Способ автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути и система для его реализации

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля железнодорожного пути. Способ автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути включает размещение и фиксацию в заданном месте рельсового пути комплекта меток, детектирование положения меток датчиком, установленным на транспортном средстве, перемещающемся по рельсовому пути, передачу результатов детектирования в устройство предварительной обработки (УПО), обработку получаемых результатов в УПО и передачу предварительно обработанной информации на серверное устройство для конечной обработки, анализа и сохранения. Комплект содержит не менее трех магнитных меток. При этом одну из магнитных меток комплекта размещают и фиксируют непосредственно на маячной шпале, а остальные - с двух сторон от нее на расстоянии не менее 0,8 м на подошве рельса. Детектирование осуществляют датчиком магнитного поля, а обработку результатов детектирования осуществляют при помощи программного обеспечения, обеспечивающего определение взаимного расположения меток в комплекте. Заявлена также система для реализации упомянутого способа автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути. В результате обеспечивается автоматический высокоточный контроль продольно-поперечных деформаций рельсовых плетей на отрезке железнодорожной магистрали, не зависящий от погодных условий. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящая группа изобретений относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля железнодорожного пути, в частности для измерения величины относительных перемещений участков рельсовых плетей бесстыкового пути при воздействии на них поездной нагрузки и температуры.

На железных дорогах (в основном) применяются бесстыковые (сварные) рельсы с длиной от нескольких сотен метров до километров. Основной проблемой при использовании таких путей является их температурное напряжение. Летом с повышением температуры рельсов и зимой при понижении температур по сравнению с температурой закрепления рельсов возникают напряжения рельсов, которые могут приводить к «угону рельсовых плетей», т.е. к такому изменению их геометрии, которое может повлечь катастрофические последствия для железнодорожного транспорта. Для решения этой проблемы необходим постоянный и информативный способ контроля напряженного состояния бесстыкового рельсового пути.

Известны способы диагностики состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути и системы для их реализации (см., например, патенты: RU 150721, МПК В61K 9/08, опубл. 20.02.2015 г.; RU 2521095, МПК В61K 9/08, опубл. 27.06.2014 г.; RU 2474505, МПК В61K 9/08, опубл. 10.02.2013 г.; RU 143958, МПК В61K 9/08, опубл. 10.08.2014 г.; BR 102013019072, МПК В61К 9/08, опубл. 10.11.2015 г.), в которых диагностика параметров состояния рельсовых плетей осуществляется с помощью движущихся по ним специальных транспортных средств, содержащих устройства дефектоскопии, измерения неровностей, видеонаблюдения рельсов и т.п., а также устройства обработки получаемой информации и средства ее передачи в общие базы данных.

Основными недостатками известных способов и обеспечивающих их осуществление систем, в общем случае, являются их сложность, а также невозможность контроля состояния рельсовых путей с необходимой периодичностью, обусловленная тем, что их использование требует нарушения графика движения по действующим железным дорогам.

Известны система мониторинга напряжений для железных дорог (см. патент RU 2441788, МПК В61K 9/08, опубл. 10.02.2012 г.), включающая модуль чувствительных элементов, содержащий по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью установления прямо на рельсовом звене; плоскую прокладку, имеющую по меньшей мере один чувствительный элемент, установленный на ней; по меньшей мере один модуль сбора данных, находящийся на связи по меньшей мере с одним датчиком, и модуль обработки данных, принимающий и обрабатывающий информацию, собираемую по меньшей мере одним модулем сбора данных, чтобы определять напряжение рельса.

Основными недостатками известной системы являются низкая технологичность ее использования, обусловленная высокими требованиями к порядку закрепления модуля чувствительных элементов на рельсовом полотне, а также невозможность работы элементов системы (включая в первую очередь модуль чувствительных элементов) без подключения к ним электропитания.

Известны способ контроля пространственного положения железнодорожного пути и система, его реализующая (см. патент RU 2556740, МПК В61K 9/08, Е01B 35/00, G01B 11/26, опубл. 20.07.2015 г.), принятые в качестве прототипа.

Известная система состоит из установленных на транспортном средстве блока обработки и управления и фотоприемного блока, содержащего две приемно-анализирующие системы, состоящие из объектива и позиционно-чувствительного приемника оптического излучения, датчик угла наклона, выход которого соединен со входом блока обработки и управления, и осветительный модуль, соединенный с блоком обработки и управления, а также установленной на конструкциях, вынесенных за пределы рельсового пути, реперной марки, содержащей массив контрольных элементов.

Способ контроля пространственного положения железнодорожного пути, осуществляемый с помощью известной системы, включает получение изображений пространства, прилегающего к пути, детектирование реперной марки на полученных изображениях, определение координат каждого контрольного элемента из массива на реперной марке, определение величин смещений каждого контрольного элемента относительно базовой точки приборной системы координат в вертикальном, продольном и поперечном направлениях, измерение угла поворота вокруг поперечной оси, корректировку полученных величин смещений с учетом измеренного угла, а также определение угла поворота реперной марки вокруг вертикальной и продольной осей и дополнительную корректировку полученных величин смещений с учетом полученных значений углов поворота.

Основными недостатками известного способа контроля и, соответственно, системы для его реализации, являются невозможность его применимости при плохих погодных условиях (когда визуализация контрольных элементов затруднена или отсутствует, например, в тумане, при сильном снеге или дожде и т.п.), а также невозможность определения с его помощью деформаций рельсового полотна.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является разработка системы, с помощью которой возможно простое и надежное осуществление контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути.

Технический результат группы изобретений заключается в обеспечении автоматического высокоточного контроля продольно-поперечных деформаций рельсовых плетей на отрезке железнодорожной магистрали, не зависящего от погодных условий.

Технический результат достигается за счет того, что способ автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути включает размещение и фиксацию в заданном месте рельсового пути комплекта меток, детектирование положения меток датчиком, установленным на транспортном средстве, перемещающемся по рельсовому пути, передачу результатов детектирования в устройство предварительной обработки (УПО), обработку получаемых результатов в УПО и передачу предварительно обработанной информации на серверное устройство для конечной обработки, анализа и сохранения, причем комплект содержит не менее трех магнитных меток, при этом одну из магнитных меток комплекта размещают и фиксируют непосредственно на маячной шпале, а остальные - с двух сторон от нее на расстоянии не менее 0,8 м на подошве рельса, детектирование осуществляют датчиком магнитного поля, а обработку результатов детектирования осуществляют при помощи программного обеспечения, обеспечивающего определение взаимного расположения меток в комплекте.

Также технический результат достигается за счет того, что система для реализации способа автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути включает не менее одного комплекта меток, размещенных и зафиксированных в заданном месте рельсового пути, установленные на транспортном средстве, имеющем возможность перемещения по рельсовому пути, датчик и УПО, выполненные с возможностью передачи данных от датчика в УПО, и серверное устройство, выполненное с возможностью обработки, анализа и хранения информации и соединенное каналом связи от УПО, при этом количество меток в комплекте не менее трех, метки являются магнитными, датчик является датчиком магнитного поля, а серверное устройство содержит программное обеспечение, обеспечивающее определение взаимного расположения меток в комплекте.

Заявляемая группа изобретений поясняется чертежом, на котором схематически изображена система для реализации способа автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути.

Система для реализации способа автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути содержит магнитную метку 1, установленную и закрепленную на «маячной» шпале 2, магнитные метки 3, установленные и закрепленные на подошве рельса 4 с разных сторон относительно метки 1, соединенные между собой датчик 5 магнитного поля и УПО 6, установленные на транспортном средстве 7, серверное устройство 8, соединенное каналом связи 9 с УПО 6.

Реализация заявляемого способа с помощью заявляемой системы осуществляется следующим образом.

Магнитную метку 1 устанавливают и жестко закрепляют на «маячной» шпале 2. В тексте описания термин «маячная» шпала означает специально обустроенную шпалу, используемую для контроля продольных подвижек рельсовой плети, «развязанную» относительно рельсовых нитей. Закрепление магнитной метки 1 возможно различными способами вплоть до помещения ее непосредственно в самой маячной шпале 2. Затем устанавливают и закрепляют (например, при помощи сварки, клея или иным способом) магнитные метки 3 на подошве (с нижней стороны) рельса 4 с разных сторон от маячной шпалы 2 с закрепленной на ней меткой 1. При этом расстояние от метки 1 до любой из меток 3 должно составлять не менее 0,8 м (для четкой идентификации сигналов, получаемых от каждой из меток датчиком 5). Начальное взаимное расположение меток 1 и 3 между собой в каждом из устанавливаемых комплектов измеряется и вносится в память серверного устройства 8 в качестве базового, в привязке к местоположению данного комплекта. В общем случае возможна установка комплектов магнитных меток 1 и 3 в районах маячных шпал 2 на всем протяжении железных дорог России. Поскольку магнитные метки 1 и 3 являются пассивными, то есть не излучают каких-либо сигналов, для их функционирования не требуется электропитание, и, будучи установленными один раз, они имеют неограниченный срок эксплуатации.

На транспортное средство 7, способное перемещаться по рельсам, устанавливают датчик 5 магнитного поля и устройство 6 предварительной обработки. Оборудовать данными элементами заявляемой системы можно любые стандартные транспортные средства: пригородные электропоезда, пассажирские поезда дальнего следования, грузовые составы и т.д.

Транспортное средство 7, перемещаясь по рельсовому пути, периодически проходит над местами установки комплектов магнитных меток. Включенный датчик 5 магнитного поля постоянно сканирует рельсовый путь и детектирует метки 1 и 3, проходя над ними, поскольку они имеют гораздо более высокую намагниченность, чем само рельсовое полотно или другие элементы железной дороги, магнитное поле которых является фоновым. Датчик 5 магнитного поля может иметь возможность калибровки и обнуления фонового сигнала в режиме реального времени.

Детектированные датчиком 5 сигналы от меток 1 и 3 передаются по каналу связи в УПО 6, где обрабатываются с помощью установленного программного обеспечения. Результатом обработки является определение фактического взаимного расположения меток в данный момент времени.

Далее обработанные данные по каналу связи 9 поступают на серверное устройство 8, где при необходимости производится их окончательная обработка, дополнительно уточняющая взаимное расположение меток 1 и 3, анализ изменений расположения меток относительно их базового расположения, принятие решений о необходимости обслуживающих мероприятий на определенных участках по результатам анализа, и сохранение полученных данных на серверном устройстве 8.

Серверные устройства 8 могут быть автономными и обслуживать определенные участки железнодорожной сети, либо быть объединенными в сеть с общим центром управления содержания инфраструктуры ж/д дорог. Каждое УПО 6 может быть снабжено объемом оперативной памяти, достаточным для хранения объема полученной и обработанной информации в периоды, когда транспортное средство 7 находится на участках железнодорожной сети, где отсутствует устойчивая связь между УПО 6 и серверным устройством 8.

Проведенные тестовые испытания системы показали, что заявляемый способ обеспечивает точность измерения продольно-поперечных деформаций рельсовых плетей в режиме реального времени не менее 1 мм при скорости передвижения локомотива с установленными на нем элементами заявляемой системы в диапазоне от 10 до 100 км/ч. Временные промежутки контроля состояния рельсовых плетей могут быть не более 1 часа, при условии оснащения всех тяговых транспортных средств в ж/д системе, датчиками магнитного контроля и УПО, а сети железных дорог комплектами магнитных меток.

Заявляемые способ автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути и система для его реализации позволяют с высокой точностью в режиме реального времени измерять, обрабатывать и передавать в центр управления содержанием инфраструктуры параметров подвижек рельсовых плетей на оборудованных участках ж/д пути. Кроме того, система является вандалоустойчивой, имеет простую конструкцию, надежна и технологична в применении.

1. Способ автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути, включающий размещение и фиксацию в заданном месте рельсового пути комплекта меток, детектирование положения меток датчиком, установленным на транспортном средстве, перемещающемся по рельсовому пути, передачу результатов детектирования в устройство предварительной обработки (УПО), обработку получаемых результатов в УПО и передачу предварительно обработанной информации на серверное устройство для конечной обработки, анализа и сохранения, отличающийся тем, что комплект содержит не менее трех магнитных меток, при этом одну из магнитных меток комплекта размещают и фиксируют непосредственно на маячной шпале, а остальные - с двух сторон от нее на расстоянии не менее 0,8 м на подошве рельса, детектирование осуществляют датчиком магнитного поля, а обработку результатов детектирования осуществляют при помощи программного обеспечения, обеспечивающего определение взаимного расположения меток в комплекте.

2. Система для реализации способа автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути, включающая не менее одного комплекта меток, размещенных и зафиксированных в заданном месте рельсового пути, установленные на транспортном средстве, имеющем возможность перемещения по рельсовому пути, датчик и УПО, выполненные с возможностью передачи данных от датчика в УПО, и серверное устройство, выполненное с возможностью обработки, анализа и хранения информации и соединенное каналом связи от УПО, отличающаяся тем, что количество меток в комплекте не менее трех, метки являются магнитными, датчик является датчиком магнитного поля, а серверное устройство содержит программное обеспечение, обеспечивающее определение взаимного расположения меток в комплекте.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна. Способ контроля рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути включает регистрацию температуры рельсовой плети и контроль за угоном плетей.

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 средствам контроля рельсовой колеи и колес железнодорожных вагонов. .

Изобретение относится к применению измерительной аппаратуры и приспособлений для измерений перемещений гребня железнодорожного колеса по отношению к головке рельса при движении железнодорожного состава.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к методам и устройствам для измерения веса подвижного состава в эксплуатационных условиях без остановки подвижной единицы, а также в системах горочной автоматики.

Изобретение относится к оборудованию для измерений железнодорожных рельс и колес. .

Изобретение относится к способам измерения перемещений рельсовых путей при воздействии на них подвижных нагрузок. .

Изобретение относится к способу сканирования положения пути и к очистительной машине. .

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к системе неразрушающего контроля пути. Во время движения следяще-стабилизирующего устройства создают переменное поперечное магнитное поле попарно размещенными постоянными магнитами с обращенными в противоположные стороны полюсами, переменное магнитное поле которых при перемещении вдоль рельса и пересечении поперечным магнитным полем рельса, возбуждает в нем вихревые токи, создающие магнитные поля, направленные навстречу друг другу, и результирующее магнитное поле, не зависящее от скорости движения.

Техническое решение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики для непрерывной регистрации пространственного положения рельсовой колеи. Устройство, реализующее способ определения пространственных координат и геометрических параметров рельсового пути, содержит путеизмерительную тележку, включающую подвижную и неподвижную колесные пары, связанные между собой опорной рамой, установленной перпендикулярно относительно направления движения, при этом в оконечных частях указанной опорной рамы над соответствующими рельсовыми нитями установлены первая и вторая спутниковые антенны.

Изобретение относится к путевому хозяйству железнодорожного транспорта и может быть использовано при мониторинге состояния бесстыкового пути. Согласно изобретению, при контроле положения оси железнодорожного пути в плане путеизмерительным средством (например, путеизмерительным вагоном), с начала летнего сезона (апреле-мае в зависимости от климатической зоны) с помощью диаграмм фиксируют величины еще не опасные для движения поездов стрел изгиба рельсов бесстыкового пути в плане.

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна, в частности к не разрушаемым методам контроля напряженного состояния участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути.

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна. Способ оценки запаса устойчивости бесстыкового железнодорожного пути включает регистрацию температуры рельсовой плети при укладке ее в путь, а также после проведения ремонтных работ, выявление участков напряженного состояния рельсовой плети, для этого на рельсовой плети в сечениях с интервалом 50-500 метров определяют текущее значение температуры плети и интенсивность генерируемого шума Баркгаузена в рассматриваемом сечении пути, интенсивность магнитных шумов Баркгаузена оценивают в относительных единицах, определение фактической температуры закрепления плети.

Предлагаемое изобретение относится к железнодорожному транспорту. Согласно способу контроля устойчивости бесстыкового рельсового пути путем измерения частоты его собственных горизонтальных поперечных колебаний в качестве критерия устойчивости принимают отношение частоты его собственных горизонтальных поперечных колебаний в текущий момент времени к заранее известной частоте колебаний этого же участка пути при продольной силе, равной нулю.

Изобретение относится к мобильным комплексам диагностики рельсового пути. Путеизмерительная следящая система мобильного комплекса диагностики рельсового пути, подвеска которого содержит катковую ось, снабжена подъемной путеизмерительной тележкой, выполненной в виде двух соосных телескопических штанг и параллельного им вала, связанных между собой независимыми параллелограммными механизмами, соединенными с помощью кронштейнов с катковой осью.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля рельсового пути. Следящая система выполнена в виде подвесной центрирующей балки, закрепленной на двух параллелограммных механизмах, на концах которой размещены два силовых цилиндра подъема-опускания искательной системы, которая содержит искательную балку, соединенную с помощью двух вилок с силовыми цилиндрами, и на искательной балке закреплены три рамки ультразвуковых искателей и два постоянных магнита следящей системы.

Изобретение относится к способу контроля контакта между колесом и рельсом железнодорожного транспортного средства. Способ контроля контакта между колесом и рельсом железнодорожного транспортного средства содержит этапы: записи вертикального и/или бокового ускорения по меньшей мере одного колеса (10) транспортного средства; сохранения записанного ускорения вместе с ассоциированным угловым и с ассоциированным географическим положением колеса (10); идентификации событий ускорения, превышающих предопределенный параметр; классифицирования каждого события с использованием вычислительной физической модели (22) колеса (10).

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.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля состояния железнодорожного полотна. Согласно способу контроля механических напряжений рельсовых плетей в условиях наличия магнитного и температурного полей методом шумов Баркгаузена (ШБ) проводят визуализацию полученных данных в виде амплитудного графика огибающих гармоник спектра ШБ. По наличию девиаций периода следования огибающих гармоник спектра ШБ определяют наличие намагниченности материала в зоне приложения накладного датчика регистрации ШБ. Проводят компенсацию выявленной намагниченности материала путем создания в зоне измерения магнитного поля противоположной направленности, для чего подают на катушку возбуждения постоянный ток смещения, добиваясь заданной периодичности следования огибающих гармоник спектра ШБ. Оценку уровня механических напряжений проводят при достижении заданной периодичности следования огибающих гармоник спектра ШБ с учетом температуры объекта контроля. Заявлено также устройство для осуществления упомянутого способа. В результате повышается достоверность результатов контроля, что позволяет повысить безопасность движения железнодорожного транспорта. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля железнодорожного пути. Способ автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути включает размещение и фиксацию в заданном месте рельсового пути комплекта меток, детектирование положения меток датчиком, установленным на транспортном средстве, перемещающемся по рельсовому пути, передачу результатов детектирования в устройство предварительной обработки, обработку получаемых результатов в УПО и передачу предварительно обработанной информации на серверное устройство для конечной обработки, анализа и сохранения. Комплект содержит не менее трех магнитных меток. При этом одну из магнитных меток комплекта размещают и фиксируют непосредственно на маячной шпале, а остальные - с двух сторон от нее на расстоянии не менее 0,8 м на подошве рельса. Детектирование осуществляют датчиком магнитного поля, а обработку результатов детектирования осуществляют при помощи программного обеспечения, обеспечивающего определение взаимного расположения меток в комплекте. Заявлена также система для реализации упомянутого способа автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути. В результате обеспечивается автоматический высокоточный контроль продольно-поперечных деформаций рельсовых плетей на отрезке железнодорожной магистрали, не зависящий от погодных условий. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх