Способ определения стрелочных переводов и положения остряков

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способам и устройствам для идентификации элементов железнодорожного пути, в частности стрелочных переводов, и может быть использовано в компьютеризированных дефектоскопических и путеизмерительных диагностических вагонах, автомотрисах, выполняющих неразрушающий контроль и диагностику рельсового пути с помощью имеющихся мобильных средств. Способ определения стрелочных переводов и положения остряков стрелочных переводов состоит в том, что перемещают дефектоскопическое средство по рельсовому пути, зондируя его, сохраняют результаты зондирований в дефектограмме, оценивают их и определяют фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства. При зондированиях обнаруживают рельсовые стыки, при оценке вычисляют относительные расстояния между стыками, сравнивают полученные величины с заранее известной матрицей шаблонов расстояний между стыками, определяют тип стрелочного перевода, а также фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства. В результате становится возможным по косвенным признакам (рельсовым стыкам) надежно определить тип стрелочного перевода, положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения диагностического средства. 3 ил., 3 табл.

 

Способ определения стрелочных переводов и положения остряков стрелочных переводов относится к железнодорожному транспорту, а именно к способам и устройствам для идентификации элементов железнодорожного пути, в частности стрелочных переводов, и может быть использован в компьютеризированных дефектоскопических и путеизмерительных диагностических вагонах, автомотрисах и т.п., выполняющих неразрушающий контроль и диагностику рельсового пути с помощью имеющихся мобильных средств.

Известен механический способ определения положения остряков стрелочных переводов [1], заключающийся в том, что перемещают дефектоскопическое средство по рельсовому пути, зондируют его, измеряя вибрационные ускорения, создаваемые в дефектоскопическом средстве при его перемещении по стрелочному переводу, сохраняют результаты зондирований в дефектограмме, оценивают их и определяют фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства.

Недостатком этого способа является его сложность, связанная с необходимостью установки средств автономных навигационных измерений и их обработке, для оценки скорости бокового перемещения. При прямом движении транспортного средства этот способ не обнаруживает стрелочный перевод.

Известен оптический способ определения положения остряков стрелочных переводов [2], заключающийся в том, что перемещают дефектоскопическое средство по рельсовому пути, зондируют его средствами видеонаблюдения, сохраняют результаты зондирований в дефектограмме, оценивают их и определяют фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства, основанный на сравнении видео изображений стрелочных переводов с известными их видами.

Недостаток такого способа связан со сложностями получения таких изображений в разных условиях (снег, темнота и т.п.) и трудоемкости сравнения видеоизображений.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения положения остряков стрелочных переводов, заключающийся в том, что перемещают дефектоскопическое средство по рельсовому пути, зондируя его, сохраняют результаты зондирований в дефектограмме, оценивают их и определяют фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства. При этом могут использоваться вихретоковые (ВТ) [3], [4], ультразвуковые (УЗ) [5, стр. 241-271] или магнитодинамические (МД) [5 стр. 251] дефектоскопические средства.

В любом случае способы [3-5] основаны на попытке непосредственного обнаружения элементов рельсового перевода дефектоскопическим средством. Недостатками известных способов [3-5] является зависимость их результатов от многих факторов (ВТ методов - от зазора и загрязненности поверхности рельса, УЗ - от акустического контакта). Кроме того, сигналы от объектов рельсового пути (стыки, зазоры) в известных способах рассматривают обособленно друг от друга без учета их взаимного положения. Вопросы определения направления движения диагностического средства по фиксируемым дефектоскопическим сигналам в известных способах не рассматриваются.

Задачей, решаемой заявляемым способом, является обнаружение и определение стрелочного перевода и положения рельсового остряка косвенным методом - по положениям рельсовых стыков.

Для решения этой задачи в способе определения стрелочных переводов и положения остряков стрелочных переводов, заключающемся в том, что перемещают дефектоскопическое средство по рельсовому пути, зондируя его, сохраняют результаты зондирований в дефектограмме, оценивают их и определяют фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства, при зондированиях обнаруживают рельсовые стыки, при оценке вычисляют относительные расстояния между стыками, сравнивают полученные величины с заранее известной матрицей шаблонов расстояний между стыками, определяют тип стрелочного перевода, а также фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства.

Техническим результатом использования заявляемого способа является повышение достоверности (надежности) определения положения остряков стрелочных переводов.

Заявляемое изобретение иллюстрируют графические материалы.

Фиг. 1 - положения рельсовых стыков у стрелочного перевода проекта 2768 (точнее «Стрелочный перевод типа Р65 марки 1/11 проекта 2768.00.000» по [7. Каталог продукции. Переводы для магистральных путей. Муромский стрелочный завод. 2013].

Фиг. 2 - схема стрелочного перевода проекта 2768 и дефектограммы каждой нити пути, измеренные МД, а ниже УЗ каналами дефектоскопического комплекса. Стыки рельсового пути на схеме стрелочного перевод на дефектограмме помечены одинаковыми цифрами.

Фиг. 3 магнитный дефектоскоп на рельсах, где

1. Рельс.

2. Колеса дефектоскопического средства.

3. Катушки возбуждения магнитного поля в рельсах, установленные на осях колесных пар.

4. Магнитное поле.

5. Датчик магнитного поля.

6. Блок обработки.

7. Рельсовые накладки рельсового стыка.

8. Одометр.

Известны различные способы навигации рельсовых транспортных средств [6]: в том числе с использованием глобальных навигационных систем GPS и ГЛОНАС, одометров, и т.п. Ни один из этих способов не может считаться удовлетворительным из-за очевидного противоречия: большие расстояния перемещения (десятки-сотни километров) и высокие требования по точности при обнаружении дефектов (сантиметры и менее). В результате возникает потребность в периодической привязке координат транспортного средства к конструктивным элементам рельсового пути: пикетным столбам, маячным шпалам, рельсовым стыкам, стрелочным переводам и т.п. Кроме того, на стрелочных переводах необходимо отслеживать направление движения транспортного средства. При кажущейся простоте задача оказывается неочевидной. Например, акселерометр не обнаруживает стрелочный перевод при движении по прямой ветке. Способы [3-5] направлены на решение этих задач, однако их отличает невысокая точность, связанная со сложностью точного обнаружения элементов стрелочного перевода указанными дефектоскопическими средствами.

Элементы верхнего строения рельсового пути выполняются из ферромагнитных материалов (прежде всего - рельсовой стали) и имеют стыки с болтовыми соединениями или сварные. Эти стыки с разной достоверностью обнаруживаются ВТ, УЗ и МД дефектоскопическими средствами. Это позволяет определять на дефектограмме координаты указанных выше элементов пути в ручном или автоматическом режиме. Точность определения координат определяется в первую очередь характеристиками одометра, установленного на вагоне-дефектоскопе, и составляет порядка 10 см.

Каждый железнодорожный стрелочный перевод имеет определенные геометрические размеры, описанные в типовых проектах [7] http://murom-switch.ru/page/10 Каталог продукции Муромского стрелочного завода. В частности, проектами описываются расстояния между рельсовыми стыками. Анализ проектов показывает, что большинство из них предполагает реализацию одной из трех схем размещения отрезков рельса в стрелочном переводе. Схема 1: проекты 2750, 2830, 2882, 2751; схема 2: проекты 2768, 2764, 2759, 2802, 2851; схема 3: проекты 2769, 2766. Эти три схемы охватывают более 98% всех стрелочных переводов, применяемых на сети дорог ОАО «РЖД». В отдельных, редко встречающихся случаях, могут быть добавлены еще несколько типовых схем. Но это не меняет существо заявляемого способа, просто увеличится количество шаблонов - матриц, с которыми сравнивают последовательность сигналов диагностики.

С учетом того, что вагон может двигаться относительно одного и того же стрелочного перевода одним из четырех способов (пошерстно слева, пошерстно справа, противошерстно налево, противошерстно направо), на дефектограммах может присутствовать 3×4=12 типовых образов при проходе стрелок.

Обнаруженные рельсовые стыки проверяются на соответствие ожидаемым образам стрелочных переводов. Для этого берется набор из соседних стыковых элементов, попадающих в зону, длина которой определяется предполагаемой длиной стрелочного перевода, и вычисляется коэффициент взаимной корреляции К набора координат обнаруженных стыков с 12 координатами типовых образов стрелок:

где

- координаты обнаруженных на дефектограмме стыков;

- координаты, взятые из шаблона;

Т - коэффициент толерантности, в данном примере принят равным 500 мм (настраиваемый параметр);

rn - номер рельса из реального набора стыков;

Rn - номера рельса из шаблонного набора стыков;

- символ Кронекера (равен 0, если rn и Rn не совпадают и 1, если совпадают).

Если коэффициент взаимной корреляции К набора координат обнаруженных стыков с каким-либо из шаблонов превышает пороговое значение (например, 0.92), принимается решение о наличии стрелочного перевода. Кроме того, таким образом можно определить

1. Схему стрелки - к какому из 3 типовых, шаблонных схем относится обнаруженный стрелочный перевод.

2. Как именно пройдена стрелка:

- пошерстно слева или справа;

- противошерстно налево или направо.

Рассмотрим пример. На Фиг. 1 приведено положение рельсовых стыков стрелочного перевода схемы 2 - проекта 2768 (квадратными точками обозначены положения объектов стрелочного перевода - болтовых стыков и просвета (зазора) около крестовины, дающие четкий сигнал (отклик) МД метода контроля; на горизонтальной оси показаны координаты этих объектов в мм).

Рассмотрим шаблон стрелки в виде расстояний Xi между стыками. Шаблон соответствует стрелке проекта 2768, Таблица 1, Фиг. 2, пройденной противошерстно налево. В этом случае длина стрелочного перевода семейства составляет ~34 м.

Пусть в ходе проезда на некотором отрезке длиной 34 м были обнаружены стыки со следующими абсолютными координатами хi, Таблица 2:

После нормировки - приведения первого стыка к нулевой отметке получим следующие результаты измерений xi, Таблица 3:

Подставляем два имеющихся набора координат из Таблиц 1 и 3 в формулу (1) для вычисления коэффициента корреляции: N=М=9, - это первый столбец набор данных Таблицы 1, - это первый столбец набор данных Таблицы 3; слагаемое в формуле учитывается, только если рельсы совпадают: - это второй столбец набор данных (1), - это второй столбец набор данных (3). Получаем коэффициент взаимной корреляции около 0.99, поскольку координаты в наборах х и X очень близки.

Анализ МД, УЗ и ВТ методов дефектоскопии позволяет утверждать, что при обнаружении рельсовых стыков наиболее надежным является МД способ, который обеспечивает хорошую обнаруживающую способность и повторяемость результатов измерений. Сравнение МД и УЗ способов представлено на Фиг. 2, где видно, что УЗ метод дает менее достоверные результаты, а, кроме того, в существенной степени зависит от качества контакта электроакустических преобразователей с поверхностью рельса.

Рассмотрим возможность реализации заявляемого способа при использовании МД дефектоскопа.

Для работы заявляемого способа, Фиг. 3, на обе нити рельсов 1 устанавливаются известные две колесные пары 2, на осях которых установлены катушки 3 - возбуждения магнитного поля в рельсах 1 МД дефектоскопа. В более простом случае могут использоваться известные П-образные магниты. Между точками ввода магнитного поля 4 устанавливают приемные устройства 5 - индукционные катушки (или датчики Холла), воспринимающие неоднородности магнитного поля в рельсе 1. В качестве неоднородностей рассматриваются болтовые 7 стыки рельсов 1. При перемещении дефектоскопа в блоке обработки 6, содержащем компьютер с соответствующими контроллерами, обнаруживают рельсовые стыки и привязывают их координаты к рельсовому пути с помощью одометра 8 с абсолютными координатами xi. Нормируют полученные координаты и сравнивают их с матрицей шаблонов стрелок по формуле (1), как было показано выше. Определяют тип стрелочного перевода, фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства.

Таким образом, заявляемый способ может быть реализован и позволяет надежно определить тип стрелочного перевода, положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства косвенным способом.

Источники информации

1. Патент RU 2349480.

2. Патент ЕР 1747422.

3. Патент RU 44624.

4. Патент RU 48506.

5. Марков А.А., Кузнецова Е.А. Дефектоскопия рельсов. Формирование и анализ сигналов. Кн. 2. Расшифровка дефектограмм. - СПб.: Ультра Принт. 2014-332 стр.

6. Патент RU 150721.

7. http://murom-switch.ru/page/10. Каталог продукции Муромского стрелочного завода

Способ определения стрелочных переводов и положения остряков стрелочных переводов, заключающийся в том, что перемещают дефектоскопическое средство по рельсовому пути, зондируя его, сохраняют результаты зондирований в дефектограмме, оценивают их и определяют фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства, отличающийся тем, что при зондированиях обнаруживают рельсовые стыки, при оценке вычисляют относительные расстояния между стыками, сравнивают полученные величины с заранее известной матрицей шаблонов расстояний между стыками, определяют тип стрелочного перевода, а также фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к неразрушающему контролю уложенных в железнодорожный путь железнодорожных рельсов ультразвуковым методом и может быть использовано для обнаружения дефектов в подошвах рельсов в зоне их сварного соединения, выполненного алюминотермитной сваркой методом промежуточного литья.

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.

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 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 железнодорожному строительству и предназначено для периодической проверки усилия прижатия клеммы во время монтажа и эксплуатации. Устройство для измерения усилия прижатия клемм состоит из опоры, силоизмерителя и узла захвата, включающего насадку и шарнирно соединенные с ней подпружиненные лапы узла захвата.

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.

Изобретение относится к измерительным устройствам. Устройство замера горизонтальных усилий между гребнем колеса и головкой рельса при проведении макетных исследований движения подвижного состава по рельсовому пути состоит из макета рельс в виде стальной ленты, креплений, шпал и датчиков.

Изобретение относится к стендовым конструкциям для проведения макетных исследований моделирования динамики движения подвижного состава железнодорожного транспорта в прямых и кривых участках пути.

Изобретение относится к неразрушающему контролю уложенных в железнодорожный путь железнодорожных рельсов ультразвуковым методом и может быть использовано для обнаружения дефектов в подошвах рельсов в зоне их сварного соединения, выполненного алюминотермитной сваркой методом промежуточного литья.

Способ комплексной диагностики рельсов относится к контрольно-измерительным устройствам для проверки состояния железнодорожных путей и может быть использовано при исследовании рельсового пути комплексом средств неразрушающего контроля, в том числе и для обнаружения микротрещин на поверхности катания рельсов.

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.

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.

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 области неразрушающего контроля при реализации ультразвуковых бесконтактных методов дефектоскопии для обнаружения дефектов в рельсах на значительных скоростях сканирования. Устройство электромагнитно-акустического контроля рельсов содержит тестовое колесо с множеством электромагнитно-акустических преобразователей, равномерно размещенных в специальных углублениях в ободе по периметру тестового колеса. Магнитная система электромагнитно-акустических преобразователей выполнена в виде двухосной тележки с размещением соленоидов на осях колесных пар. Соленоиды связаны магнитной цепью с осями колесных пар. Колеса служат полюсами электромагнита и не менее чем одно колесо тележки на каждой рельсовой нити является тестовым, а индукторы электромагнитно-акустических преобразователей закреплены в ободе колеса герметично. В результате повышается эффективность возбуждения ультразвуковых колебаний бесконтактным способом в контролируемом рельсе при значительных скоростях сканирования. 4 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способам и устройствам для идентификации элементов железнодорожного пути, в частности стрелочных переводов, и может быть использовано в компьютеризированных дефектоскопических и путеизмерительных диагностических вагонах, автомотрисах, выполняющих неразрушающий контроль и диагностику рельсового пути с помощью имеющихся мобильных средств. Способ определения стрелочных переводов и положения остряков стрелочных переводов состоит в том, что перемещают дефектоскопическое средство по рельсовому пути, зондируя его, сохраняют результаты зондирований в дефектограмме, оценивают их и определяют фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства. При зондированиях обнаруживают рельсовые стыки, при оценке вычисляют относительные расстояния между стыками, сравнивают полученные величины с заранее известной матрицей шаблонов расстояний между стыками, определяют тип стрелочного перевода, а также фактическое положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения дефектоскопического средства. В результате становится возможным по косвенным признакам надежно определить тип стрелочного перевода, положение остряков стрелочного перевода и текущее направление движения диагностического средства. 3 ил., 3 табл.

Наверх