Способ определения диаметра колеса рельсового транспортного средства

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте для определения диаметра колеса. Способ включает использование датчика колеса и определение скорости прохода колеса, при этом датчик регистрации прохода колеса содержит по меньшей мере одну зону детектирования. Предварительно определяют аппроксимирующую функцию, заносят набор значений характеризующего параметра или совокупности характеризующих параметров аппроксимирующей функции. При проходе колеса в зоне детектирования в память датчика в режиме реального времени записывают значения отклика зоны детектирования. С учетом определенной фактической скорости функцию отклика преобразовывают к виду нормированной статической характеристики, определяют значение характеризующего параметра или значения совокупности характеризующих параметров аппроксимирующей функции, при которых преобразованная функция отклика с заданной точностью соответствует аппроксимирующей функции. По таблице соответствия определяют диаметр колеса рельсового транспортного средства. Достигается повышение точности определения диаметра колеса рельсового транспортного средства.

 

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

Прототипом к заявляемому изобретению является способ определения диаметра колеса железнодорожного подвижного состава, согласно которому используют датчик определения прохода колеса, расположенный на рельсе под проезжающим колесом, 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, опубл. 01.03.2006).

Недостатком данного технического решения является недостаточная точность определения диаметра колеса, что вызвано значительными изменениями амплитуды отклика зон детектирования 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 точности определения диаметра колеса рельсового транспортного средства независимо от расстояния, на котором реборда колеса проходит от боковой поверхности головки рельса и независимо от степени износа колеса рельсового транспортного средства.

В соответствии с предлагаемым изобретением способ определения диаметра колеса рельсового транспортного средства включает использование датчика колеса и определение скорости прохода колеса, при этом датчик регистрации прохода колеса содержит по меньшей мере одну зону детектирования, предварительно определяют аппроксимирующую функцию, которой описывается отклик каждой зоны детектирования на проход колеса, и характеризующий параметр или совокупность характеризующих параметров аппроксимирующей функции, также предварительно в память датчика регистрации прохода колеса в виде таблицы соответствия заносят набор значений характеризующего параметра или совокупности характеризующих параметров аппроксимирующей функции, вычисленных по нормированным статическим характеристикам взаимодействия эталонных колес разного диаметра с зонами детектирования датчика, при этом в таблице соответствия каждому значению характеризующего параметра или каждой совокупности характеризующих параметров соответствует определенный диаметр, во время работы датчика при проходе колеса в каждой зоне детектирования в память датчика в режиме реального времени записывают значения отклика зоны детектирования в виде некоторой функции отклика, с учетом определенной фактической скорости функцию отклика преобразовывают к виду нормированной статической характеристики, определяют значение характеризующего параметра или значения совокупности характеризующих параметров аппроксимирующей функции, при которых преобразованная функция отклика с заданной точностью соответствует аппроксимирующей функции, по таблице соответствия определяют диаметр колеса рельсового транспортного средства.

Например, отклик зоны детектирования описанного в прототипе индуктивного рельсового датчика на проход колеса рельсового транспортного средства можно аппроксимировать с некоторой точностью функцией Гаусса:

где k - некоторый амплитудный коэффициент, зависящий от расстояния, на котором реборда колеса проходит от боковой поверхности головки рельса, и от степени износа колеса рельсового транспортного средства, σ - среднеквадратическое отклонение, μ - математическое ожидание.

Экспериментально установлено, что при смещении реборды колеса относительно боковой поверхности головки рельса и/или при проходе колеса различной степени износа меняется амплитуда значений отклика, но тип функции отклика сохраняется (В.В. Ляной. «Обеспечение безопасности движения железнодорожного транспорта на основе совершенствования индуктивных датчиков регистрации колеса». Транспорт Урала, №2 (49), 2016. с. 93-98). При этом величина среднеквадратического отклонения σ при некоторой фиксированной скорости прохода колеса зависит только от диаметра проходящего колеса.

Согласно изобретению предварительно в память датчика регистрации прохода колеса заносят набор значений одного характеризующего параметра или совокупности характеризующих параметров аппроксимирующей функции. Для функции Гаусса таким параметром может быть среднеквадратическое отклонение σ(n), n∈1…N, где N - количество колес с различными диаметрами. Значения σ(n) вычисляют по нормированным статическим характеристикам взаимодействия эталонных колес разного диаметра с зоной детектирования датчика.

Статическая характеристика взаимодействия каждого эталонного 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. Нормирование каждой статической характеристики производят относительно ее максимального значения так, чтобы максимальное значение каждой нормированной статической характеристики было равно единице, при этом все нормированные статические характеристики должны иметь сдвиг, при котором максимальное значение характеристики находится в точке х=0.

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

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

Функцию ƒ(t) с учетом фактической скорости прохода колеса νф преобразовывают сначала к виду статической характеристики, делая подстановку х=t⋅νф, а затем нормируют ее относительно максимального значения функции ƒ(t) и получают нормированную статическую характеристику фактического колеса Fф(x).

Затем определяют, при каком характеризующем параметре σ(n) аппроксимирующей функции F(x) преобразованная функция отклика Fф(x) с заданной точностью ε соответствует аппроксимирующей функции F(x). Степень соответствия можно устанавливать с помощью критериев аппроксимации. В качестве критериев аппроксимации могут выступать минимальная сумма квадратов отклонений F(x) от Fф(x), предельное максимальное отклонение по абсолютной величине F(x) от Fф(x), минимальная сумма абсолютных отклонений F(x) от Fф(x) или иные.

Например, если в качестве критерия аппроксимации выбрать минимальную сумму абсолютных отклонений F(x) от Fф(x), тогда функция критерия аппроксимации R(σ) будет иметь следующий вид:

где xμ - момент появления максимального значения функции Fф(x), - X…X - область определения функции F(x), аппроксимирующей максимально возможный диаметр колеса.

Если существует такой параметр σD∈σ(n), для которого R(σD)≤ε, где ε - заданная точность аппроксимации между аппроксимирующей функцией F(x) и преобразованной функцией отклика Fф(x), тогда по таблице соответствия, хранимой в памяти датчика, определяют диаметр колеса D рельсового транспортного средства, соответствующий σD.

Для повышения точности аппроксимации отклик зоны детектирования на проход колеса рельсового транспортного средства можно аппроксимировать полиномиальной функцией:

F(x)=а01х+…+aAxA, х∈-X…X,

где a0,a1,…,аА - совокупность параметров, характеризующих аппроксимирующую функцию F(x).

С ростом степени А полиномиальной функции растет точность аппроксимации фактической функции отклика. Однако рост точности аппроксимации в необходимой области сопровождается увеличением количества перегибов всей аппроксимирующей функции. Поэтому полиномиальную аппроксимирующую функцию необходимо ограничивать некоторой областью определения х∈-X…X.

В этом случае для каждого эталонного колеса в память датчика вместо одного параметра, характеризующего аппроксимирующую функцию, заносят вычисленную по нормированным статическим характеристикам взаимодействия эталонных колес с зоной детектирования датчика совокупность характеризующих параметров

Если в качестве критерия аппроксимации выбрана минимальная сумма абсолютных отклонений F(x) от Fф(x), тогда функция критерия аппроксимации R(σ) будет иметь следующий вид:

Если существует такая совокупность параметров , для которой тогда по таблице соответствия, хранимой в памяти датчика, определяют соответствующий диаметр колеса D рельсового транспортного средства.

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

Способ определения диаметра колеса рельсового транспортного средства, включающий использование датчика регистрации прохода колеса и определение фактической скорости прохода колеса, отличающийся тем, что датчик регистрации прохода колеса содержит по меньшей мере одну зону детектирования, предварительно определяют аппроксимирующую функцию, которой описывается отклик каждой зоны детектирования на проход колеса, и характеризующий параметр или совокупность характеризующих параметров аппроксимирующей функции, также предварительно в память датчика регистрации прохода колеса в виде таблицы соответствия заносят набор значений характеризующего параметра или совокупности характеризующих параметров аппроксимирующей функции, вычисленных по нормированным статическим характеристикам взаимодействия эталонных колес разного диаметра с зонами детектирования датчика, при этом в таблице соответствия каждому значению характеризующего параметра или каждой совокупности характеризующих параметров соответствует определенный диаметр, во время работы датчика при проходе колеса в каждой зоне детектирования в память датчика в режиме реального времени записывают значения отклика зоны детектирования в виде некоторой функции отклика, с учетом определенной фактической скорости функцию отклика преобразовывают к виду нормированной статической характеристики, определяют значение характеризующего параметра или значения совокупности характеризующих параметров аппроксимирующей функции, при которых преобразованная функция отклика с заданной точностью соответствует аппроксимирующей функции, по таблице соответствия определяют диаметр колеса рельсового транспортного средства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики для определения порядковых номеров вагонов движущегося железнодорожного состава. Способ основан на детектировании просветов между вагонами с использованием электромагнитного излучения, в котором вдоль пути состава устанавливают три детектора просвета между вагонами на равных расстояниях между ними и при этом выполняют условия: Lmax≤D≤2·Lmin, D/2≥ΔS, где Lmax и Lmin - максимальное и минимальное значения длины L просвета между вагонами соответственно, D - расстояние между крайними детекторами, ΔS - максимальное возможное смещение состава за время между двумя последовательными моментами получения логических сигналов о состоянии детекторов.
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.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, для определения факта прохода колеса рельсового транспортного средства по участку пути.

Раскрыты способ и устройство для определения саморасцепа железнодорожного состава, когда один или более железнодорожных вагонов/пассажирских вагонов (401) случайно расцепляются от остальной части железнодорожного состава.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, для регистрации прохода колес. В способе проводят регистрацию изменения выходных напряжений на выходе индуктивных датчиков в реальном масштабе времени, преобразуют эти данные относительно расстояния в виде функций напряжения U1=f1(l), U2=f2(l), … Un=fn(l), затем сравнивают эти данные с набором аналогичных функций, которые предварительно были занесены в память контроллера при имитации прохода конкретных реборд колеса на некоторых фиксированных расстояниях от поверхности и от продольной оси симметрии датчика регистрации прохода колеса.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. Система включает излучатели, приемники излучения, блок обработки, три оптических лазерных датчика положения, защищенных термостабилизирующими кожухами, которые подключены к блоку обработки, включающему микропроцессорные контроллеры и компьютерное оборудование.

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта. Система содержит на станциях, ограничивающих перегоны, пункты считывания идентификационной и диагностической информации с проходящих по перегону поездов, пункты счета осей, локомотивы, каждый из которых оборудован бортовым устройством управления, приемопередатчиком и блоком памяти, в котором записаны данные эталонной геометрической модели подвижного состава, содержащие информацию о структуре межосевых расстояний колесных пар.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. Устройство содержит установленные на последнем вагоне источник оптического сигнала, регулятор, источник электропитания, блок кодирования тока.

Изобретение относится к области автоматики на железнодорожном транспорте. В способе проводят анализ выходного напряжения на выходе амплитудных детекторов датчиков при прохождении колесных пар, одновременно проверяют, как изменяется частота генерации автогенераторов.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на участках, оборудованных системами полуавтоматической блокировки. Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности определения свободности железнодорожного перегона от подвижного состава.

Техническое решение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики для определения местоположения рельсовых транспортных средств. В способе с помощью устройства контроля незанятости пути генерируют сигнал занятости, который указывает занятие рельсовым транспортным средством рельсового участка, контролируемого устройством контроля незанятости пути, как только рельсовое транспортное средство занимает рельсовый участок. Причем сигнал занятости снабжают посредством устройства определения времени меткой времени с образованием привязанного ко времени сигнала занятости, который указывает момент времени занятия рельсового участка, привязанный ко времени сигнал занятости, передают в направляющее устройство, контролирующее устройство контроля незанятости пути, привязанный ко времени сигнал занятости передают направляющим устройством далее в рельсовое транспортное средство, а в рельсовом транспортном средстве на основании привязанного ко времени сигнала занятости определяют фактическое местоположение рельсового транспортного средства и создают указание местоположения. Достигается упрощение определения местоположения рельсового транспортного средства. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. В техническом решении в составе датчика прохода колес используют схему регистрации параметров катушки индуктивности, датчик температуры и таблицу, данные из которой изменяют параметры схемы регистрации в зависимости от данных температурного датчика так, чтобы изменение параметров катушки от воздействия температуры не влияло на результат регистрации прохода колеса. В схеме регистрации используют автономный задающий генератор и колебательный контур, в состав которого входит катушка индуктивности, при этом значения частоты и амплитуды тока возбуждения контура регулируют с использованием упомянутой таблицы, содержащей индивидуальные для каждого экземпляра датчика коды управления частотой и амплитудой тока, которые выбирают в соответствии со значением, поступающим от датчика температуры. Причем в качестве чувствительного элемента датчика температуры используют сопротивление катушки индуктивности постоянному току. Достигается повышение устойчивости работы датчика при воздействии бросков тягового тока и при воздействии температуры окружающей среды во всем диапазоне рабочих температур. 2 н. и 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте для определения диаметра колеса. Способ включает использование датчика колеса и определение скорости прохода колеса, при этом датчик регистрации прохода колеса содержит по меньшей мере одну зону детектирования. Предварительно определяют аппроксимирующую функцию, заносят набор значений характеризующего параметра или совокупности характеризующих параметров аппроксимирующей функции. При проходе колеса в зоне детектирования в память датчика в режиме реального времени записывают значения отклика зоны детектирования. С учетом определенной фактической скорости функцию отклика преобразовывают к виду нормированной статической характеристики, определяют значение характеризующего параметра или значения совокупности характеризующих параметров аппроксимирующей функции, при которых преобразованная функция отклика с заданной точностью соответствует аппроксимирующей функции. По таблице соответствия определяют диаметр колеса рельсового транспортного средства. Достигается повышение точности определения диаметра колеса рельсового транспортного средства.

Наверх