Способ определения упругого прогиба железнодорожных рельсов
Владельцы патента RU 2319803:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) (RU)
Изобретение относится к способам измерения перемещений рельсовых путей при воздействии на них подвижных нагрузок. Способ определения упругого прогиба железнодорожных рельсов заключается в том, что на нерабочую грань железнодорожного рельса наносят горизонтальную метку. Прикрепляют к нерабочей грани железнодорожного рельса намагниченную металлическую линейку таким образом, чтобы видимое деление на линейке было параллельно горизонтальной метке на нерабочей грани рельса. Затем за пределами пути стационарно устанавливают геодезический штатив, жестко закрепляют на нем видеокамеру. Выбирают определенное фокусное расстояние, направляют горизонтальный визирный луч видеокамеры перпендикулярно нерабочей грани рельса таким образом, чтобы получить одновременное изображение метки и деления линейки. Фиксируют видеокадр железнодорожного рельса в ненагруженном состоянии. Убирают линейку. Затем, не изменяя положения видеокамеры и фокусное расстояние, производят видеосъемку изменения уровня железнодорожного рельса при прохождении железнодорожного состава. Полученные данные сопоставляют путем совмещения кадров видеосъемки исходного и нагруженного состояния железнодорожного рельса в компьютерной программе для обработки видеоизображений. Фиксируют разность положений головки железнодорожного рельса по смещению горизонтальной метки относительно ее исходного положения и определяют упругий прогиб железнодорожного рельса в делениях линейки. В результате упрощается осуществление способа, есть возможность сохранения результатов замера. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способам измерения перемещений рельсовых путей или их частей при воздействии на них подвижных нагрузок, в частности прогиба железнодорожных рельсов при движении железнодорожного состава.
Известен способ (Некоторые результаты экспериментального определения жесткости пути: Сб. науч. тр. «Исследования взаимодействия пути и подвижного состава». - Труды ДИИТа, вып. 148, 1974. С.9-16), когда исследуемый участок железнодорожного пути оснащается прогибомерами, упругий прогиб пути определяется относительно свай, забитых на расстоянии от железнодорожного пути. На сваях укрепляют рейки, служащие базой отсчета.
Известный способ имеет достаточную в большинстве случаев точность. Недостаток указанного способа в том, что регистрация величины упругого прогиба железнодорожных рельсов не может проводиться во время движения нагрузочного устройства, для измерений используют прогибомеры с записью результатов на бумажный носитель.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ с использованием лазера (Костенко Ф.Б. К вопросу о возможности применения лазеров для измерения линейных перемещений элементов пути: Сб. науч. тр. «Исследования взаимодействия пути и подвижного состава». - Труды ДИИТа, вып. 151, 1974. С.127-132), включающий восприятие перемещения лазерного луча фотоэлектрическими приемниками, прикрепленными к головке рельса, и регистрацию сигналов светолучевыми осциллографами или магнитографами.
Недостатками данного способа является то, что изменение перемещений лазерного луча не фиксируется в памяти какого-либо устройства, сложен монтаж устройства для осуществления способа, фотоэлектрические приемники и электропровода, идущие к ним, требуют защиты от внешних воздействий, в первую очередь погодных.
Цель изобретения - определение прогиба железнодорожных рельсов под движущейся нагрузкой, возможность сохранения результатов замера в запоминающем устройстве, упрощение приборного обеспечения осуществления способа.
Указанная цель достигается тем, что используют постоянную горизонтальную метку, нанесенную на головку железнодорожного рельса, как показатель перемещения рельса при движении железнодорожного состава.
Сущность изобретения заключается в том, что на нерабочую грань железнодорожного рельса наносят горизонтальную метку, прикрепляют к нерабочей грани железнодорожного рельса намагниченную металлическую линейку таким образом, чтобы видимое деление на линейке было параллельно горизонтальной метке на нерабочей грани железнодорожного рельса, затем за пределами пути стационарно устанавливают геодезический штатив, жестко закрепляют на нем видеокамеру, выбирают определенное фокусное расстояние, направляют горизонтальный визирный луч видеокамеры перпендикулярно нерабочей грани железнодорожного рельса таким образом, чтобы получить одновременное изображение метки и деления линейки, фиксируют видеокадр рельса в ненагруженном состоянии, убирают линейку, затем, не изменяя положения видеокамеры и фокусное расстояние, производят видеосъемку изменения уровня железнодорожного рельса при прохождении железнодорожного состава, полученные данные сопоставляют путем совмещения кадров видеосъемки исходного и нагруженного состояния железнодорожного рельса в компьютерной программе для обработки видеоизображений, фиксируют разность положений головки железнодорожного рельса по смещению горизонтальной метки относительно ее исходного положения и определяют упругий прогиб железнодорожного рельса в делениях линейки, при этом видеосъемку проводят при помощи цифровой видеокамеры.
На фиг.1-3 представлена схема осуществления способа определения упругого прогиба железнодорожных рельсов.
На фиг.1 изображена схема расположения приборов и приспособлений для видеосъемки железнодорожного рельса без нагрузки, включающая подрельсовое основание 1, железнодорожный рельс 2, металлическую линейку 3, горизонтальную метку 4 (вид по А, уровень I), видеокамеру 5 на геодезическом штативе 6.
На фиг.2 изображена схема расположения приборов и приспособлений для видеосъемки рельса под движущейся нагрузкой, включающая дополнительно, по отношению к фиг.1, колесо 7 движущегося железнодорожного состава и отсутствие металлической линейки 3, при этом горизонтальная метка 4 (вид по В) переместилась с уровня I на уровень II.
На фиг.3 представлена схема совмещения кадров видеосъемки исходного и нагруженного состояния железнодорожного рельса.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
На выбранном участке железнодорожного пути с целью определения упругих свойств пути или для проверки данных о прогибе рельсов, полученных другими способами, например с помощью вагона путеобследовательской лаборатории конструкции НПО «Спецмаш» (RU 2063492, МПК 6 Е01В 2/00, Е01В 35/00. Малючков С.С., Осипов В.В., Пахомов А.Г., Хахонин Л.А. Способ испытания железнодорожного пути и устройство для его осуществления. - Опубл. 10.07.1996), на нерабочую грань железнодорожного рельса 2 наносят горизонтальную метку 4 в виде риски или прикрепляют бумажную наклейку с заранее нанесенной на нее меткой. Затем закрепляют на нерабочей грани железнодорожного рельса линейку 3. За пределами пути размещают геодезический штатив 6 (или штатив для высокоточных измерений), на котором устанавливают видеокамеру 5 таким образом, чтобы в видоискателе камеры появилась горизонтальная метка 4 и деления линейки 3. При этом горизонтальный визирный луч видеокамеры 5 должен быть перпендикулярен нерабочей грани железнодорожного рельса 2. Далее жестко закрепляют видеокамеру 5, тем самым фиксируя определенное фокусное расстояние F, фиксируют видеокадр железнодорожного рельса 2 в ненагруженном состоянии (фиг.1, вид по А, уровень I), убирают линейку 3. На этом подготовка к динамической части замеров заканчивается.
Не изменяя положения видеокамеры 5 и фокусное расстояние F, производят непрерывную видеосъемку изменения положения железнодорожного рельса 2 при движении по нему железнодорожного состава, наблюдая тем самым перемещение метки 4 с уровня I (фиг.1 вид по А) до уровня II (фиг.2 вид по В).
После окончания съемки на данном выбранном участке в зависимости от задачи замеров либо переходят на другой участок, либо приступают к обработке результатов. Переносят файлы изображения из видеокамеры 5 в компьютер (на схемах не показан). С помощью одной из программ для обработки видеоизображений условно делят экран монитора компьютера на две части, в одной из которых устанавливают изображение видеокадра метки 4 и линейки 3 без нагрузки, а в другую часть монитора компьютера помещают видеокадр момента прохождения колеса 7 над меткой 4.
Сравнивая изображения на первой и второй частях монитора компьютера относительно изображения линейки 3, определяют разность уровня I и уровня II в делениях линейки. Точность измерений в предлагаемом способе определяется величиной фокусного расстояния F и может достигать 0.1 мм, что позволяет также проверять данные замеров упругого прогиба железнодорожных рельсов, выполненные другими способами и устройствами.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить прогиб железнодорожных рельсов под движущейся нагрузкой с возможностью сохранения результатов замера в запоминающем устройстве видеокамеры. Способ прост в осуществлении, не требует дорогостоящего инструмента и оборудования, при производстве замеров визуально наблюдается реальная картина момента прохождения подвижной нагрузки по железнодорожному пути с возможностью многократного просмотра и сопоставления результатов в разные периоды времени.
1. Способ определения упругого прогиба железнодорожных рельсов, включающий измерение уровня железнодорожного рельса в ненагруженном состоянии, измерение уровня железнодорожного рельса в нагруженном состоянии, обработка и сравнение данных, отличающийся тем, что на нерабочую грань железнодорожного рельса наносят горизонтальную метку, прикрепляют к нерабочей грани железнодорожного рельса намагниченную металлическую линейку таким образом, чтобы видимое деление на линейке было параллельно горизонтальной метке на нерабочей грани рельса, затем за пределами пути стационарно устанавливают геодезический штатив, жестко закрепляют на нем видеокамеру, выбирают определенное фокусное расстояние, направляют горизонтальный визирный луч видеокамеры перпендикулярно нерабочей грани рельса таким образом, чтобы получить одновременное изображение метки и деления линейки, фиксируют видеокадр железнодорожного рельса в ненагруженном состоянии, убирают линейку, затем не изменяя положения видеокамеры и фокусное расстояние производят видеосъемку изменения уровня железнодорожного рельса при прохождении железнодорожного состава, полученные данные сопоставляют путем совмещения кадров видеосъемки исходного и нагруженного состояния железнодорожного рельса в компьютерной программе для обработки видеоизображений, фиксируют разность положений головки железнодорожного рельса по смещению горизонтальной метки относительно ее исходного положения и определяют упругий прогиб железнодорожного рельса в делениях линейки.
2. Способ определения упругого прогиба железнодорожных рельсов по п.1, отличающийся тем, что видеосъемку производят при помощи цифровой видеокамеры.
