пути
Способ для контроля рельсов железнодорожного пути
Способ для контроля рельсов железнодорожного пути

 


Владельцы патента RU 2419567:

Болотин Николай Борисович (RU)
Носырев Дмитрий Яковлевич (RU)

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. В способе контроля рельсов железнодорожного пути измеряют расстояние между рельсами при помощи контактного и бесконтактного (лазерного) датчиков. Сравнивают расстояния между рельсами, замеренные контактным датчиком и бесконтактным датчиком. При возникновении разности показаний датчиков ниже допустимой в блок памяти заносят среднее арифметическое значение, при возникновении разности показаний датчиков выше допустимой на прямолинейном участке рельсов в блок памяти записывают показания бесконтактного датчика. При контроле радиусного участка рельсов определяют радиус скругления рельсов. Изобретение обеспечивает повышение точности контроля рельсов железнодорожного пути. 6 ил.

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, конкретно - к путевым шаблонам.

Известны способ и устройство для измерения расстояния между рельсами по заявке РФ на изобретение №2003131043. Устройство содержит два лазерных датчика. Способ заключается в сканировании рельсов и сравнении результатов измерения расстояния между ними с допустимыми значениями.

Известны способ и устройство для бесконтактного измерения поперечного профиля и расстояния между рельсами пути по патенту РФ на изобретение №2255873.

Способ бесконтактного измерения поперечного профиля или расстояния между рельсами пути включает измерение при помощи сканирующих лучей двух лазерных датчиков, расположенных на подвижной платформе над рельсами, профиля рельса и расстояния до него и внесение этих величин в компьютерную базу данных в зависимости от пройденного расстояния и определение отклонений от заданных значений. Устройство содержит два лазерных датчика, закрепленных над рельсами на платформе, и компьютер, к которому они подключены. Система содержит датчик оборотов колеса платформы, выполняющий функцию измерения пройденного пути.

Недостатком этой системы является ее ограниченные функциональные возможности при диагностировании железнодорожных путей, т.к. не определяют продольный и поперечный уклоны участка пути.

Известен универсальный координатно-измерительный шаблон по св. РФ на полезную модель №43065, опубл. 27.12.2004 г., который содержит измерительный штангенциркуль с нониусом и механический угломер. Недостатки - низкая точность измерения, ограниченные функциональные возможности, невозможность измерения радиуса искривления рельса в плане, определения местоположения измеряемого участка пути.

Известен шаблон путевой по патенту РФ на полезную модель №76344, прототип. Шаблон содержит корпус, подвижный и неподвижный упоры и контактный датчик, предназначенный для измерения ширины колеи, возвышения одного рельса относительно другого и т.д.

Этот ручной инструмент имеет большой вес и габариты и низкую точность измерения, до 1…2 мм.

Известны способ и переносное устройство для контроля рельсов железнодорожного пути по пат. ЕПВ №1039034, прототип.

Этот способ включает измерение при помощи контактного датчика, расположенного на корпусе измерительной рейки, и определение отклонений от заданных значений, запись полученных результатов в базу данных.

Это устройство содержит корпус измерительной рейки, имеющий подвижный и неподвижный упоры, на одном из которых закреплен контактный датчик, соединенный электрическими связями с процессором, к которому подсоединен блок памяти.

Недостатки: шаблон не позволяет определять радиус скругления рельсов и местоположение контролируемого участка пути, не точно измеряет углы наклона и другие параметры и не позволяет передать информацию в контролирующий центр.

Задача создания изобретения - повышение точности измерения, определения радиуса скругления рельсов и расширение функциональных возможностей системы.

Решение указанных задач достигнуто в способе контроля рельсов железнодорожного пути, включающем измерение расстояния между рельсами при помощи контактного датчика, расположенного на корпусе измерительной рейки, и определение отклонений от заданных значений, запись полученных результатов в блок памяти, тем, что дополнительно измеряют расстояние между рельсами при помощи бесконтактного датчика, например лазерного, сравнивают расстояния между рельсами, замеренные контактным датчиком и бесконтактным датчиком, при возникновении разности показаний датчиков ниже допустимой в блок памяти заносят среднее арифметическое значение, при возникновении разности показаний этих датчиков выше допустимой на прямолинейном участке рельсов в блок памяти записывают показания бесконтактного датчика, а при контроле радиусного участка рельса определяют радиус скругления рельсов.

Основы функционирования глобального позиционирования, например, GPS-системы

Теория дальнометрии основана на вычислении расстояния распространения радиосигнала от спутника к приемнику по временной задержке. Если знать время распространения радиосигнала, то пройденный им путь легко вычислить, просто умножив время распространения радиосигнала на скорость света. Каждый спутник GPS-системы непрерывно генерирует радиоволны двух частот - (L1=1575.42 МГц и L2=1227.60 МГц). Навигационный сигнал представляет собой фазоманипулирован-ный псевдослучайный PRN-код (Pseudo Random Number code). PRN-код бывает двух типов. Первый - С/А-код (Coarse Acquisition code - грубый код) используется в гражданских приемниках. Он позволяет получать лишь приблизительную оценку местоположения, поэтому и называется «грубым» кодом. С/А-код передается на частоте L1 с использованием фазовой манипуляции псевдослучайной последовательности длиной 1023 символа. Защита от ошибок обеспечивается посредством кода Гоулда. Период повторения С/А-кода - 1 мс. Другой код - Р (precision code - точный код) - обеспечивает более точное вычисление координат, но доступ к нему ограничен. В основном Р-код предоставляется военным и (иногда) федеральным службам США (например, для решения задач геодезии и картографии). Этот код передается на частоте L2 с применением сверхдлинной псевдослучайной последовательности с периодом повторения 267 дней. Этот код доступен, в принципе, и гражданским лицам. Но алгоритм его обработки гораздо более сложен, поэтому и аппаратура стоит дороже. В свою очередь, частота L1 модулируется как С/А, так и Р-кодом. В сигнале GPS может присутствовать и так называемый Y-код, являющийся зашифрованной версией Р-кода (в военное время система шифровки может меняться).

Кроме навигационных сигналов спутник непрерывно передает различного рода служебную информацию. Пользователь GPS-приемника информируется о состоянии спутника и его параметрах: системном времени; эфемеридах (точных данных об орбите спутника); прогнозируемом времени задержки распространения радиосигнала в ионосфере (т.к. скорость света меняется при прохождении разных слоев атмосферы), работоспособности спутника (в так называемом «альманахе» содержатся обновляемые каждые 1…5 мин сведения о состоянии и орбитах всех спутников). Эти данные передаются.

В основе определения координат GPS-приемника лежит вычисление расстояния от него до нескольких спутников, расположение которых считается известным (эти данные находятся в принятом с GPS-спутника «альманахе»). В геодезии метод вычисления положения объекта по измерению его удаленности от точек с заданными координатами называется «трилатерацией».

Если известно расстояние до одного спутника, то координаты приемника определить нельзя (он может находиться в любой точке сферы радиусом, описанной вокруг спутника).

Пусть известна удаленность приемника от второго спутника. В этом случае определение координат также не представляется возможным - объект находится на окружности, которая является пересечением двух сфер. Расстояние до третьего спутника сокращает неопределенность в координатах до двух точек. Этого уже достаточно для однозначного определения координат - дело в том, что из двух возможных точек расположения приемника лишь одна находится на поверхности Земли (или в непосредственной близости от нее), а вторая, ложная, оказывается либо глубоко внутри Земли, либо очень высоко над ее поверхностью. Таким образом, для трехмерной навигации теоретически достаточно знать расстояния от приемника до 3 спутников.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1…6, где:

- на фиг.1 приведена конструкция устройства,

- на фиг.2 приведен разрез А-А,

- на фиг.3 - схема измерения поперечного наклона пути,

- на фиг.4 - разрез Б-Б,

- на фиг.5 - электрическая схема устройства,

- на фиг.6 - схема съема информации.

Устройство (фиг.1…6) предназначено для измерения расстояния между рельсами 1 и содержит корпус измерительной рейки 2 и контактный датчик 3. На корпусе измерительной рейки 2 с одной стороны выполнен неподвижный упор 4, а с другой - подвижный упор 5, установленный в пазах 6, выполненных в корпусе измерительной рейки 2. Подвижный упор 5 подпружинен пружинами 7, установленными в несквозных отверстиях 8, в сторону, противоположную неподвижному упору 4. В зазоре 6 установлен выключатель 9 с нормально-разомкнутыми контактами 10. На неподвижном упоре 4 в его средней части на линии продольной оси устройства установлен ролик 11, на подвижном упоре 5 симметрично относительно продольной оси устройства установлены два ролика 12. Между роликами 12 на продольной оси устройства установлен контактный датчик 3.

На корпусе измерительной рейки 2 установлен дополнительно бесконтактный датчик 13, например лазерный дальномер, и процессор 14, присоединенный к нему электрическими связями 15.

К процессору 14 присоединены электрическими связями 15 блок памяти 16, к которому присоединен внешний электрический разъем 17, и приемное устройство системы глобального позиционирования 18. Электрический разъем 17 предназначен для съема информации с блока памяти 16 на внешний компьютер или на флеш-память.

Приемник глобальной системы позиционирования 18, например системы ГЛОНАСС или GPS, радиоканалом связи 19 связан одновременно с тремя спутниками системы 20, находящимися на орбите. Внутри корпуса измерительной рейки 2 установлен блок питания 21, например элементы питания, соединенные электропроводными пружинами 22 и изолированные электроизоляционными прокладками 23 от корпуса измерительной рейки 2. К источнику питания 21 подсоединены электрическими связями 15 контакты 10, выключателя 9, процессор 14 и другие потребители энергии (фиг.1). Корпус измерительной рейки 2 закрыт крышкой 24 (фиг.1 и 2), выполненной из радиопрозрачного материала, например пластмассы, для приема сигнала приемником системы глобального позиционирования 18. Бесконтактный датчик 13 содержит кронштейн 25, установленный перпендикулярно корпусу измерительной рейки 2 и предназначен (если применяется лазерный дальномер) для формирования лазерного луча 26 в сторону одного из рельсов 1 и получения отраженного сигнала для измерения расстояния от этого датчика до рельса 1 (расстояние В, фиг.3). Устройство может содержать дисплей 27, отображающий замеренную информацию, подсоединенный к процессору 14, и сигнальную лампочку 28, срабатывающую при сбоях в работе устройства, например, при большой разнице результатов измерения расстояния между рельсами 1 (на прямолинейном участке пути).

Кроме того, устройство может содержать один или два акселерометра 29 для определения пространственной ориентации переносного устройства (продольного и поперечного наклона устройства) и подключенных к процессору 14 через контроллер 30 (фиг.5 и 6). Размещение акселерометра 29 на корпусе измерительной рейки показано на фиг.3. В дальнейшем рассматривается устройство с применением двух однокомпонентных акселерометров 29 (фиг.5 и 6). Кроме того, устройство может содержать магнетометр 31, подсоединенный через контроллер 30 к процессору 14. Магнетометр 31 предназначен для определения азимутальной ориентации корпуса измерительной рейки 2, а следовательно, рельсов 1.

Устройство (фиг.6) может быть оборудовано системой считывания информации на расстоянии по радиоканалу 19. Для этого устройство оборудовано приемно-передающим устройством 32, подключенным к процессору 14, к приемно-передающему устройству 32 подключена антенна 33. Удаленное контрольное устройство 34 содержит стационарное приемно-передающее устройство 35, к которому подключены антенна 36 и сервер 37.

Работа с измерительным устройством осуществляется следующим образом (фиг.1).

На прямолинейных участках железнодорожного пути при установке корпуса измерительной рейки 2 на один из рельсов 1 неподвижный упор 4 прикладывают к одному из рельсов 1, при этом ролик 11 упираются в первый рельс 1. Потом подвижный упор 5 вводят в контакт с другим рельсом 1, при этом ролики 12 входят в контакт со вторым рельсом 1 и контакт 10 замыкается, а электрическая энергия с блока питания 21 подается на все электронные компоненты устройства, в том числе на процессор 14. Бесконтактный датчик 13 (лазерный) периодически подает лазерный луч 26 на поверхность второго рельса 1, к которому присоединен подвижный упор 5, и определяют расстояние до него вдоль оси устройства. При небольшом расхождении показаний контактного и бесконтактного датчиков 3 и 13 в память записывают показания бесконтактного датчика, как более точные. При значительном расхождении показаний датчиков 3 и 13 процессор подает сигнал на сигнальную лампочку 28. После этого необходимо выяснить причину расхождения результатов измерения, для этого следует произвести юстировку (приведение в соответствие показаний датчиков 3 и 13 на стенде, имитирующем рельсовый путь).

Так как расстояние между бесконтактным датчиком 13 и неподвижным упором 4 строго фиксировано, производится расчет расстояния между рельсами 1 по формуле L=B+С.

Эти данные записываются в блок памяти 16 с привязкой к пройденному расстоянию, если применен приемник глобального позиционирования 18. Позиция корпуса измерительной рейки 2 с точностью 1…2 м определяется системой глобального дистанционного позиционирования ГЛОНАСС или GPS. Приемник системы глобального позиционирования 18 принимает сигнал не менее чем с трех спутников системы 20 и по ним определяет местоположение корпуса измерительной рейки 2 с точностью 2 м. Эти данные передаются на процессор 14 и далее на блок памяти 16.

Потом производится сравнение расстояний между рельсами 1, замеренных датчиками 3 и 13. При превышении разности предельно допустимой подается сигнал на сигнальную лампочку 28, а для записи в блок памяти 16 передается сигнал, полученный с бесконтактного датчика 13, как более точный и достоверный. Но в то же время необходимо выяснит причину расхождения показаний датчиков 3 и 13 (произвести юстировку на стендовом имитаторе рельсов и произвести настройку обоих датчиков).

Одновременно акселерометры 29 (фиг.4) измеряют поперечный и продольный наклоны корпуса измерительной рейки 2 (угол φ1 и φ2). Эти значения также сравниваются с предельно допустимыми.

Информация с блока памяти 16 может быть снята двумя способами.

1. К электрическому разъему 17 (фиг.1, 5 и 6) подключают компьютер или флеш-память и переписывают на этот компьютер (флеш-память).

2. При необходимости можно передавать информацию с блока памяти 16 в течение всего времени ее перемещения в процессе контроля для профилактики железнодорожного пути на удаленное контрольное устройство 34 через приемно-передающие устройства 32 и 35 и их антенн 33 и 36 по радиоканалу 19 (фиг.6).

При наличии магнетометра 31 (фиг.5 и 6) фиксируется азимутальное положение корпуса рейки 2 и, следовательно, рельса 1 и через контроллер 30 передается на процессор 14 и далее в блок памяти 16. Эти данные могут использоваться для вычисления радиуса искривления в плане рельсов железнодорожного пути - R.

Определение радиуса рельса железнодорожного пути.

При установке корпуса рейки 2 на радиусном участке расстояние между рельсами 1, измеренное контактным датчиком 3, будет всегда меньше, чем измеренное бесконтактным датчиком 13, т. е.

L0≤L1

Процессор 14 производит расчет радиуса кривизны внешнего рельса 1 (фиг.4) на основании подобия треугольников по формуле

где Д - расстояние между роликами 12,

L0 - расстояние между рельсами 1, измеренное датчиком 13,

L1 - расстояние между рельсами 1, измеренное датчиком 3.

Относительно несложно запрограммировать процессор 14 для проведения расчетов по определению радиуса кривизны рельса 1 в плане в заданной точке. Выполнив несколько замеров R на интересующем нас участке пути при помощи процессора 14, можно определить среднеарифметическое значение R ср.

Пример 1

Реализация работы устройства на прямолинейном участке пути при допустимом расхождении показания двух датчиков

L cтaнд = 1435 мм,

L0 = 1436,2 мм

Точность измерения L0=0,1 мм

L1=1436,4 мм

Точность измерения L0=0,05 мм

Максимально допустимая разность показаний датчиков 3 и 13 принята 0,2 мм.

В блок памяти занесено среднеарифметическое значение показаний двух датчиков

Пример 2

Реализация работы устройства на прямолинейном участке пути при недопустимом расхождении показаний двух датчиков

L cтaнд = 1435 мм,

L0 = 1436,25 мм

Точность измерения L0 = 0,1 мм.

Способ контроля рельсов железнодорожного пути, включающий измерение расстояния между рельсами при помощи контактного датчика, расположенного на корпусе измерительной рейки, и определение отклонений от заданных значений, запись полученных результатов в блоке памяти, отличающийся тем, что дополнительно измеряют расстояние между рельсами при помощи бесконтактного датчика, например лазерного, и сравнивают расстояния между рельсами, замеренные контактным датчиком и бесконтактным датчиком, при возникновении разности показаний датчиков ниже допустимой в блок памяти заносят среднее арифметическое значение, при возникновении разности показаний этих датчиков выше допустимой на прямолинейном участке рельсов в блок памяти записывают показания бесконтактного датчика, а при контроле радиусного участка рельсов определяют радиус скругления рельсов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля железнодорожного пути, в частности для определения отклонения железнодорожного пути от проектного положения.

Изобретение относится к системам для распределения балласта вдоль железнодорожных путей при работах по техническому содержанию железнодорожных путей. .

Изобретение относится к области обследования железных, автомобильных дорог и трасс линейных сооружений, в частности к оцениванию состояния объектов земляного полотна и балластного слоя, а также оснований трасс сооружений совокупностью геофизических - георадиолокация, и инженерно-геологических методов и представления полученных данных в виде геологического разреза, нанесенного на утрированный продольный профиль пути.

Изобретение относится к приспособлениям для испытания крестовины стрелки в условиях, соответствующих условиям применения крестовины путевой стрелки, установленной в путевом хозяйстве.

Изобретение относится к области ультразвукового (УЗ) неразрушающего контроля изделий, в частности железнодорожных рельсов. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и предназначено для контроля рельсового пути. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизированного контроля прогиба рельса, например, при его рихтовке перед сваркой бесшовных рельсов.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. .

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к средствам диагностики и диагностической информации для транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания, и может быть использовано непосредственно в самоходном специальном подвижном составе различного типа, используемых для ремонтов и текущего содержания железных дорог во время их эксплуатации.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано для контроля состояния рельсового пути, а именно для измерения динамической деформативности железнодорожного полотна, возможных отклонений железнодорожного пути.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля железнодорожного пути, в частности для определения отклонения железнодорожного пути от проектного положения.

Изобретение относится к системе и способу контроля железнодорожного пути, в частности к системе и способу контроля параметров железнодорожного пути с использованием лазера, камеры и процессора.

Изобретение относится к мобильным контрольно-измерительным средствам диагностики рельсового пути. .

Изобретение относится к приспособлениям для испытания крестовины стрелки в условиях, соответствующих условиям применения крестовины путевой стрелки, установленной в путевом хозяйстве.
Наверх