Способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути

Изобретение относится к путевому хозяйству и может быть использовано для измерения перемещений участков рельсовых плетей бесстыкового пути при воздействии на них поездной нагрузки и температуры и на этой основе определения напряженного состояния рельсовых плетей. Способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути заключается в периодическом измерении температуры участков рельсовых плетей, на границах которых установлены контрольные метки, с одновременным измерением величин продольных перемещений и последующим определением продольных напряжений участков с учетом изменения их длин. Предварительно на каждую контрольную метку устанавливают антенну спутникового приемника и определяют ее координаты по принятым приемником сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок от базовых станций с последующей записью этих координат в память приемника. После этого передают и записывают полученные координаты контрольных точек и измеренной температуры в память комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта. В процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, фиксируют наличие метки, осуществляют ее привязку к временной шкале и определяют ее координаты по сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок, полученных от сети базовых станций. Полученные данные и данные о величинах одновременно измеряемой температуры контролируемых участков передают и записывают в память комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта, в которой осуществляют сравнение координат, полученных при предварительном их определении, с координатами, полученными в процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, и по их разности определяют продольные перемещения, с учетом которых определяют продольные напряжения контролируемых участков. В результате повышается точность измерения.

 

Изобретение относится к путевому хозяйству и может быть использовано для измерения перемещений участков рельсовых плетей бесстыкового пути при воздействии на них поездной нагрузки и температуры и на этой основе определения напряженного состояния рельсовых плетей.

Известен способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути, заключающийся в периодическом измерении температуры участков рельсовых плетей и расчете температурных продольных напряжении σt участков, причем одновременно с измерением температуры участков рельсовых плетей определяют продольные деформации участков от внешних силовых воздействий или изменений состояния пути, рассчитывают продольные напряжения σд участков, вызванные этими деформациями, суммируют найденные σt и σд и получают величины фактических продольных напряжений в сечениях по границам участков рельсовой плети, после чего строят эпюру продольных напряжений по длине рельсовой плети (RU 2239574, В61K 9/08, 10.11.04).

В известном техническом решении обеспечивается определение продольно-напряженного состояния участков рельсовой плети бесстыкового железнодорожного пути, вызванного не только изменениями ее температуры относительно температуры закрепления, но и деформациями участков рельсовой плети по ее длине.

Однако известный способ не позволяет получить необходимую точность измерений из-за малой точности определения реперного расстояния. Оценка изменения перемещения рельсовых плетей не учитывает, что во время производства выправки пути и под проходящими поездами реперные шпалы смещаются со своих мест. Способ не учитывает компенсации возможного смещения «реперов» в балласте относительно неподвижного основания, что приводит к неконтролируемому изменению реперного расстояния. Недостатками способа являются необходимость устройства для каждого контрольного сечения собственного «репера» и ограничение реперного расстояния размером в 100 м.

В качестве прототипа принят способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового пути, заключающийся в том, что периодически измеряют температуру участков рельсовых плетей, определяют продольные температурные напряжения этих участков, одновременно с измерением температуры участков измеряют величины продольных перемещений, определяют продольные деформации участков рельсовых плетей и продольные напряжения, вызванные ими, а затем определяют продольные напряжения участков с учетом изменения их длины и величины продольных деформаций, при этом дополнительно определяют деформации в пределах реперных участков, включающих несколько участков рельсовых плетей, определяют коэффициент коррекции как отношение суммы расстояний участков рельсовых плетей в пределах реперного участка к длине реперного участка, и фактические продольные напряжения для каждого участка рельсовой плети определяют с учетом этого коэффициента (RU 2469894, В61K 9/08, 20.04.12).

Известный способ направлен на повышение точности определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей и снижение затрат на эксплуатацию и диагностику бесстыкового пути.

Однако использование в известном способе реперных меток, устанавливаемых на элементах инфраструктуры железной дороги, предполагает выполнение дополнительных операций по их фиксации и измерению расстояний между контрольными и реперными метками. Это в свою очередь вносит дополнительные погрешности в процессе измерения и не позволяет достичь требуемой точности.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерения.

Технический результат достигается тем, что в способе определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути, заключающемся в периодическом измерении температуры участков рельсовых плетей, на границах которых установлены контрольные метки, с одновременным измерением величин продольных перемещений и последующим определением продольных напряжений участков с учетом изменения их длин, согласно изобретению предварительно на каждую контрольную метку устанавливают антенну спутникового приемника и определяют ее координаты по принятым приемником сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок от базовых станций с последующей записью этих координат в память приемника, после чего передают и записывают полученные координаты контрольных точек и измеренной температуры в память системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта, а в процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, фиксируют наличие метки, осуществляют ее привязку к временной шкале и определяют ее координаты по сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок, полученных от сети базовых станций, полученные данные и данные о величинах одновременно измеряемой температуры контролируемых участков передают и записывают в память системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта, в которой осуществляют сравнение координат, полученных при предварительном их определении, с координатами, полученными в процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, и по их разности определяют продольные перемещения, с учетом которых определяют продольные напряжения контролируемых участков.

Бесстыковой путь с интервалом 100 м разделяют на участки рельсовых плетей, по границам которых наносятся контрольные метки. В качестве контрольных меток могут быть: RFid метки, оптические метки, окрашенные в разные цвета или имеющие QR-код. При нанесении контрольных меток необходимо измерять с высокой точностью 0,1°C температуру рельса.

Способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути реализуется следующим образом.

Предварительно на каждую контрольную метку устанавливают антенну спутникового приемника и определяют ее координаты по принятым приемником сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок от базовых станций, т.е. координаты каждой метки определяются в RTK-режиме в высокоточной системе координат, состоящей из пунктов реперной сети и сети базовых станций, передающих поправки на приемник спутниковой антенны GPS/ГЛОНАСС. Далее осуществляют запись этих координат в память приемника, после чего передают и записывают полученные координаты контрольных точек и температуры (измеренной, например, с помощью инфракрасного датчика) в память системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта.

В качестве средств измерений на подвижном объекте устанавливается оборудование для точного позиционирования в абсолютной системе координат (GPS/ГЛОНАСС приемник, антенна, радиомодем), инфракрасный датчик температуры. Если в качестве контрольной метки использована RFid метка, то на подвижном объекте устанавливается RFid-приемник, если использована оптическая метка, то на подвижном объекте устанавливается видеокамера с высокой разрешающей способностью. В процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, фиксируют с помощью высокоскоростной камеры (или RFid-приемника) наличие метки, осуществляют ее привязку к временной шкале и одновременно с помощью GPS/ГЛОНАСС приемника определяют ее координаты по сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок, полученных от сети базовых станций через радиомодем. В процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте (на путеизмерительной тележке или путеизмерительном вагоне) производится измерение температуры рельса. Зная величину температуры закрепления бесстыковой плети на постоянный режим работы и измеряя температуру рельса, определяются существующие в данный момент температурные напряжения.

Привязка к метке времени осуществляется с помощью установленного на подвижном объекте компьютера, на который поступают сигналы от высокоскоростной камеры (или RFid-приемника), от приемника GPS/ГЛОНАСС и поправки от сети базовых станций для уточнения координат, а также от инфракрасного датчика температуры.

С помощью программного обеспечения производится сопоставление поступающих сигналов, по результатам которого формируют сигнал, несущий информацию о координатах установленных контрольных меток и температурах рельсов. Эту информацию передают и записывают в память системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта.

После чего осуществляют сравнение координат, полученных при предварительном их определении, с координатами, полученными в процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, а по их разности определяют продольные перемещения и вычисляют изменение длины плети (Δl).

С учетом полученных данных (величин температуры и Δl) определяют продольные напряжения контролируемых участков.

Способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути, заключающийся в периодическом измерении температуры участков рельсовых плетей, на границах которых установлены контрольные метки, с одновременным измерением величин продольных перемещений и последующим определением продольных напряжений участков с учетом изменения их длин, отличающийся тем, что предварительно на каждую контрольную метку устанавливают антенну спутникового приемника и определяют ее координаты по принятым приемником сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок от базовых станций с последующей записью этих координат в память приемника, после чего передают и записывают полученные координаты контрольных точек и измеренной температуры в память комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта, а в процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, фиксируют наличие метки, осуществляют ее привязку к временной шкале и определяют ее координаты по сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок, полученных от сети базовых станций, полученные данные и данные о величинах одновременно измеряемой температуры контролируемых участков передают и записывают в память комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта, в которой осуществляют сравнение координат, полученных при предварительном их определении, с координатами, полученными в процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, и по их разности определяют продольные перемещения, с учетом которых определяют продольные напряжения контролируемых участков.



 

Похожие патенты:

Настоящая группа изобретений относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля железнодорожного пути, в частности для определения отклонения железнодорожного пути от проектного положения.

Изобретение относится к способу контроля продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути. Определение продольных напряжений осуществляют непрерывно в движении железнодорожного подвижного состава при механическом взаимодействии катящегося железнодорожного колеса и рельса при возбуждении механических колебаний на контролируемых участках рельсовых плетей с регистрацией, преобразованием полученных колебаний в акустические и усилением сигнала, и при анализе спектра возбуждаемых колебаний по частоте и амплитуде, зависящих от величины продольных механических напряжений участков рельсовых плетей.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для диагностики контрольных элементов устройств контроля схода подвижного состава (УКСПС).

Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля и предназначено для определения координат датчика контроля в процессе поиска дефектов. Универсальное координатное устройство для ручного дефектоскопа размещено на объекте контроля и содержит, по крайней мере, один датчик контроля, выполнено в виде плоской рамы открытого типа, свободные концы которой установлены с возможностью поворота на опорных фиксаторах, закрепленных на объекте контроля.

Система предназначена для измерения и контроля геометрических параметров железобетонных шпал, влияющих на прочность и надежность работы рельсового пути. На каркасе установлена линейная направляющая, с перемещаемой кареткой.

Изобретение относится к способам и средствам неразрушающего контроля материалов и может быть использовано для диагностики рельсов и других протяженных объектов.

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство используют для контроля отклонения от прямолинейности поверхности боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и поверхности катания головки рельса в вертикальной плоскости бесконтактным методом.

Изобретение относится к области диагностики железнодорожного пути. Система диагностирования железнодорожного пути содержит путеизмерительную тележку и связанные с ней сетевой центр и референцные станции.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Способ оценки состояния рельсового пути заключается в том, что с применением диагностического вагона, оборудованного тензометрическими колесными парами, тензометрическими автосцепками, измерительными приборами, системами спутниковой навигации и беспроводной передачи данных, который устанавливают в состав грузового поезда, определяют состояние геометрии рельсового пути: радиусы кривых, положение рельсовых нитей в плане и профиле, ширину колеи и другие параметры с привязкой к электронной GPS карте рельсового пути, и связывают их с данными последних проездов вагона-путеизмерителя.

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

Изобретение относится к стендовым конструкциям для проведения макетных исследований моделирования динамики движения подвижного состава железнодорожного транспорта в прямых и кривых участках пути. Способ макетных исследований моделирования движения подвижного состава по рельсовому пути характеризуется тем, что фиксация тележки перед спуском производится при помощи спускового механизма путем накатывания тележки на горку разгона до тех пор, пока первая по ходу движения ось колесной пары не начнет упираться в носик крючка, который опускается вниз по мере дальнейшего движения тележки до попадания набегающей оси в выемку на крючке, после чего под действием силы тяжести противовеса крючок возвращается в исходное положение, тем самым фиксируя тележку на месте спуска. Конструкция для осуществления указанного способа макетных исследований моделирования движения подвижного состава по рельсовому пути характеризуется тем, что спусковой механизм тележки состоит из крючка с противовесом, закрепленным на основании при помощи винта и имеющим возможность свободного поворота. 2 н.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к способам продольного перемещения (угона) участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути. Способ оценки угона рельсовой плети заключается в том, что на каждой маячной шпале и на рельсовой плети, на нерабочей стороне рельса и на известном расстоянии друг от друга устанавливают метки - ферромагнитные элементы так, чтобы обеспечить надежное обнаружение сигналов от них магнитным дефектоскопом. Измеряют временное рассогласование между метками и определяют расстояние между ними. Оценивают угон рельсовой плети путем сравнения текущего расстояния между метками с результатами предыдущих измерений, с границей допустимого его значения, а также сопоставляя угоны рельса на близлежащих маячных шпалах. В результате повышается точность и достоверность оценки угона рельсовой плети. 3 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к системам неразрушающего контроля, размещенным на ходовой тележке вагона-дефектоскопа. Следяще-стабилизирующее устройство скоростного вагона-дефектоскопа выполнено в виде сборной пространственной рамы, состоящей из левой и правой независимых частей, закрепленных на буксах ходовой тележки вагона-дефектоскопа. Каждая из частей рамы состоит из упора, продольного и поперечного рычагов относительно продольной оси рельса. На поперечных рычагах закреплены каретки поперечного перемещения, связанные с параллелограммными маятниковыми подвесами поперечного качания, на которых размещена подвесная центрирующая балка. Каждый параллелограммный маятниковый подвес поперечного качания снабжен шарнирным узлом с поперечной осью, корпус которого связан с концом подвесной центрирующей балки. Корпус одного из шарнирных узлов связан с антифрикционной направляющей, с возможностью свободного продольного перемещения по ней одного из концов подвесной центрирующей балки. В результате обеспечивается повышение качества и надежности работы следяще-стабилизирующего устройства при обеспечении высокой скорости перемещения вагона-дефектоскопа на неровностях рельсового пути. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля состояния конструкций искусственных сооружений для железнодорожного транспорта в процессе их эксплуатации, и может применяться для выявления потенциально опасных участков железнодорожного пути и его окружения. Система мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры содержит, по меньшей мере, одну станцию сбора и первичной обработки данных и связанные с ней и между собой посредством радиосвязи измерительные модули, размещенные в критических местах контролируемых объектов железнодорожной инфраструктуры и выполненные с возможностью осуществления измерения удлинения рельса, сдвига земляного полотна, натяжения контактной сети, наклона опоры контактной сети, центральный блок сбора данных, связанный со станцией сбора и первичной обработки данных, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место, связанное с центральным блоком сбора данных. Каждый измерительный модуль включает автономный источник питания, сенсорные датчики, приемопередатчик и микроконтроллер. Каждая станция сбора и первичной обработки данных включает автономный источник питания, контроллер и приемопередатчик, соединенный посредством радиоканала с приемопередатчиками измерительных модулей. Центральный блок сбора данных включает вычислительный блок, базу данных, блок управления и приемопередатчик, соединенный посредством радиоканала с приемопередатчиками станций сбора и первичной обработки данных. В результате повышается точность контроля при одновременном расширении функциональных возможностей. 6 ил.

Изобретение относится к области диагностики железнодорожного пути. Устройство для контроля положения рельсового пути в горизонтальной плоскости согласно изобретению содержит вычислительный блок, в состав которого входят два блока пересчета координат, две линии задержки на 12,5 метров, две линии задержки на 17 метров, линию задержки на 50 метров, сумматор и блок нормировки. Инерциальная навигационная система и оптические датчики жестко механически связаны. Каждый оптический датчик, инерциальная навигационная система и одометр соединены с входами вычислительного блока таким образом, что оптические датчики соединены с первыми входами соответствующих блоков пересчета координат, вторые входы блоков пересчета координат также соединены с инерциальной навигационной системой, выход каждого из блоков пересчета координат соединен с первыми входами двух линий задержки (на 12,5 и на 17 метров), вторые входы этих линий задержки также соединены с одометром, выходы этих линий задержки и блоков пересчета координат являются выходами вычислительного блока и соединены с входами блоков расчета горизонтальных неровностей рельса, инерциальная навигационная система соединена с первым входом линии задержки (на 50 метров), второй вход которой также соединен с одометром, а выход которой соединен с положительным входом сумматора, отрицательный вход сумматора соединен с инерциальной навигационной системой, выход сумматора соединен с блоком нормировки, выход которого является выходом вычислительного блока и вместе с выходами блоков расчета горизонтальных неровностей является выходами устройства в целом. В результате уменьшены массогабаритные характеристики устройства. 2 ил.
Наверх