Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути



Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути
Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути
Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути
Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути
Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути
Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути
Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути
Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути
Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути
Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути
Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути

 


Владельцы патента RU 2442714:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (ОАО "НИИАС") (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля геометрических размеров колеи железнодорожного пути. Устройство содержит смонтированные на опоре транспортного средства измеритель геометрических размеров и аппаратуру управления. Лазерные приборы размещены над соответствующими рельсами железнодорожного пути. Устройство снабжено приводом поворота опоры в вертикальной плоскости, которая выполнена с поворотной несущей частью, соединенной осью с неподвижной ее частью. К микропроцессору, установленному в кабине транспортного средства, например тепловоза, подключены блоки записи и обработки изображения со спутника, блок передачи изображения и дисплей. На опоре установлена антенна навигатора для определения местоположения лазерных приборов со спутника. В результате расширяются функциональные возможности при определении геометрических размеров железнодорожного пути перед транспортным средством с обеспечением безопасности его движения. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля геометрических размеров колеи железнодорожного пути.

Известно устройство для непрерывного определения сопротивления поперечному смещению рельсового пути и/или стабилизации рельсового пути, содержащее перемещаемую по пути раму, соединенный с рамой путем приводов вертикального перемещения вибрационный агрегат, включающий в себя возбудитель вибрации с гидроприводом, включенным в гидросистему, и инструменты для взаимодействия с рельсами, измерительную систему, регистрирующий блок и вычислительный блок, связанный с измерительной системой и регистрирующим блоком, включенный в упомянутую гидросистему датчик давления, подключенный к упомянутому вычислительному блоку для определения сопротивления поперечному смещению рельсового пути (RU 2105836, E01B 35/00, 1995).

Недостатком устройства является сложность определения смещения железнодорожного пути при неизвестных его геометрических размерах за счет вибровоздействия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является измерительное устройство на железнодорожном ходу, содержащее три связанные с железнодорожным тяговым средством измерительные тележки, две из которых сориентированы в одном направлении, а одна - в противоположном, причем каждая из них состоит из рамы на колесах, обкатывающих рельсы колеи, с измерительными приборами, связанными с индикаторными и регистрирующими приборами, тележки подвешены на осях с буксами тягового средства типа дрезины - две тележки на одной оси, одна - на другой, рамы тележек выполнены в виде пар несущих стрел, одним концом закрепленных на оси соответствующей буксы и несущих на других концах оси указанных колес, каждая тележка рамными стрелами поворотно подвешена с помощью силовых цилиндров на раме тягового средства, причем оси колес выполнены телескопически раздвигаемыми с помощью соответствующего силового цилиндра, а индикаторные и регистрирующие приборы расположены в кабине машиниста (RU 2152469, E01B 35/04, 1998).

Недостаток устройства состоит в том, что при определении геометрических размеров железнодорожного пути под транспортным средством не обеспечивается безопасность его прохождения по проверяемому участку.

Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей при определении геометрических размеров железнодорожного пути перед транспортным средством с обеспечением безопасности его движения.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для контроля ширины колеи железнодорожного пути, содержащем смонтированный на поворотной опоре транспортного средства измеритель геометрических размеров и установленную в кабине аппаратуру управления, согласно изобретению в верхней части транспортного средства размещена неподвижная часть поворотной опоры, на оси которой установлена с возможностью поворота приводом в вертикальной плоскости несущая часть с измерителем геометрических размеров, а аппаратура управления включает микропроцессор, к которому подключены навигатор и блок передачи изображения, блок записи и обработки сигналов и дисплей.

Измеритель геометрических размеров выполнен в виде двух лазерных приборов матричного типа, излучатели и приемники которого расположены в одной вертикальной плоскости перпендикулярно направлению движения транспортного средства.

На фиг.1 показан общий вид устройства, установленного на тепловозе; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - сечение по А-А на фиг.2; на фиг.4 - место определения ширины колеи на железнодорожном пути, вид сбоку; на фиг.5 - схема определения ширины колеи; на фиг.6 - схема определения возвышения одного рельса над другим рельсом; на фиг.7 - схема работы лазерного прибора; на фиг.8 - схема определения дальности лазерным прибором; на фиг.9 - сечение по Б-Б на фиг.8; на фиг.10 - матрицы лазерных приборов с одним рядом лазерных диодов, и на фиг.11 - алгоритм проверки геометрических размеров железнодорожного пути.

Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути содержит смонтированный на поворотной опоре 1 транспортного средства 2 измеритель геометрических размеров 3 и установленную в кабине 4 аппаратуру управления 5.

В верхней части транспортного средства 2 размещена неподвижная часть 6 поворотной опоры 1, на оси 7 которой установлена с возможностью поворота приводом 8 в вертикальной плоскости несущая часть 9 с измерителем геометрических размеров 3.

Аппаратура управления 5 включает микропроцессор 10, к которому подключены навигатор 11, блок 12 передачи изображения, блок 13 записи и обработки сигналов и дисплей 14.

Измеритель геометрических размеров 3 выполнен в виде двух лазерных приборов 15 и 16 матричного типа, излучатели и приемники которых расположены на расстоянии S от уровня головки рельса и на одной прямой перпендикулярно направлению движения транспортного средства 2.

Причем ось 7 размещена в подшипниках 17 в плоскости расположения приемников лазерных приборов 15 и 16, а в верхней части транспортного средства 2 установлена антенна 18 навигатора 11 для связи со спутником 19.

Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути работает следующим образом.

Перед отправлением со станции транспортного средства 2 (далее тепловоза) на него спереди устанавливается поворотная опора 1 с измерителем геометрических размеров 3, а в кабине 4 подключается его аппаратура управления 5. Измеритель 3 выполняется в виде двух лазерных приборов 15 и 16, размещенных на поворотной опоре 1 с поворотной несущей частью 9 в верхней части тепловоза 2 над соответствующими рельсами железнодорожного пути. Несущая часть 9 разворачивается приводом поворота 8 в вертикальной плоскости вдоль железнодорожного пути. В верхней части тепловоза 2 антенна 18 настраивается для связи со спутником 19.

Тепловоз 2 с установленным на нем устройством следует по железнодорожному пути и проверяет перед собой его основные геометрические размеры: ширину колеи - В, и неровности в виде превышений одного рельса над другим - hр.

Микропроцессор 10 обрабатывает результаты измерений, используя блок 13 записи и обработки сигналов и блок 12 передачи изображения.

Два лазерных прибора 15 и 16 с матричными излучателями и приемниками размещаются на поворотной опоре 1 сверху тепловоза 2 над соответствующими рельсами железнодорожного пути. Чтобы увеличить дальность осмотра железнодорожного пути, привод 8 поворачивает навстречу движению в вертикальной плоскости на угол α несущую часть 9, соединенную осью 7 с неподвижной частью 6. Ось 7 размещается в подшипниках 17 в плоскости расположения приемников лазерных приборов 15 и 16.

Ширину колеи пути измеряют двумя лазерными приборами 15 и 16, установленными на опоре 1 под углом α. Приемники лазерных приборов 15 и 16 вместе с их излучателями сканируют головки рельсов таким образом, чтобы определить внутренние границы головок. На этих границах дальность сигнала лазерного луча увеличивается на величину, равную: ΔL=H/cosα,

где Н - высота от границы контроля ширины колеи на головке рельса до его подошвы.

Для нового рельса Р65 из справочных материалов Н будет равна 141,7 мм.

В качестве примеров принимаем высоту Н=140 мм; α=88°.

Величина ΔL=140/0,0349=4011 мм, при α=87° ΔL=140/0,0523=2676 мм.

Эти примеры показывают, что при таких углах наклона лазерного луча можно определить расположение внутренних боковых граней (краев) головок обоих рельсов по заметной разнице расстояний между головкой и подошвой рельсов. В данном случае применяется способ измерения ширины колеи по разности расположения боковых граней головок рельсов с внутренней стороны колеи. Два лазерных прибора 15 и 16 устанавливаются на расстоянии друг от друга в одной горизонтальной плоскости, равном известной ширине колеи железнодорожного пути 1520 мм. Допуски, уширения и сужения колеи охватываются линейками матриц лазерных приборов 15 и 16.

На фиг.10 матрицы с излучателями и приемниками лазерных приборов 15 и 16, расположенные горизонтально и поперек над соответствующими рельсами, сканируют головки рельсов до их подошв. Параллельные лучи от отдельных лазеров, расположенных на одной линии в матрице на близком расстоянии друг от друга, например через 2 мм, ориентированы на головки рельсов с возможностью их охвата на прямых и кривых участках пути. Два граничных лазера на матрицах, которые определяют ширину колеи, позволяют по известному месту расположения их в матрицах определить расстояние между ними.

Возвышение одного рельса над другим hр (см. фиг.6) определяется как разность расстояний или дальностей L3 и L4, измеренных до соответствующих рельсов лазерными приборами 15 или 16. Причем приемники с излучателями на матрицах лазерных приборов 15 и 16 должны четко фиксировать размер В - ширину колеи железнодорожного пути в этом месте.

hр=L3-L4,

где L3 - расстояние (дальность) до места определения ширины колеи на левом рельсе от лазерного прибора 15;

L4 - расстояние (дальность) до места определения ширины колеи на правом рельсе от лазерного прибора 16.

Расстояния L3 и L4 можно измерять лазерными приборами 15 и 16 до уровней головок соответствующих рельсов. Замеры производятся при плавных вертикальных колебаниях тепловоза 2.

Непрерывно измеренные величины hр по ходу движения тепловоза 2 указывают на существующие неровности железнодорожного пути.

Лазерные приборы 15 и 16 выполняют функции локаторов, проверяющих путь перед движущимся тепловозом 2, и обеспечивают безопасность его движения.

Ширина колеи измеряется лазерными приборами 15 и 16 при небольшой скорости движения тепловоза 2, когда его кабина совершает плавные вертикальные колебания.

Расстояние от тепловоза 2 до места измерений и контроля геометрических размеров железнодорожного пути определяется по следующей формуле:

L1=hт×tgα,

где hт - высота установки поворотной опоры 1 на тепловозе 2 относительно головки рельса.

Принимаем высоту hт=4,3 м; α=88°,

ΔL=4,3×28,63=143,15 м,

при α=87° ΔL=4,3×11,43=57,15 м.

Со спутника 19 данные о местонахождении тепловоза 2 передаются на навигатор 11 и считываются микропроцессором 10. Кроме этого, на приемник с антенной 18 поступает сигнал, несущий информацию об изображении железнодорожного пути, которое преобразуется и отображается на дисплее 14 в виде поперечного сечения пути с указанием ширины колеи в мм. В блоке 13 записи и обработки сигналов формируется другое изображение поперечного сечения колеи пути с измеренной лазерными приборами 15 и 16 шириной пути, например, с точностью ±2 мм. Расстояние между внутренними гранями головок левого рельса и правого рельса (фиг.9) может изменяться в зависимости от условий эксплуатации и ремонта железнодорожного пути.

Эти изображения сравниваются в микропроцессоре 10, при этом выявляются различия или расхождения в размерах ширины колеи. Обработка изображений производится на движущемся тепловозе 2 автоматически при помощи микропроцессора 10. Если расхождения превышают допустимые пределы (6 мм), то на дисплее 14 высвечивается предупреждение или подается звуковой сигнал. Сигнал подается и в случае занижения ширины колеи (2 мм). В этих случаях поезд не может следовать дальше. Необходимо выправить железнодорожный путь.

В случае отсутствия различий или расхождений, превышающих допустимые пределы на колею 1520 мм, тепловоз 2 с вагонами может следовать дальше.

Запись геометрических размеров ширины колеи перед тепловозом 2 и сравнение с изображениями из космоса производятся непрерывно перед тепловозом 2 на различных скоростях его движения.

На прямых участках пути лазерные приборы 15 и 16 контролируют путь на расстоянии нескольких сотен метров.

На кривых участках пути дальность их измерений ограничивается десятками метров при условии охвата лазерными матрицами головок изогнутых в горизонтальной плоскости рельсов. Контроль производится по допускаемым нормативам.

Контроль ширины колеи железнодорожного пути обеспечивается непосредственным измерением лазерными приборами 15 и 16 и подтверждением снимками со спутника 19. Только в этом случае состав с вагонами может безопасно следовать по заданному маршруту.

Эффективность устройства для контроля ширины колеи железнодорожного пути заключается в обеспечении безопасности движения транспортного средства при измерении ширины колеи и возвышения одного рельса над другим на железнодорожном пути.

1. Устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути, содержащее смонтированный на поворотной опоре транспортного средства измеритель геометрических размеров и установленную в кабине аппаратуру управления, отличающееся тем, что в верхней части транспортного средства размещена неподвижная часть поворотной опоры, на оси которой установлена с возможностью поворота приводом в вертикальной плоскости несущая часть с измерителем геометрических размеров, а аппаратура управления включает микропроцессор, к которому подключены навигатор и блок передачи изображения, блок записи и обработки сигналов и дисплей.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измеритель геометрических размеров выполнен в виде двух лазерных приборов матричного типа, излучатели и приемники которого расположены в одной вертикальной плоскости перпендикулярно направлению движения транспортного средства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и предназначено для контроля и оценки состояния железнодорожных путей. .

Изобретение относится к контрольно-измерительным устройствам для проверки состояния железнодорожного полотна и может быть использовано для обнаружения и оценки степени коррозионного повреждения подошв эксплуатируемых рельсов с использованием ультразвуковых методов исследования.

Изобретение относится к системе мониторинга напряжений рельсов. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизированного контроля кривизны различных длинномерных объектов, например, относящихся к продукции прокатных и трубных производств, в технологическом потоке.

Изобретение относится к диагностическим комплексам для диагностики железнодорожной инфраструктуры. .

Изобретение относится к области рельсовых транспортных систем, в частности к вспомогательному оборудованию железнодорожных систем. .

Изобретение относится к области рельсового транспорта. .

Изобретение относится к средствам контроля железнодорожного пути. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. .

Изобретение относится к контрольно-измерительным устройствам для проверки состояния железнодорожного полотна и может быть использовано при комплексной диагностике рельсовых путей, например, в вагонах дефектоскопах

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна

Изобретение относится к способам непрерывного контроля состояния железнодорожного бесстыкового пути при помощи путеизмерительных средств

Изобретение относится к путевому хозяйству и может быть использовано для измерения величины относительных перемещений участков рельсовых плетей бесстыкового пути при воздействии на них поездной нагрузки и температуры

Изобретение относится к контрольно-измерительным устройствам для проверки состояния железнодорожных путей

Изобретение относится к области дефектоскопии и неразрушающего контроля

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к способам определения неровностей и других дефектов рельсового пути

Изобретение относится к контролю безопасности рельсового пути и предназначено для дистанционного обнаружения отклонений его параметров от нормальных, вызванных нарушением структуры рельсов и появлением опасных объектов в полотне

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна, в частности к способам для измерения и контроля перемещения участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути
Наверх