Способ оценки состояния железнодорожного пути с использованием электронной вычислительной машины (эвм) и измерительных устройств,смонтированых в путеизмерительном вагоне

 

(61) Дополнительное к авт. свил-ву

f22) 3аивлено 140176 (2l) 2315140/29-11 с присое??инением заявки,)??е (23) Приоритет (51) М. КЛ.

Е 01 В 35/12

Государственный комнтет

Совета Министров СССР оо делам изобретений н открытнй (53) УЛК 625.245.95 (088.8) (43) Опубликовано 0508766?оллетень № 29 (45) Лата опубликовании описания 300678 (72) Авторы изобретении

М.Ф. Вериго, Ю.М. ??екотков, Ю.С. Ромен и A.И. Гасанов

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта

Pl) Заявитель (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРО??НОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИ??Ь? (ЭВМ) И ИЗМЕРИТЕЛЬНЬ?Х УСТРОЙСТВ, СМОНТИРОВАННЫХ

В ПУТЕИЗМЕРИТЕЛЬНОМ ВАГОНЕ

Способ оценки состояния железнодорожного пути относится к методам контроля железнодорожного п? ти по данным путеизмерительных вагонов.

Известен способ оценки состояния пути, заключающийся в том, что с помощью измерительных устройств, смонтированных в путеизмерительном вагоне в процессе его движения, при опредеденной скорости измеряют просадки ® рельсовых нитей, перекосы пути, положение пути в поперечном уровне и в плане, ширину рельсовой колеи Pl) .

Этот способ не позволяет оценивать состояние пути по параметрам .взаимодействия пути и подвижного состава.

Известен способ оценки состояния железнодорожного пути с использованием электронной вычислительной машины (ЭВМ) и измерительных устройств, смонтированных в путеиэмерительиом вагоне, заключающийся в том, что в процессе движения вагона при определенной скорости измеряют положение рельсовой колеит просадки рельсовых нитей, положение пути по уровню и в плане, ширину рельсовой колеи, электрические сигналы, пропорциональные ъеличиыам измеряемь?х параметров,, Э0 подают на ЭВМ, предварительно в ЭВМ вводят допуски по каждому параметру, посредством ЭВМ сравнивают величины каждого измеряемого параметра с допустимымн, определяют отступления измеренных величин от допусков и затем для заданной длины контролируемого участка пути подачитывают их количество ?2) .

Существующий способ оценки состояния железнодорожного пути по данным путеиэмерителя имеет недостатки.

Основные из них связаны с тем, что

1) нет возможности оценить воздействие экипажа на путь при скоростях движения, отличных от скорости движения путеиэмерителя;

2) нет возможности дифференцировать воздействие на путь различных типов экипажей (локомотивов, вагонов грузовых, пассажирских, электросекций, автомотрисс) ?

3) нет возможности оценить безопасность движения экипажа по таким параметрам, как коэф4ициент устойчивости рельсошпальной решетки поперечному сдвигу, коэффициент безопасности по вползанию гребня колеса на рельс, динамическая ширина рельсовой состояния пути н процессе контроля его путеиэмерительным нагоном, исходя из воздействия на путь различных колеи и параметрам, характеризующим прочность пути;

4) иет возможности оценить влияние совпадения иа одном месте, по длиие пути asyx и более различных отступлений положения пути от нормы иа динамические параметры движения Ь экипажа.

Целью изобретения является получение более достоверных данных о сос- тоянии железнодорожного пути. цель достигается тем, что перед 39 поездкой в ЭВИ. закладывают математическую модель взаимодействия оценивае мого пути и экипажа при требуемой скорости его движения, одновременно с параметрами положения рельсовой колеи измеряют неровности на рабочей поверхности рельсов, модуль упругости подрельсового основания, по введенным в ЭВИ величинам положения рельсовой колеи, неровностей на рабочей поверхности рельсов, модуля упругости подрельсового основания, а также фактической скорости путеизмерителя в процессе его движения решают системы алгебраических и дифференциальных уравнений упомянутой математической модели, определяют перемещения элементов системы экипаж-путь, напряжения в элементах пути и их изменения во времени, рамные силы,,, силы инерции колесной пары 3 3, верти- @ кальные нагрузки, передаВаемйе на шейки колесных пар Р, 9>, вертикальную Р и горизонтальную g силы от колеса на рельс, а также направляющее усилие колеса У, по полученным 35 данным вычисляют коэффициент устойчивости рельсошпальной решетки попе.речному сдвигу К y a c, коэффици ент безопасности по вполэанию гребня колеса на рельс г, динамическую ши" 4Î рину рельсовой колеи 6,,основные напряжения в кромках подошвы „ и головки 6« рельса, тенэор контактных напряжений рельса ф,» продольные силы, обусловленные угоном пути Г.,щ

Величины параметров К „, g ЬА, он @ог, Фо сравнйвавт с допусками, которые предварительно закладывают в ЭВИ. Ио каждому иэ этих параметров вычислявт величины отступлений от допусков. Определяют места, где требуется устранить неисправности пути или ограничить скорость дви" женки исследуемого типа .экипажа. Определяют предельно воэиожнув скорость для тех мест на иутв, где имевтся от» .ступлеыия рассчитанных параметров K (у 6 @рр йрр 4 р От допусков е даийае об укаваииаис параметрах величинах отстушюеиий их от допусков, пределъео возможной ско- ® рости, а та«же ляписе об измеряемых параметрах положения рельсовой

«оааи и неровностей на рабочей nosepzиости рельсов и модуля упругости аодредьсового основания выдают на 6$ . регистрацию и печать с привязкой к протяженности пути.

На фиг. 1 представлена блок"схема операций автоматической оценки типов экипажей, а также безопасности их движения при различных скоростяху на фиг. 2 -. расчетная схема исследуемого экипажа, например, моторного нагона электропоезда, вид сбоку; на фиг. 3 — необходимо, для расчета информационное поле измеряемых параметров н момент времени 4< н указаны координаты точек лути, например \ ь„ . ь„ — Я л6 аЕ ьЕ измеряемые параметры н которых используют для расчета н момент времени Ф;; на фиг. 4 — необкодимое для расчета информационное поле измеряемых параметрон н момент времени 4 „+, на фнг. 5 — расчетная схема исследуемого экипажа, вид сзади; на фиг. 6 ; схема расположении измерительных устрсйстн путеизмеои-. тельного нагона на пугн по отношеI нию к положению исследуемого экипажа; на фиг. 7 — информационное поле измеряемых параметров н момент времени „.; на фнг. 8 †.-о же в момент времени 1„+, При этом на фнг. 1: 1 — блок измерения координаты прохождения пути путеизмерителем," 2 — блок измерения фактической скорости путеиэмерителя; 3 — блок измерения модуля упругости подрельсоного основания; 4 блок измерения значений параметров положения рельсовой колеи (просадок, ширины колеи, положения пути по уровню и н плане," 5 — блок измерения нерониостей на рабочей поверхности рельсов (нолнообраэного износа, пробуксовин, выбоин, ступенек в стыке, неровностей на боковой грани)у б — блок задания математической модели (системы алгебраических и дифференциальных уравнений) взаимодействия пути и исследуемого типа экипажа на требуемой скорости; 7 — блок задания априорной. информации {констант, коэффициентов, условий, допусков), формул расчета 8 — блок решения алгебраичЕских и дифференциальных уравнений и определения перемещений эле« ментов системы экипаж-путь и их изменение во времениу 9 — блок определения рамных сил У„,сил инерции иеобрессореынык масс 3, Зд, вертикальных нагрузок, передаваемж на шейки колесных пар P P, вертикальной Р и горизонтальной г сил от колеса на рельс, направляющего усилия колеса У, коэффициента устойчивости рельсошпальной решетки по6 1847 и т.n., формул расчета„ математической модели взаимодействия пути и исследуемого типа экипажа. Вводными устройствами могут быть„ например„ пишущая машинка, телетайп, считыватель с перфокарт, перфолент, магнитных лент, карт млм дисков, мабор- Ь ное поле (для ввода ммфориацмм в аналоговый процессор) и т.п.

ЭВМ снабжена устройствами вывода информации: цифровой печатью, графопостроителем, регистраторои на бумаж- 30 ную или магнитную ленту. Даммые е

ЭВМ поступают на звуковую или световую индикацию.

Выходными данными с ЭВМ,являютсяi величины расчетных параметров

Ъ ф, Он ОГ Ч 0) — величины отступлений от допусков по каждому из укаэанных расчетных параметров; — места наличия этих отступлений и места, где требуется устранить не- исправности пути или ограничить скорость движения заданного типа экипажа; — предельно дояустимые скорости движения исследуемого типа экипажа по условию безопасности его движения по пути, имеющему неисправности в пределах контролируемого участка °

На печать дополнительно выводят тип исследуемого экипажа и скорость

его движения, для которой производился расчет. На регистрацию дополнительно выводят измеряемые параметры положения рельсовой колеи, неровности на поверхности катания рельсов и модуль упругости подрельсового основа- З5 ния.

Указанные выходные данные являются результатом автоматической оценки состояния пути и отвечают на вопрос: соответствует ли состояние пути в 40 любоМ его сечении по протяженности контролируеиого участка безопасному движению исследуемого типа экипажа на заданной скорости, например, установленной для контролируемого участка; (5

Кроме того, эти данные могут быть исходной информацией лри принятии решения о выдаче предупреждения на ограничение скорости движения исследуемого типа экипажа по состоянию пути . щ

Эти данные наряду с данными об измеряемых параметрах могут также служить исходной информацией для планирования вида, объемов и места выполнения работ по устранению неисправностей пути ® с делью приведения его в состояние, обеспечивающее безопасное и плавное движение обращакщмхся ло нему экипажей с установленной скоростью. Этм данные могут быть использованы для оценки работ по текущему содержанию путя. Расчетные параметры наряду с измеряемыми могут являться основной исходной информацией для анализа и прогнозирования развития неислравноствй пути и причин, их вызывающих. 65

6 8

И, наконец, расчетные параметры и параметры, характернзукщие конструкцию пути и экипажа, могут быть использованы в исследовательских целях, например, для оценки новых конструкций лутм и подвижного состава.

Математическая модель взаимодействия пути и исследуемого типа экипажа представляет собой систему дифференциальных уравнений, описывающих движение экипажа в вертикально-продольной плоскости, в направлении поперечных осей, а также поворота кузова и тележек относительно вертикальных и продольных осей.

Эти уравнения, в зависимости от моделмрования вида движения элементов исследуемого экипажа в той или иной плоскости, связывают их линейные или угловые перемещения, параметры обрессоренных и необрессоренных элементов экипажа (мх вес и массу, моменты инерции, величины жесткости надбуксового подвешивания, величины демп- фирования, расстояние между кругами катания, конусность бандажей и радиус колеса, расстояния между буксовыми рессорами, устроиствами демпфирования, базу тележки и кузова, возвышение центра тяжести надрессорного строения и обрессоренных масс тележки), параметры пути (его инерционные, упругие и диссипативные свойства), параметры рельсовой колеи (ширину колеи, положение пути в продоль ном профиле, в плане и ло уровню), неровности рабочей поверхности катания рельсов (волнообразный износ, пробуксовины, выбоины, ступеньки в стыках, неровности боковой поверхности) . решением системы дифференциальных уравнений при заданных начальных условиях, известных параметров исследуемого экипажа и контролируемого пути являются колебания подпрыгивания, галопирования, относа, боковой качки и влияния экипажа, а также перемещений пути.

Связь параметров, входящих в систему дифференциальных уравнений движения исследуемого экипажа, и порядок нх решения (выполнения вычислительных операций) задают программныи (для цифрового процессора ЭВМ) млм схемным путем (для аналогового про« цессора ЭВМ) .

Учет скорости движения экипажа, для которой рассчитывают колебания элементов экипажа и пути, осуществляется соответствуащимм коэффициентами при членах, входящих в систему дифференциальных уравнений движения экипажа. Для членов уравнений со второй производной коэффициент равен отношению квадрата скорости, для которой вычисляются колебания элементов экипажа и пути, к квадрату ско618476 рости, при которой были выполнены измерения путеизмерительным вагоном.

Для членов уравнений с первой производной коэффициент равен отношению этих скоростей.

Для автоматизации решения системы дифференциальных уравнений заранее, т.е. до начала поездок, вводят априорные данные об исследуемом типе экипажа и пути контролируемого участка.

К- априорной информации об экипа- Io же относятся: вес и масса обрессоренных и необрессоренных элементов, моменты инерции обрессоренных масс тележки и кузова, поперечная,продоль ная, вертикальная жесткость надбук- )5 сового подвешивания и гасителей колебаний, вертикальное и горизонтальное демпфирование надбуксового и кузовного подвешивания, расстояние между кругами катания,конусность бан-,р дажей и радиус колеса, расстояния между буксовыми рессорами и устройствами демпфирования, база тележки и кузова, возвьааение центра тяжести надрессорного строения и обрессоренных ц масс тележки.

К априорной информации о пути относятся данные о его инерционных, упругих и диссипативных свойствах.

Заранее задают скорость движения исследуемого типа экипажа, для которой выполняетса расчет его взаимодействия с путем. При эксплуатации за такую скорость следует принимать скорость, установленную для контролируемого участка.

Переменными параметрами, которые вводят в систему расчета в процессе движения путеизмерительного вагона, являются: скорость его движения, вертикальная траектория центра каждо-4О го колеса исследуемого экипажа, ширина рельсовой колеи, положение пути по уровню и в плане, неровности на рабочей поверхности. катания рельсов (волнообраэный износ, нробуксовины, 45 выбоины, ступеньки в стыках, неровности на боковой грани), модуль упругости подрельсового основания.

Вертикальные траектории центров колес зависят от конфигурации Е) неровностей пути в вертикальной гапоскости и с достаточной для практики точностью повторяют их. Измерив ординаты этих неровностей, можно получить вертикальную траекторию центра колеса исследуемого типа экипажа.

Измерение неровностей пути в вертикальной плоскости можно осуществлять различнющ известными способами и устройствами. Такими устройст" ® вами, например, являются устройства ® для измерения просадок пути на короткой базе (базе ходовой тележки), иа длинной базе (базе вагона) или устройства, ироквводящив измерение неровностей от абсолютной базы ото

1О счета (например,.создаваемой гироскопом). Известны устройства, позволяющие измерять ускорение вертикального перемещения буксового колеса путеизмерительного вагона по неровности и путем двойного интегрирования величины ускорения получать траекторию движения буксового узла колеса или даже центра колеса при учете соответствующим коэффициентом расположения буксового узла по отноше" нию к его центру.

Для определения положения пути в плане, т.е. в горизонтальной плоскости, известны ус ройства измерения стрел изгиба или устроиства, при по.мощи которых фиксируется угол, обра зованный осью ходовой тележки и рамой вагона. Известны устройства, позволяющие определять кривизну пути посредством вычисления отношения горизонтального ускорения буксы к квадрату скорости движения вагона.

Согласно изобретению более целесообразным является измерение просадок пути в вертикальной плоскости и неровностей пути в плане от абсолют ной базы отсчета. В случае примене« ния измерительных устройств с короткими базами, особенно. когда базы измерения меньше длин неровностей, необходимо данные измерения приводить к абсолютной базе отсчета.

Измерения ширины рельсовой колеи и положение, пути по уровню выполняются известными устройствами, которыми снабжаются путеиэмерительные вагоны. Измерение скорости.движения путеизмерителя осуществляется также известными устройствами, например, посредством тахогенератора. Измерения геометрических неровностей на рабочей поверхности рельса, а также модуля упругости подрельсового основания выполняются соответствукщими устройствами, смонтированными на путвизме рителе.

Ввод измеряемых параметров от устройств путеиэмерителя в ЭВИ осуществляют через интервалы времени, которые необходиьы для выполнения всех вычислительных операций, связанных с решением алгебраических и дифференциальных уравнений для одного положения исследуемого экипажа на пути.

Так, например, если исследуемый экипаж занимает положение на пути согласно фиг. 2, при котором в систему расчета вводят вертикальные еровности .н, 2, ) 2,) 22,то к моменту ввода этих неровностей устройство путеизмерителъного вагона должно зафиксировать ординату неровности ) и запомнить с помощью соответствую2ß щего устройства ЭВИ ординаты l, 92 . )„2,зафиксированные в предыдущие моменты измерения. То же самое можно сказать о.горизонтальных неровносб18476

+2ж„(zy,. Ч;;) о () о для )з;, (<6 .!

v» ъс i.

)2 и тях ««. з7«, «2, зя7, величинах, хаРактеризующих положение пути по уро ю И««, Иг«, «г, Й7я и ширине

В качестве примера приведем

;связь параметров, входящих в систему дифференциальных уравнений, описывающих колебания подпрыгивания (1) и относа .(2) исследуемого моторного вагона электропоезда, имеккцего двухступенчатое подвешивание.

2 mi+2Ж . Е(2-2г)2)Ь --2-)»((2-i;) 0

7 f4

i(21 (i - 2«)+, т«хтчt,j

+22 „фЕ(1 -Z;)+23 (1; 2(()2«)

«24 у .. ч

-ф(, 1,.„.2Р„+(1,.; г;(-()((,-ч(1+ 2 () „-2(-(1„- j,, ) » ги,„(1,;.— 1,.-(-() 1,«,) г —,222 i, +2Ж„(Л -,(-(-«) В(+ИХ!г2Ж„Е(А

-Л ..-22 Х.)+22 — 2(1 -Л(1) Хх 22) ч г.

Й т «лт Ч «г

-р - pjZ — г«--х.)2о

26 2 26

v 2 2

2 - гт) ) А+2Ж 2 (A-A>- 2(Х)« 2)Ъ вЂ” «-ЕИХт «„ матч «., г

- il - «««t )- — Р Е Х 2 Е

Ч«2 ф „Л.„ 2Ж„„М "-Х -(- )) ВУ. *Х

@я«("г«)1(г«1 .«=S,7; «= 7; у -. номер тележки @— номер колесной пары в « -ой тележке.

В уравнениях .(1) и (2) приняты следуняцие обозначейияг перемещения кузо- . ва исследуемого экипажа поперек — Я

50, .вертикально — 2-, угловые повороты кузова относительно продольной оси поперечной.оси — Ч, вертикальной оси - У; перемещение и.угловые повороты рам ходовых тележе — il т, Zт, Чт, V, где:

Т а- 1,2 соответственно для первой и второй тележек, перемещение и поворот колесных пар - Л „, Е „, Ч „.,;

ТК,® 1,2 соответствует номеру тележки и расположению колесной пары; .М,м. — соответственно, масса кузова и тележки«

Pzz,P — соответственно, вертикальное демпфирование в надбуксовом и кузовном подвешивании« 65 12 гт — горизонтальное демпфирование перемещений тележки относительно кузова;

Ж ))(„- соответственно, вертикальная и горизонтальная жесткость кузовного подвешивания«

Ж „,Жх„- соответственно, вертикальная н поперечная жесткость надбуксового подвешивания;

Ж „,Ж > — соответственно, жесткость пути в вертикальной плоскости под колесом н рельса по головке« P — вес кузова (брутто) l

)гт — вес обРессоРенной части те« лежки«

7„ - вес колесной пары с буксами и неподрессоренными элементами экипажной части« р т — статическая нагрузка на колесо;

6 — зазор в колее на сторону под данной колесной парой«

S„ — расстояние межцу кругами катания« 4<„ — разность высот рельсовых нитей под соответствукгцими колесными парами« г)„; — ординаты вертикальным неровностей рельсовых нитей под соот- . ветствукгцими колесными парами;

ЕВт — база тележки)

Я6 — база кузовૠ— возвышение центра тяжести надрессорнаго строения над центром колебаний; — возвышение центра тяжести обрессоренных масс тележки над плоскостью осей колесных пар; — поперечное смещение колес-, ной пары относительно средней линии рельсовой колеи;

Че — скорость движения путеизме.рительного вагона ;

V« — скорость движения исследуемого экипажа; (I - скорость относительного .смещения поверхностей контакта для колесной пары тележки экипажау

Хг; — коэфФициент, являккцийся линейной функцией относительной скости проскальзывания«

Коэффициент устойчивости попереч-ному сдвигу рельсошпальной решетки вычисляют по известной .формуле, где Y> — рамная сила, Р® — статическая нагрузка от оси колесной пары на рельс.

Рамная сила определяется на основе решения дифференциальных уравнений поперечных колебаний ггсследуемого типа экипажа. Статическая нагруз13 61 ка от оси рельс является постоянной для исследуемого типа экипажа и принимается равной общему весу экипажа, деленному на число его колес. Статическая нагрузка является априорной информацией.

Коэффициент безопасности по вползанию гребня колеса на рельс вычисляют по известной формуле; (+ —

76

14 рельса при движении исследуемого типа экипажа на заданной скорости, определяют на основе решения дифференциальных уравнений поперечных колебаний исследуемого экипажа.

Вертикальная сила, передаваемая от колеса исследуемого типа экипажа рельсу, определяется как совокупность вертикальных динамических сил, возникающих при движении экипажа, и статической нагрузки Р

В .совокупность вертикальных динамических сил входят силы, вызванные колебанием исследуемого экипажа на рессорах (P ), длинными (P„„ ) неровностями пути, силы ине(акции йеобрессоренных масс, вызванных изолированными плавными (Р„„„) или непрерывными (Р„„„ ) неровностями на колесе.

Вертикальную силу, передаваемую от колеса рельсу, можно. определить по формуле: — при коротких неровностях пути ( или при длинных неровностях пути

Ц" А. МЬ,, (Э+9,И (P-М)

5-(l R)gtg(f3&)+@3

Р, МЪ;(b,)tg lP- )) 15

В этих выражениях приняты следую- ® щие обозначения:

Р - вертикальная нагрузка, передаваемая иа шейку колесной пары со стороны набегака его на рельс колеса;

Р„ вертикальная нагрузка на 25 другую шейку той же колесной пары;

) и †.соответственно радиусы шейки колесной пары и колеса;

8 -.. расстояние от точки контак:та гребня колеса с рельсом до круга ЗО катания другого колеса; ,01@ Р— коэффициент трения скольжения гребня по рельсу угол между образующей

Поверхности гребия и горизонтальной З5 плоскостью; б„, Ь - расстояния. oT To%KM KoHTBK та гребня колеса с рельсом соответственно да сил Р„ и Р2,. ..J< — вертикальная сила инерции О колеса, Набегакщего на рельс; 2 вертикальная сила инерции другого колеса той же колесной пары;

- горизонтальное ускорение

Набегающей колесной пары1

@ - вес колесной пары; ф, †. ускорение силы тяжести)

,. — рамная сила.

Величины pÄ pÄÄ,З„Э - являются. переменными для каждого момента движения исследуемого типа экипажа.

Величины, R, S,М,)о, b„ ti,g,(| отно.сятся ic:ànðèîðaoé информации..

Величины Р и р определяются на. основе решения дифференциальных уравнений, описывакщих колебания исследуемого экипажа в вертикально-про- . ,:,дольной плоскости.

Величины 4„ g и 3 могут определяться либо на основе решения дифференциальных уравнений, характеризую- 60 щих взаимодействие необрессоренных масс исследуемого экипажа с рельсом, либо по известным формулам.

Динамическую ширину рельсовой колеи 8*, вызванную боковым отжатием

Р=P+P +Р +25

P Htl Л ИНМ Ф

В этих формулах вероятность влияния сил, вызванных непрерывной и изолированной неровностями на колесе, оценивается средними квадратическими отклонениями 3„„„ и . „„„. Коэффициентами Кв и - Кз соответственно учитывается удельйый вес колес, имеющих изолированные и -непрерывные не- ровности. Величины коэффициентов K я и К определяются на основе промеров колес исследуемых типов экипажей. Они задаются заранее.

Величины средних квадратических отклонений З „„„ и S определяют по известным формулам; Они являются априорной информацией..

:Величины Р и Р„ или Р„ определяют расчетным путем прн двйжении путеизмерителя, à P — задают.

S y

Боковое давление Y колеса на рельс и направляющее усилие колеса Y onределяют посредством решения дифференциальных уравнений поперечных колебанин исследуемого экипажа.

Основные напряжения, т.е. напряжения, вызванные изгибом и.кручением рельса, в кромках подошвы 6 „ è головке (» „ вычисляют по рассчитан- ным вертикалЬным давлениям колес Qp, передаваемым рельсам, с учетом рас стояния х, от местонахождения колеса ходовой тележки исследуемого экипажа до сечения, в котором определяются >о, +or а также 17Q данным, характеризующим конструкцию контроли- руемого пути и его элементов. K ux числу относятся коэффициент относи" тельной жесткости пути и рельса К, момент сопротивления рельса Ч, модуль упругости подрельсового основания О.

6184

Информация о величинах XP а модуле упругости 0 является текущей, а о величинах Х,Ф, — априорной . Величина K определяется расчетным Аутем.

Посколъку величины М/, К, Ц зависят от конкретной конструкции верхнего строения пути, то все разновидности этих конструкций на контролируемом участке пути задаются-. Величина Ю задается с учетом вертикаль° ного износа релъса. В

Контактов напряжения фр определяют в прямьпс участках, исхода из данных о действии динамических вертикальных сил, приложенных к рельсу, и вызванных короткими неровностями на рель-15 се, Р„, а в кривых участках, исходя из данных о действии направляющих усилий колес 1 укаэанные денные составляют текуцую информацию. Для расчета величин30

qoHñAîëüýyåòñß также апРиоРнаЯ информация.

Операция сравнения основана на логика-арифметическом анализе величин рассчитанных параметров с. заданными допусками.

Сравнению подлежат — коэффициент устойчивости рельсошпальной решетки поперечному сдвмгу Км n.c.

"мс. "ыс ф .

- коэффициент безопасности по вполэанию гребня колеса на рельс

q >4; — динамическая ширина рельсовой колеи

В,<(Б.,) — основные напряжения в кромках подошвы и головки релъса 40

6<ря (боя1,". о (ог1

-аконтактные напряженка в рельсах

М .1

Допуски f,,nc,1, (бьак3,láonÖ, 1,fqg являются априорной информацией. Последнее также относится и к коэффициенту безопасности g. В принятых обозначениях (Ь,„е„) является предельной величиной шмрййы колеи.

В резулътате операции сравнения вычисляют величины отступлений от принятых допусков по каждому сравни» ваемому параметру. Величина отступле нмя представляет собой разность фактмческо» (рассчитанной) к допустимой велмчян.

Поскольку в каждом расчетном се- ® чекам аута осуществлаетса привязка к его протаженкости посредством датчика пройденного пути, то координаты месторасполаженка отступлений сравааваеаас параметров от допусков за- 65

76 16

I поминают, Координаты месторасположения отступлений характеризуют места, где требуется устранить неисправности пути или ограничить скорость дви-. жения исследуемого типа экипажа по сравнению с заданной для расчета.

Операция определения предельно возможной скорости движения исследуемого типа экипажа выполняется для тех мест на пути, где имеются отступления рассчитанных параметров K„ 64 (5он. аког. яро от д< пусков пРЙ наличии неисправностей пути.

Выполнение операции осуществляется путем вычислений. Алгоритмы этих вычислений могут быть различными.

Назовем два из них. Согласно первому варианту выполняют расчеты, как это было указано выше, для различных заданных скоростей движения м сследуемого типа экипажа и сравнивают полученные величины расчетных параметров с допустимыми. Выбирают ту скорость движения, которая имеет наименьшее отклонение от установленной для контролируемого участка и прн которой величины расчетных параметров укладываются в допуски.

Во втором случае математические зависимости по определению парамет-

Роs v.n c.е )i Ьд, (>on +or $o допол няют ограничениями, выРажающими допуски на эти параметры. Смстему уравнений с заданными ограничениями решают совместно относительно искомой скорости движения. Прн этом можно" задать критерий оптимальности, например, характеризующий минимальное уклонение от скорости, установленной для контролируемого участка пути.

Способ оценки состояния пути заключается в следующем. В какой-то момент времени 1, устройства измерения параметров пути путеиэмерительного вагона находятся в точках с координатами пути (фиг. 3),1+ " . н

1 + -Д- . Факт нахождения устройств измерения над указанными координатами фиксируется датчиком пути, котоpaaR подает команду на автоматическое измерение параметров положения рельсовой колеиг просадок нагруженной левой и правой рельсовых нитей )„<я, положение пути по уровню 9, положение пути в плане каждой ненагружен-. ной релъсовой нити 3 „1 и ширины рельсовой колеи 8; йараметров неровности рабочей поверхности каждого рельса — волнообразного износа, пробуксовки, выбоин, ступенек в стыках, неровностей на боковой грани, А >,, модуля упругости подрельсового осно

«анка И„, В этот же момент времени по команде от датчика пути измеряется пос,редством соответствующего датчика

;фактическая скорость Vo. Значения каждого мэ измеряемых параметров представляются в виде проморцмональ

618476

18 ного электрического сигнала. Измеренные данные s точке поступают непосредственно на входы ЭВМ или через преобразовательные устройства, обеспечивающие сопряжение вводов ЭВМ с измерительными устройствами. Одновременно по команде от датчика пути эти данные поступают в специальную память

ЭВМ с целью хранения для последующих циклов оценки. состояния пути.

По команде от датчика пути из памяти ЭВМ вызываются значения Пщя),lp(p) 30 и S, ранее измеренные в точке (, а также все ранее измеренные параметры: иA(ll) ),цд), Й,П„,„, э„,„,5 в точках!

4- И-, — й- 1

hC ьЕ ье Значения этих параметров постугают в процессоры ЭВМ. 20

По этой же команде от датчика пути с устройств ввода в ЭВМ поступает априорная информация. Объем и номенклатура априорной информации определяются типом исследуемого экипажа и типом конструкции пути оцениваемого участка. Априорная информация задается до начала текущего цикла оценки.

Математическая модель взаимодействия исследуемого типа экипажа и пути на заданной скорости движения задается до начала всех циклов оценки, т.е. до начала контрольной поездки путеизмерителя.

После ввода всех исходных данных посредством ЭВМ решают систему З5 алгебраических и дифференциальных уравнений, связывающих эти данные, и определяют перемещения элементов системы экипаж-путь, напряжения в элементах пути и их изменения so вре-40 мени.Путем вычислений определяют также рамные силы, передаваемые каждой колесной парой раме тележки исследуемого экипажа, силы инерции каждой колесной пары по левому и правому. колесу 3<, J, вертикальные нагрузки, передаваемые на шейки каждой колесной пары Р„, Р, вертикальные P и горизонтальные У силы, передаваемые рельсу от каждого колеса, а также я0 направляющие усилия каждого колеса Y.

На основе этих данных затем определяют коэффициент устойчивости рельсошпальной решетки поперечному сдвигу

К „ под каждой колесной парой, коэффициент безопасности по вползанию гребня колеса на рельс ), динамическую ширину рельсовой нити S* под каждой колесной парой, основнйе напряжения в кромках подошвы О;,„ и головки 6© рельса под каждым коле- 60 сом, тенэор контактных напряжений фо под каждым колесом, продольные силы, обусловленные угоном пути, F.

Затем расчетные параметры К „ д

Ч,Sh,Ôð„,eo м + сравнивают с дойус- 66 ками и определяют величины отступле,ний от допусков. Эти операции выпол няют также посредством ЭВМ. Те места, где обнаружились отступления от допусков, фиксируются ЭВМ. Места наличия отступлений указывают на то, что здесь требуется устранить неисправности пути или ограничить скорость движения поездов. После этого посредством ЭВМ определяют предельно возможную скорость для тех мест на пути, где имеются вышеуказанные отступления ° Если расчетные параметры находятся в пределах допусков, то операция по определению предельно возможной скорости не выполняется.

;Данные о параметрах К „ ),Sh,,G б

МЛЗC 1 У *1 од о, о, величинах отступлений их от допусков, предельно возможной скорости, а также данные об измеряемых параметрах положения рельсовой колеи, неровностей на рабочей поверхности рельсов и модуле упругости подрельсового основания вьщаают на печать и регистрацию с привязкой к протяженности пути. Иа .этом один цикл оценки состояния пути заканчивается. При наезде измерительной колесной пары в момент времени „ +< на точку пути с координатой

1+ начинается второй цикл оценки состояния пути. Иа втором цикле координатами измеряемых параметров являются 1 w j (+ — +1,1+++< (фиг.4).

В расчетную схему их информационного поля (+43 †.(1--Д-+1) вводят измеряемые параметрь с ксординатами

1+ 1 — +1 4- — " Ф1 j- — """ .a л6 дг (фиг. 2) и затем начинают вычислительные операции.

При наезде на .точку с координатой (2 начинается третий цикл и т.д.

Формула изобретени я

Способ оценки состояния железнодорожного пути с использованием электронной вычислительной машины (ЭВМ) и измерительных устройств, смонтированных в путеизмерительном вагоне, заключающийся в том, что в процессе движения вагона при определенной скорости измеряют положение рельсовой колеи: просадки рельсовых нитей, положение пути по уровню и в плане, ширину рельсовой колеи, электрические сигналы, пропорциональные величинам измеряемых параметров, подают на ЭВМ, предварительно в ЭВМ вводят допуски .по каждому параметру, посредством ЭВМ сравнивают величины каждого измеряемого параметра с д. 1устимыми, определяют отступления измеренных величин от допусков и затем для заданной длины контролируемого участка пути подсчитывают их количество, о та и чающий с я тем, что, с целью получения более достоверных

618476 20 рельсововой колеи S>, основные напряг жения в кромках подошвы < и головки 6c,r рельса, теизор контактных напряжений рельса фо,продольные силы, обусловленные угоном пути, F, величины параметров К,д. > 1 бд Gî„eñ„y сравнивают с допускамй, которые предварительно закладывают в ЭВМ, по каждому из этих параметров вычисляют величины отступлений от допусков, определяют места наличия этих отступле-.

10 ний, а также места, где.требуется устранить неисправности пути или ограничить скорость движения исслейуемо го типа экипажа, затем определяют предельно возможную скорость для тех

15 мест на пути, где имеются отступления рассчитанных параметщ>в Куя .i 9, S*i pq

6,9 от допусков, выводят эти даннйе и данные об отступлениях рассчитанных параметров, а также измеряемых параметров на регистрацию и печать с привязкой к протяженности пути..

19 данных о состоянии пути, перед поездкой закладывают в ЭВИ математическую модель взаимодействия оцениваемого пути и экипажа при требуемой скорости его движения, одновременно с параметрами положения релъсовой колеи измеряют неровности на рабочей поверхности релъса и модуль упругости подрель. сового основания, по введенным в ЭВИ величинам положения рельсовой колеи, неровностей на рабочей поверхности рельсов модуля упругости подрелъсового основания, а также фактической скорости путеизмерителя в процессе его движения решают системы алгебраических и дифференциальных уравнений упомянутой математической модели, определяют перемещения элементов систевею экипаж-путь, напряжения в эле ментах пути и их изменения во времени, рамные силы, У„, силы инерции колесной пары 3,, Д,вертикальные наг рузки, передаваемые на шейки колесных пар P Р, веРтикальную P и гори зонтальную Ч силы от колеса на Источники информации, принятые рельс, а также направляющее усилие во внимание при экспертИзе: колеса У, по полученным данным вы- 1. Способ контроля и измерения числяют коэффициент устойчивости параметров положенИя рельсовых нирельсошпальной решетки поперечному. тей, патент ГДР В 80932, сдвигу К „, коэффициент безопас- кл. 19а 29/38, 1970;. ности по вползанню гребня колеса 2. Оценка пути 5< помощью ЭВИ

У на рельс Ч . динамическую ширину 1971, 9 10, с. 28

Составитель Н. Прыткова рещактор И, Ахмедова Техрел Э.Чужих КорректоР И.Гокси

Зааз 42ИУМ Тираж 670 Подиисное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35 Ра чаская наб. д. 4 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул . ПРоектная, 4