Устройство для измерения продольных перемещений рельсовой плети железнодорожного пути

 

Изобретение предназначено для измерения продольных перемещений рельсовой плети железнодорожного пути при его текущем ремонте. На транспортном средстве установлены бесконтактные датчики для обнаружения метки на рельсовой плети и бесконтактный датчик для обнаружения метки на репере. Бесконтактные датчики для обнаружения метки на рельсовой плети разнесены вдоль транспортного средства и соединены с регистрирующим устройством через соответствующие счетчики импульсов и вычислительное устройство. Бесконтактный датчик для обнаружения метки на репере соединен с регистрирующим устройством через счетчик импульсов и вычислительное устройство. К соответствующим входам счетчиков импульсов подключен генератор импульсов. Технический результат - повышение точности измерения. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения продольных перемещений участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути и может быть использовано при его текущем содержании для определения величин смещений участков рельсовых плетей в продольном направлении пути относительно реперов.

Известно устройство для определения продольных перемещений участков рельсовой плети железнодорожного пути, содержащее опорное сопротивление, выполненное в виде отрезка рельса и закрепляемое на измеряемом участке рельсовой плети с возможностью свободного изменения своих линейных размеров, при этом опорное сопротивление последовательно подключено к измеряемому участку рельсовой плети и источнику электрического тока и включено в двойной измерительный мост с фиксирующим прибором (SU 1710640 A1, E 01 В 35/00, 07.02.92 г.).

Данное устройство не перемещается вдоль пути и для определения продольных перемещений других участков рельсовых плетей необходимо либо последовательно переносить и устанавливать это устройство на эти участки, либо монтировать несколько таких устройств вдоль рельсовых плетей, что снижает производительность работ по контролю за перемещениями участков рельсовых плетей. Кроме этого для работы этого устройства необходимо соблюдение высоких требований к качеству электрического контакта устройства с рельсовой плетью, учет влияния на показания устройства электромагнитных полей (наводки от контактного провода) и токов, протекающих в рельсовой плети (тяговый ток и тики СЦБ).

Известно устройство для измерения продольных перемещений рельсов железнодорожного пути, содержащее транспортное средство и установленные на нем бесконтактный датчик наличия клеммно-болтового соединения, датчик наличия стыкового соединения рельсов, датчик пути, подключенные к регистратору диодным мостом и пороговым устройством (SU 1786220 A1, E 01 В 35/00, 07.01.93 г.).

В процессе измерения определяется расстояние между стыками рельсовых плетей и ближайшими к соответствующему стыку клеммно-болтовыми соединениями плетей с подрельсовым основанием. При помощи устройства определяют смещение концевых участков рельсовых плетей, при этом не могут быть определены смещения в продольном направлении пути средних участков рельсовых плетей. В данном случае клеммно-болтовое соединение является меткой на репере ("маячной" шпале), относительно которой определяется смещение концевого участка плети, а стык можно принять за метку на рельсовой плети.

Кроме этого, это устройство обладает рядом других недостатков, а именно: клемма жестко соединена с рельсом, поэтому подвержена перемещению вместе с ним при перемещении шпалы в балласте, низкая точность измерений из-за проскальзывания датчика пути по рельсу, возможны погрешности при измерении из-за отсутствия зазора в стыке рельсовых плетей, необходим учет влияния на показания устройства электромагнитных полей (наводки от контактного провода) и токов, протекающих в рельсовой плети (тяговый ток и тики СЦБ).

Техническим результатом изобретения является измерение продольных подвижек участков рельсовой плети (протяженность участка, например, 100 м между реперами) по всей ее длине, повышение точности измерения подвижек участков рельсовой плети, сокращение времени на измерение.

Для достижения этого технического результата устройство для измерения продольных перемещений рельсовой плети железнодорожного пути, содержащее транспортное средство, установленные на нем бесконтактный датчик для обнаружения метки на рельсовой плети и бесконтактный датчик для обнаружения метки на репере, соединенные с регистрирующим устройством, снабжено установленными на транспортном средстве вторым бесконтактным датчиком для обнаружения метки на рельсовой плети для исключения датчика пути, счетчиками импульсов, генератором тактовой частоты и вычислительным устройством, при этом бесконтактные датчики для обнаружения метки на рельсовой плети разнесены вдоль транспортного средства на фиксированное расстояние и соединены с регистрирующим устройством через соответствующие счетчики импульсов и вычислительное устройство, а бесконтактный датчик для обнаружения метки на репере соединен с регистрирующим устройством через счетчик импульсов, один из входов которого соединен с выходом первого по направлению движения транспортного средства датчика для обнаружения метки на рельсовой плети, и вычислительное устройство, причем упомянутый генератор подключен к соответствующим входам счетчиков импульсов.

На фиг. 1 изображена схема устройства для измерения продольных перемещений рельсовой плети железнодорожного пути. На фиг. 2 - схема расположения датчиков этого устройства относительно меток на рельсовой плети и репере.

При эксплуатации бесстыкового пути могут происходить подвижки отдельных участков рельсовых плетей вследствие перераспределения напряжений в них как по величине, так и по знаку, при этом концевые участки плетей могут быть неподвижны. Изменение напряженного состояния бесстыкового пути можно определять по изменению расстояний между меткой на рельсовой плети и меткой на репере в каждом контрольном сечении. Метки на рельсовой плети выполняются, например, поперечными полосами, наносимыми светлой масляной краской на верхнюю часть подошвы рельсовых плетей, метки на репере выполняются, например, поперечными полосами, наносимыми светлой масляной краской на подкладку "маячной" шпалы. Сразу после укладки рельсовых плетей на них наносят упомянутые метки таким образом, чтобы метка на рельсовой плети и метка на подкладке находились на одной линии. В качестве репера могут быть использованы "маячные" шпалы (например, шпалы, расположенные напротив пикетного столбика), опоры контактной сети, искусственные сооружения, специально врытые в грунт столбики, отрезки труб и другие неподвижные сооружения около пути.

Устройство "маячных" шпал необходимо выполнять в соответствии с ТУ-2000. Клеммы должны быть сточены (или под клеммы помещается специальная шайба) так, чтобы их внутренняя грань не касалась подошвы рельсовой плети. Резиновые подрельсовые прокладки должны быть заменены на прокладки с низким коэффициентом трения, например, полиэтиленовые, то есть, чтобы "маячная" шпала не препятствовала продольному перемещению рельсовой плети.

Устройство для измерения продольных перемещений рельсовой плети бесстыкового железнодорожного пути содержит бесконтактные оптические датчики 1, 2 и 3, установленные на балке тележки или на раме железнодорожного транспортного средства, например, вагона-путеизмерителя, и подключенные к соответствующим входам формирователя 4 импульсов. Датчик 1 расположен первым по направлению рабочего движения вагона-путеизмерителя. Датчики 1 и 2 разнесены вдоль вагона-путеизмерителя и расположены на фиксированном расстоянии d друг от друга в одной плоскости. Датчики 1 и 2 предназначены для обнаружения метки на рельсовой плети и направлены на верхнюю часть подошвы рельсовой плети, а датчик 3 предназначен для обнаружения метки на репере и направлен, например, на подкладку "маячной" шпалы.

Соответствующие выходы формирователя 4 импульсов соединены со входами счетчиков 6 и/или 7 импульсов. К другим входам счетчиков 6 и 7 импульсов подключен генератор 5 тактовой частоты. На счетчик 6 импульсов поступают импульсы от датчиков 1 и 3 и генератора 5, а на счетчик 7 - от датчиков 1 и 2 и генератора 5. Выходы счетчиков 6 и 7 импульсов подключены к входам вычислительного устройства 8, выход которого соединен с регистрирующим устройством, включающим в себя монитор 9 и блок 10 памяти.

Формирователь 4 импульсов, счетчики 6 и 7 импульсов, генератор 5 тактовой частоты, вычислительное устройство 8 и регистрирующее устройство (монитор 9 и блок 10 памяти) смонтированы на вагоне-путеизмерителе.

При движении вагона- путеизмерителя датчик 1 обнаруживает метку на верхней части подошвы рельсовой плети и подает сигнал на формирователь 4 импульсов, затем датчик 3 обнаруживает метку на репере (на подкладке "маячной" шпалы) и подает сигнал на формирователь 4 импульсов, после чего ту же метку на верхней части подошвы рельсовой плети обнаруживает датчик 2 и подает сигнал на формирователь 4 импульсов.

Обнаружение меток датчиками 1, 2 и 3 производится следующим образом. Лазерный светодиод каждого датчика облучает исследуемую поверхность (верхнюю часть подошвы рельсовой плети или подкладку "маячной" шпалы), фотодиод этого же датчика принимает отраженный от исследуемой (облученной) поверхности оптический сигнал и формирует на выходе определенный уровень электрического сигнала. Уровень электрического сигнала на выходе датчика зависит от отражательной способности исследуемой поверхности (чем она светлее, тем уровень сигнала выше). Таким образом, при движении датчика над светлой меткой на рельсовой плети и на репере на выходе датчика получаем электрический импульс.

Выполнение датчиков 1, 2 и 3 оптическими является одним из возможных вариантов их выполнения. В случае выполнения датчиков 1, 2 и 3, например, магнитными метки на рельсовые плети и реперы наносят с использованием соответствующих способов, обеспечивающих считывание их этими датчиками.

С формирователя 4 импульсы требуемой формы приходят на счетчики 6 и 7 импульсов, куда подается и тактовая частота генератора 5. Счетчик 7 определяет число импульсов генератора 5 за интервал времени между импульсами от датчика 1 и 2. Счетчик 6 определяет число импульсов генератора 5 за интервал времени между импульсами от датчика 1 и 3. Устройство 8 производит вычисление величины, равной расстоянию S (фиг. 2), путем умножения известного расстояния d на отношение числа импульсов со счетчика 6 к числу импульсов со счетчика 7. Величина S это расстояние между меткой на верхней части подошвы рельсовой плети и меткой на репере (на подкладке "маячной" шпалы). На данное расстояние S участок рельсовой плети сместился с момента укладки рельсовой плети или с момента предыдущего замера положения участков рельсовой плети. Это значение подвижки участка рельсовой плети с вычислительного устройства 8 выводится на монитор 9 и заносится в блок 10 памяти.

Вместо формирователя 4 импульсов могут быть использованы аналого- цифровые преобразователи на входах счетчиков 6 и 7 импульсов, при этом выход датчика 1 соединяют с соответствующими входами счетчиков 6 и 7 импульсов, выход датчика 3 соединяют с соответствующим входом счетчика 6 импульсов, а выход датчика 2 соединяют с соответствующим входом счетчика 7 импульсов.

Устройство обеспечивает измерение величин продольных подвижек участков рельсовой плети относительно неподвижных реперов, расположенных вдоль железнодорожного пути на определенном расстоянии друг от друга, с большой точностью и небольшими затратами времени на это, что дает возможность оперативного контроля за напряженным состоянием рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути.

Высокая точность и производительность достигаются за счет применения полностью бесконтактной системы измерения. Применение двух датчиков, расположенных на фиксированном расстоянии d друг от друга, для определения метки на рельсовой плети позволяет отказаться от механического датчика пути, что повышает надежность устройства.

Кроме этого, устройство обеспечивает возможность бесконтактного контроля смещений отдельных сечений рельсовой плети, расположенных на определенном расстоянии друг от друга относительно неподвижных реперов, с высокой степенью точности и с небольшими затратами времени (по сравнению с наиболее близким аналогом).

Формула изобретения

Устройство для измерения продольных перемещений рельсовой плети железнодорожного пути, содержащее транспортное средство, установленные на нем бесконтактный датчик для обнаружения метки на рельсовой плети и бесконтактный датчик для обнаружения метки на репере, соединенные с регистрирующим устройством, отличающееся тем, что оно снабжено установленными на транспортном средстве вторым бесконтактным датчиком для обнаружения метки на рельсовой плети, счетчиками импульсов, генератором тактовой частоты и вычислительным устройством, при этом бесконтактные датчики для обнаружения метки на рельсовой плети разнесены вдоль транспортного средства и соединены с регистрирующим устройством через соответствующие счетчики импульсов и вычислительное устройство, а бесконтактный датчик для обнаружения метки на репере соединен с регистрирующим устройством через счетчик импульсов, один из входов которого соединен с выходом первого по направлению движения транспортного средства датчика для обнаружения метки на рельсовой плети, и вычислительное устройство, причем упомянутый генератор импульсов подключен к соответствующим входам счетчиков импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2