Система распределенного контроля рельсового полотна

Изобретение относится к средствам контроля железнодорожного пути. Система распределенного контроля рельсового полотна содержит размещенное в головной части подвижного объекта устройство сбора данных, состоящее из микроконтроллера, к которому подключены передатчик, приемник и блок вывода информации, приемопередающий модуль, размещенный в хвостовой части подвижного объекта, включающий приемник и передатчик, который соединен по внутреннему каналу связи с приемником устройства сбора данных. На контролируемом участке железнодорожного пути размещен измерительный модуль. Измерительный модуль состоит из приемника, выход которого соединен с накопителем энергии, передатчика, вход которого соединен с выходом микроконтроллера, к входам которого через блок сопряжения подключены датчики вибрации и датчики температуры. Датчики вибрации закреплены на рельсах или шпалах контролируемого участка. Датчики температуры закреплены на рельсах контролируемого участка. Выход накопителя энергии соединен с входами питания микроконтроллера и передатчика. Изобретение обеспечивает повышение достоверности контроля рельсового полотна. 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам контроля железнодорожного пути и может быть использовано, в частности, в системе распределенного контроля рельсового полотна и мониторинга состояния износа и исправности стрелки, стрелочного перевода, рельсовых стыков рельсового пути и т.д.

Известна система для контроля железнодорожного пути (в частности, для диагностики и мониторинга состояния стрелки, пересечения, стрелочного перевода и рельсового стыка рельсового пути), содержащее датчики ускорения, расположенные на конструктивном элементе рельсового транспортного средства, и расположенные на рельсовом транспортном средстве скоростемер, навигационное устройство и устройство сбора данных, предназначенное для обработки, записи и оценки измерительных сигналов датчиков ускорения, скоростемера и навигационного устройства и обеспечения прогнозирования необходимого срока ремонтных работ и соответствующих затрат на ремонтные работы (RU 2349480, В61К 9/08, 27.10.08).

Недостаток известной системы заключается в относительно невысокой достоверности контроля, обусловленной размещением измерительных датчиков ускорения на рельсовом транспортном средстве. После обработки измерительных сигналов и сравнения полученных характеристик с заданными граничными значениями измеренных вибрационных ускорений, возникает необходимость (в случае если заданные значения вибрационных ускорений превышены) проводить последующие (повторные) более тщательные контрольные измерения состояния железнодорожного пути.

Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности контроля рельсового полотна.

Технический результат достигается тем, что в системе распределенного контроля рельсового полотна, содержащей датчики вибрации и размещенное на подвижном объекте устройство сбора данных, согласно изобретению устройство сбора данных размещено в головной части подвижного объекта и состоит из микроконтроллера, к которому подключены передатчик, приемник и блок вывода информации, а в хвостовой части подвижного объекта размещен приемопередающий модуль, передатчик которого соединен по внутреннему каналу связи с приемником устройства сбора данных, входы питания приемника и передатчика приемопередающего модуля соединены с источником питания, состоящим из преобразователя энергии, соединенного с накопителем энергии, выход которого является выходом источника питания, на контролируемом участке железнодорожного пути размещен измерительный модуль, состоящий из приемника, выход которого соединен с накопителем энергии, передатчика, вход которого соединен с выходом микроконтроллера, к входам которого через блок сопряжения подключены датчики вибрации, закрепленные на рельсах или шпалах контролируемого участка, и датчики температуры, закрепленные на рельсах контролируемого участка, при этом выход накопителя энергии соединен с входами питания микроконтроллера и передатчика.

На чертеже представлена схема предлагаемой системы распределенного контроля рельсового полотна.

Система распределенного контроля рельсового полотна содержит размещенное в головной части подвижного объекта устройство 1 сбора данных, состоящее из микроконтроллера 2, к которому подключены передатчик 3, приемник 4 и блок 5 вывода информации, а в хвостовой части подвижного объекта размещен приемопередающий модуль 6, включающий приемник 7 и передатчик 8, который соединен по внутреннему каналу 9 связи с приемником 4 устройства 1 сбора данных, входы питания приемника 7 и передатчика 8 приемопередающего модуля соединены с источником питания, состоящим из преобразователя 10 энергии, соединенного с накопителем 11 энергии, выход которого является выходом источника питания, на контролируемом участке железнодорожного пути размещен измерительный модуль 12, состоящий из приемника 13, выход которого соединен с накопителем 14 энергии, передатчика 15, вход которого соединен с выходом микроконтроллера 16, к входам которого через блок 17 сопряжения подключены датчики 18 вибрации, закрепленные на рельсах или шпалах контролируемого участка, и датчики 19 температуры, закрепленные на рельсах контролируемого участка, при этом выход накопителя 14 энергии соединен с входами питания микроконтроллера 16 и передатчика 15.

Система распределенного контроля рельсового полотна работает следующим образом.

При прохождении контролируемого участка пути передатчик 3 устройства 1 сбора данных, размещенного в головной части подвижного объекта, излучает мощный сигнал, который поступает на вход приемника 13 измерительного модуля 12. В качестве подвижного объекта может быть локомотив или вагон, используемого транспортного средства. В приемнике 13 сигнал подвергается выпрямлению и затем поступает в накопитель 14 энергии, где происходит быстрое накопление принятой энергии. На выходе накопителя 14 появляется напряжение, которое поступает на входы питания микроконтроллера 16 и передатчика 15. Тем самым измерительный модуль 12 активируется и с датчиков 18 вибрации и датчиков 19 температуры поступает через блок 17 сопряжения информация на микроконтроллер 16. Микроконтроллер 16 осуществляет предварительную обработку полученной с датчиков 18 и 19 информации. Датчики 18 вибрации крепят на рельсах или шпалах контролируемого участка, а датчики 19 температуры крепят на рельсах. Расположение датчиков на контролируемом участке и крепление их непосредственно на объектах контроля позволяет с более высокой точностью производить измерения контролируемых параметров и, следовательно, повысить достоверность контроля рельсового полотна и дать более объективную оценку состояния контролируемого рельсового полотна. С помощью передатчика 15 обработанная информация передается в приемопередающий модуль 6, размещенный в хвостовой части подвижного объекта. Питание приемника 7 и передатчика 8 приемопередающего модуля 6 осуществляется от накопителя 11 энергии, соединенного с выходом преобразователя 10 энергии. Преобразователь 10 может быть выполнен на пьезоэлектрических элементах, осуществляющих преобразования механической энергии (энергии вибрации) в электрический сигнал, или на фотоэлементах, осуществляющих преобразование энергии света. С выхода приемника 7 приемопередающего модуля 6 принятая информация поступает на вход передатчика 8, который по внутреннему каналу 9 связи передает полученную информацию в приемник 4 устройства 1 сбора данных.

Канал 9 связи может быть реализован в виде радиоканала или проводного канала связи. С выхода приемника 4 полученная информация поступает на вход микроконтроллера 2, который производит окончательную обработку информации с учетом всех измеренных параметров, включая температуру рельсов, и преобразует в вид, удобный для ее отображения с помощью блока 5 вывода информации.

В связи с тем, что измерительный модуль 12 активируется сигналом, который излучает передатчик 3, входящий в устройство 1 сбора данных, размещенное в головной части подвижного объекта, а прием информации, осуществляет приемник 7 приемопередающего модуля 6, размещенного в хвостовой части подвижного объекта, имеется значительный запас времени на обработку сигналов, поступающих с датчиков. Это в свою очередь обеспечивает требуемую надежность и достоверность обработки полученных результатов.

Измерительный модуль 12 не содержит источника, питающегося от сети или автономного источника питания, например аккумуляторной батареи. Его питание осуществляется за счет энергии сигнала, излученного передатчиком 3 в момент подхода головной части подвижного объекта к контролируемому участку пути. Поэтому измерительный модуль 10 с подключенными к нему измерительными датчиками может быть использован для контроля на любом выбранном участке железнодорожного пути, т.е. там, где нет возможности подключения к сетевому источнику напряжения или нет возможности обеспечить требуемую периодичность обслуживания (в частности, для замены разрядившегося источника автономного питания - аккумулятора). Приемопередающий модуль 6, размещенный в хвостовой части подвижного объекта, также не содержит сетевого источника питания или автономного (аккумуляторной батареи). Его питание осуществляется от преобразователя энергии, который не требует частого периодического обслуживания.

Система распределенного контроля рельсового полотна, содержащая датчики вибрации и размещенное на подвижном объекте устройство сбора данных, отличающаяся тем, что устройство сбора данных размещено в головной части подвижного объекта и состоит из микроконтроллера, к которому подключены передатчик, приемник и блок вывода информации, а в хвостовой части подвижного объекта размещен приемопередающий модуль, передатчик которого соединен по внутреннему каналу связи с приемником устройства сбора данных, входы питания приемника и передатчика приемопередающего модуля соединены с источником питания, состоящим из преобразователя энергии, соединенного с накопителем энергии, выход которого является выходом источника питания, на контролируемом участке железнодорожного пути размещен измерительный модуль, состоящий из приемника, выход которого соединен с накопителем энергии, передатчика, вход которого соединен с выходом микроконтроллера, к входам которого через блок сопряжения подключены датчики вибрации, закрепленные на рельсах или шпалах контролируемого участка, и датчики температуры, закрепленные на рельсах контролируемого участка, при этом выход накопителя энергии соединен с входами питания микроконтроллера и передатчика.