Способ регистрации прохода колеса рельсового транспортного средства и способ определения диаметра колеса рельсового транспортного средства

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики. Способ включает использование датчика колеса и определение скорости прохода колеса, при этом датчик содержит зону детектирования, а для функции отклика зоны на проход колеса и/или ее производной существует два экстремума, разность моментов появления которых при некоторой фиксированной скорости зависит только от диаметра проходящего колеса. В память датчика заносят набор эталонных значений разностей моментов появления экстремумов, вычисленных по статическим характеристикам взаимодействия эталонных колес разного диаметра с зонами детектирования датчика. При проходе колеса в память датчика записывают значения отклика в виде функции отклика, с учетом скорости прохода колеса вычисляют разность моментов появления экстремумов функции отклика и/или ее производной, при совпадении вычисленного значения разности моментов с одним из значений разностей из набора, хранимого в памяти датчика, устанавливают факт прохода колеса. Диаметр проходящего колеса определяют из таблицы соответствия эталонных значений разностей моментов появления экстремумов, занесенной в память датчика прохода. Достигается повышение надежности регистрации прохода колеса и точности определения диаметра. 2 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к управлению движением поездов, а именно к путевым устройствам, взаимодействующим с поездом, посредством которых определяют факт прохода колеса рельсового транспортного средства и его диаметр.

Прототипом предлагаемого изобретения в части способа регистрации прохода колеса рельсового транспортного средства является способ фиксации проследования колеса рельсового транспортного средства, в котором факт проследования колеса определяют при проследовании колеса над первым и вторым рельсовыми датчиками, в момент появления экстремального значения выходного напряжения на выходе первого рельсового датчика путем сравнения значения выходного напряжения на выходе второго рельсового датчика с пороговыми диапазонами напряжений (патент RU 2323120, опубликовано 27.04.2008).

Прототипом к способу определения диаметра колеса рельсового транспортного средства является способ определения диаметра колеса железнодорожного подвижного состава, согласно которому используют датчик определения прохода колеса, расположенный на рельсе под проезжающим колесом и имеющий две зоны детектирования, расположенные вдоль рельса, каждая из которых генерирует отклик при проходе колеса. Расстояние между зонами детектирования выбирают таким образом, чтобы функции отклика двух зон детектирования имели точку пересечения, по которой и вычисляют диаметр колеса проходящего подвижного состава (ЕР 1630518 А2, опубликовано 01.03.2006).

Недостатками данных технических решений являются недостаточная надежность регистрации факта прохода именно колеса железнодорожного транспортного средства и недостаточная точность определения диаметра колеса при смещении реборды колеса относительно боковой поверхности головки рельса и/или при различной степени износа колеса рельсового транспортного средства.

Техническим результатом, на который направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности регистрации факта прохода колеса и повышение точности определения диаметра колеса, в том числе при смещении реборды колеса относительно боковой поверхности головки рельса и при различной степени износа колеса рельсового транспортного средства.

В соответствии с предлагаемым изобретением способ регистрации прохода колеса рельсового транспортного средства включает использование датчика колеса и определение скорости прохода колеса, при этом датчик содержит по меньшей мере одну зону детектирования, а для функции отклика каждой зоны детектирования на проход колеса и/или производной этой функции существует по меньшей мере два экстремума, разность моментов появления которых при некоторой фиксированной скорости зависит только от диаметра проходящего колеса, в память датчика предварительно заносят набор эталонных значений разностей моментов появления экстремумов, вычисленных по статическим характеристикам взаимодействия эталонных колес разного диаметра с зонами детектирования датчика, во время работы датчика при проходе колеса в каждой зоне детектирования в режиме реального времени в память датчика записывают значения отклика в виде некоторой функции отклика, с учетом фактически определенной скорости прохода колеса вычисляют разность моментов появления по меньшей мере двух экстремумов функции отклика и/или производной этой функции, при совпадении с заданной точностью вычисленного значения разности моментов появления экстремумов с одним из значений разностей из набора, хранимого в памяти датчика, устанавливают факт прохода именно колеса рельсового транспортного средства.

Для определения диаметра проходящего колеса набор эталонных значений разностей моментов появления экстремумов, вычисленных по статическим характеристикам взаимодействия эталонных колес разного диаметра с зонами детектирования датчика, заносят в память датчика в виде таблицы соответствия, в которой каждой разности соответствует определенный диаметр колеса, при совпадении с заданной точностью вычисленного значения разности моментов появления экстремумов с одним из значений набора из таблицы соответствия, хранимой в памяти датчика, определяют соответствующий диаметр колеса рельсового транспортного средства.

Например, отклик рельсового датчика в приведенных прототипах можно описать функцией Гаусса. Функция Гаусса содержит один экстремум, момент появления которого соответствует ее математическому ожиданию μ. Производная функции Гаусса обладает двумя экстремумами, моменты появления которых соответствуют μ-σ и μ+σ, где σ - среднеквадратическое отклонение функции Гаусса. При смещении реборды колеса относительно боковой поверхности головки рельса и/или при проходе колеса различной степени износа меняется амплитуда значений отклика, но значение разности моментов появления экстремумов при фиксированной скорости зависит только от диаметра проходящего колеса.

Предварительно в память датчика заносят набор эталонных значений разности моментов появления экстремумов Δ_D(n), n∈1…N, где N - количество колес с различными диаметрами, вычисленных по статическим характеристикам взаимодействия колес различного диаметра с зоной детектирования датчика.

Данный набор, согласно способу определения диаметра колеса рельсового транспортного средства, заносят в память датчика в виде таблицы соответствия, в которой каждому значению Δ_D(n) соответствует определенный диаметр колеса.

Статическая характеристика взаимодействия колеса с зоной детектирования датчика представляет собой зависимость величины отклика зоны детектирования на присутствие колеса в определенных пространственных точках зоны детектирования при некотором постоянном смещении реборды колеса относительно боковой поверхности головки рельса.

Во время работы датчика при проходе колеса в память датчика записывают значения откликов каждой зоны детектирования в виде функции отклика ƒ(t) и определяют фактическую скорость υ_ф прохода колеса рельсового транспортного средства.

Для определения скорости υ_ф прохода колеса можно использовать вторую зону детектирования (как это описано, например, в US 6371417, опубликовано 16.04.2002), или дополнительные устройства определения скорости υ_ф прохода колеса (как это описано, например, в RU 2586099, опубликовано 10.06.2016) и др.

По функции отклика ƒ(t) и/или ее производной вычисляют временную разность моментов появления экстремумов Δ_ƒ(t). Затем вычисляют пространственную разность моментов появления экстремумов как Δ=Δ_ƒ(t)⋅υ_ф.

При совпадении с заданной точностью вычисленного значения пространственной разности моментов появления экстремумов Δ с одним из значений разности из набора Δ_D(n), хранимого в памяти датчика, устанавливают факт прохода именно колеса рельсового транспортного средства. А по таблице соответствия, в которой каждой разности Δ_D(n) соответствует определенный диаметр колеса, определяют соответствующий диаметр колеса рельсового транспортного средства.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность регистрации прохода именно колеса рельсового транспортного средства и повысить точность определения его диаметра, в том числе при смещении реборды колеса относительно боковой поверхности головки рельса и при различной степени износа колеса рельсового транспортного средства.

1. Способ регистрации прохода колеса рельсового транспортного средства, включающий использование датчика колеса и определение скорости прохода колеса, отличающийся тем, что датчик регистрации прохода колеса содержит по меньшей мере одну зону детектирования, для функции отклика каждой зоны детектирования на проход колеса и/или для производной этой функции существует по меньшей мере два экстремума, разность моментов появления которых при некоторой фиксированной скорости зависит только от диаметра проходящего колеса, в память датчика предварительно заносят набор эталонных значений разностей моментов появления экстремумов, вычисленных по статическим характеристикам взаимодействия эталонных колес разного диаметра с зонами детектирования датчика, во время работы датчика при проходе колеса в каждой зоне детектирования в режиме реального времени в память датчика записывают значения отклика в виде некоторой функции отклика, с учетом фактически определенной скорости прохода колеса вычисляют разность моментов появления по меньшей мере двух экстремумов функции отклика и/или производной этой функции, при совпадении с заданной точностью вычисленного значения разности моментов появления экстремумов с одним из значений разностей из набора, хранимого в памяти датчика, устанавливают факт прохода колеса рельсового транспортного средства.

2. Способ определения диаметра колеса рельсового транспортного средства, заключающийся в том, что регистрируют проход колеса рельсового транспортного средства по п. 1, при этом набор эталонных значений разностей моментов появления экстремумов, вычисленных по статическим характеристикам взаимодействия эталонных колес разного диаметра с зонами детектирования датчика, заносят в память датчика в виде таблицы соответствия, в которой каждой разности соответствует определенный диаметр колеса, при совпадении с заданной точностью вычисленного значения разности моментов появления экстремумов с одним из значений разности таблицы соответствия, хранимой в памяти датчика, определяют соответствующий диаметр колеса рельсового транспортного средства.