Способ контроля продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового пути

Авторы патента:

G01L1/00 - Измерение силы или механического напряжения вообще (измерение силы удара G01L 5/00; измерение давления жидкостей и газов G01L 7/00-G01L 27/00; измерение деформации твердых тел в результате напряжения с использованием измерительных приборов G01B)

B61K9/08 - контрольно-измерительные устройства для проверки состояния железнодорожного полотна (применение измерительной аппаратуры или приспособлений при сооружении рельсовых путей E01B 35/00; измерительные приборы G01)

Владельцы патента RU 2555070:

Костюк Олег Михайлович (RU)

Изобретение относится к способу контроля продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути. Определение продольных напряжений осуществляют непрерывно в движении железнодорожного подвижного состава при механическом взаимодействии катящегося железнодорожного колеса и рельса при возбуждении механических колебаний на контролируемых участках рельсовых плетей с регистрацией, преобразованием полученных колебаний в акустические и усилением сигнала, и при анализе спектра возбуждаемых колебаний по частоте и амплитуде, зависящих от величины продольных механических напряжений участков рельсовых плетей. По результатам обработки информации анализируют изменение спектра возбуждаемых колебаний и оперативно выделяют участки железнодорожного пути с отклонениями амплитудно-частотной характеристики. В результате увеличивается производительность контроля и повышается безопасность движения поездов. 3 ил.

Изобретение относится к способу контроля продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути и может быть использовано при текущей эксплуатации бесстыкового железнодорожного рельсового пути для контроля продольных механических напряжений в рельсовых плетях и предотвращения их выбросов или разрывов.

Известен способ контроля напряженного состояния участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути, вызываемого изменениями температуры и усталостными явлениями от воздействий колеса на рельс при прохождении состава, заключающийся в том, что предварительно перед укладкой рельсовой плети проводят определение зон концентрации напряжений по собственному магнитному полю рассеяния путем сканирования датчиком магнитометра вдоль поверхности головки рельса, проводят повторную диагностику плети при прохождении по пути 50-150 млн. тонн груза, определяют максимальные изменения параметров, RU №2454344 С1, B61K 9/08, 27.06.2012.

Известен способ диагностики рельсов, заключающийся в том, что на транспортное средство устанавливают устройства дефектоскопии, измерения неровностей и видеонаблюдения рельсов, перемещают транспортное средство вдоль рельсов, периоды измерений состояния рельсов выбирают исходя из скорости перемещения транспортного средства, обнаруживают сигналы, свидетельствующие о подозрениях на дефекты и неровности, повышают чувствительность обнаружения сигналов, задерживают мгновенные сигналы измерений с учетом их относительного положения и скорости перемещения транспортного средства так, чтобы они относились к одним и тем же поперечным сечениям рельсов, совместно анализируют сигналы всех устройств на участках рельсов с подозрениями на дефект или неровности, оценивают перспективное состояние участков рельсов, RU №2474505 C1, B61K 9/08, 10.02.2013.

Известен способ диагностики рельсового пути, заключающийся в том, что приборы измерения параметров рельсового пути устанавливают на транспортное средство, которое перемещают вдоль рельсового пути, измеряют параметры рельсового пути, обнаруживают дефекты и определяют их координаты, получают графические изображения участка рельсового пути с обнаруженными отклонениями в поперечных сечениях рельсовых плетей, сохраняют результаты измерений, после окончания обследования участка рельсового пути анализируют результаты измерений и на основе анализа указанного изображения принимают решение о состоянии рельсового пути, RU №2446971 С2, B61K 9/08, G01D 7/02, 10.04.2012.

Известно устройство для определения продольной жесткости рельсового пути, содержащее рычаги, крепящиеся к концам рельсов разобранного стыка, при этом болт стягивает рычаги через пружину, причем определение силы натяжения производится умножением жесткости пружины на величину ее деформации, а продольная жесткость рельсового пути определяется делением силы натяжения на величину перемещения концов рельсов, RU №100478 U1, B61K 9/08, 20.12.2010.

Известно устройство для измерения напряжений в различных конструкциях посредством поляризационно-оптических преобразователей, включающее нагрузочный элемент, закрепляемый на контролируемом объекте, пьезооптический преобразователь, преобразующий в электрический сигнал величину напряжений на фотоупругом элементе, и блок обработки сигнала, RU №115474 U1, G01L 1/00, 27.04.2012; RU №111646 U1, G01L 1/00, 20.12.2011.

Известен способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового пути, заключающийся в том, что периодически измеряют температуру участков рельсовых плетей, определяют продольные температурные напряжения этих участков, одновременно с измерением температуры участков измеряют величины продольных перемещений, определяют продольные деформации участков рельсовых плетей и продольные напряжения, вызванные ими, а затем определяют продольные напряжения участков с учетом изменения их длины и величины продольных деформаций, RU №2469894 С2, B61K 9/08, 20.12.2012; RU №2239547 С1, B61K 9/08, Е01В 35/00, 10.11.2004.

Известные способы определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей относятся к визуальным методам определения длины объекта контроля при изменении продольных сил растяжения - сжатия и допускают вероятность ложных срабатываний системы или пропусков меток, а также трудоемкость последующих расчетов механических напряжений.

Известен способ определения механических напряжений в рельсовой плети, включающий укладку рельсовой плети при определенных температурных условиях и с заданными усилиями скрепления ее со шпалами, при этом после укладки рельсовой плети в шейках рельса просверливают отверстие конической формы, измеряют его диаметры D_x и D_y по двум взаимно перпендикулярным осям x и y, осуществляют вычитание измеренных данных в соответствии с выражением ΔD=D_x-D_y, выполняют измерение температуры в отверстии шейки рельса, определяют по полученным данным механические напряжения в рельсовой плети и передают их на пункт диагностики, RU №2478153 С2, Е01В 19/00, 27.03.2013.

Известный способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей относится к механическому методу контроля, который сложно реализуется в условиях эксплуатации железнодорожного пути, имеет большую погрешность расчетов механических напряжений при низкой производительности контроля.

К недостаткам известных способов следует отнести зависимость результатов контроля от химического состава рельсовой стали, структуры металла рельса, его начальной намагниченности (магнитные методы).

Общим недостатком всех перечисленных способов является возможность контроля незначительного по протяженности локального участка пути, а также низкая производительность контроля.

Известен способ измерения растягивающих усилий, действующих на рельс, заключающийся в том, что рельс закрепляют в двух или более точках, на рельс между точками закрепления навешивают груз большой массы, при этом сигналом, зависящим от растягивающего усилия, является амплитудно-частотная характеристика получившейся колебательной системы, образованной указанным рельсом и подвешенным к нему грузом, RU №2487325 С2, G01L 1/00, 10.07.2013.

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.

В ближайшем аналоге измерение растягивающих усилий, действующих на рельс, осуществляют без установки на рельс датчиков.

Однако для реализации способа ближайшего аналога необходима предварительная подготовка исследуемого участка пути, отсутствие движения поездов по исследуемому участку пути на время проведения работ, невозможность проведения работ в условиях повышенных температур из-за возможной потери поперечной устойчивости рельсовых нитей и, как следствие, из перечисленного выше, низкая производительность контроля.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей увеличить производительность контроля и повысить безопасность движения поездов.

Технический результат настоящего изобретения заключается в осуществлении контроля без предварительной подготовки исследуемого участка пути и отсутствия необходимости его закрытия для движения поездов на время проведения работ, за счет проведения контроля непрерывно в движении при механическом взаимодействии катящегося железнодорожного колеса и рельса и при анализе спектра возбуждаемых механических колебаний по частоте и амплитуде, и заключается в оперативном получении информации о продольно-напряженном состоянии рельсовых плетей бесстыкового пути, за счет получения информации о плетях с избыточными величинами сжимающих или растягивающих напряжений, анализе изменений спектра возбуждаемых механических колебаний и выделении участков железнодорожного пути с отклонениями амплитудно-частотных характеристик.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что способ контроля продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового пути заключается в определении продольных механических напряжений участков рельсовых плетей с учетом изменения величины продольных деформаций.

Определение продольных напряжений осуществляют непрерывно в движении железнодорожного подвижного состава при механическом взаимодействии катящегося железнодорожного колеса и рельса, при возбуждении механических колебаний на контролируемых участках рельсовых плетей с регистрацией, преобразованием полученных механических колебаний в акустические и усилением сигнала, и при анализе спектра возбуждаемых механических колебаний по частоте и амплитуде, зависящих от величины продольных механических напряжений участков рельсовых плетей.

По результатам обработки информации анализируют изменение спектра возбуждаемых механических колебаний и оперативно выделяют участки железнодорожного пути с отклонениями амплитудно-частотной характеристики.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Определение продольных напряжений непрерывно в движении железнодорожного подвижного состава при механическом взаимодействии катящегося железнодорожного колеса и рельса, при возбуждении механических колебаний и при анализе спектра возбуждаемых механических колебаний по частоте и амплитуде позволяет увеличить производительность контроля.

Проведение анализа изменения спектра возбуждаемых механических колебаний и оперативное выделение участков железнодорожного пути с отклонениями амплитудно-частотных характеристик, зависящих от величины продольных механических напряжений участков рельсовых плетей, повышает безопасность движения поездов.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».

Сущность осуществления способа поясняется чертежами, где изображены:

На фиг.1 - Схема акустического тракта системы.

На фиг.2 - Графическое изображение избыточной величины растягивающих механических напряжений.

На фиг.3 - Графическое изображение избыточной величины сжимающих механических напряжений.

На чертежах представлено:

рельс - 1,

источник механических колебаний - 2,

акустическая система - 3,

преобразователь механических колебаний в акустические (системы 3) - 4,

усилительный тракт (системы 3) - 5,

анализатор спектра (системы 3) - 6,

блок обработки и хранения информации (системы 3) - 7.

Способ осуществляют следующим образом.

Способ контроля продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового пути заключается в том, что определяют продольные механические напряжения участков рельсовых плетей при анализе спектра, анализируют изменения спектра возбуждаемых механических колебаний и оперативно выделяют участки железнодорожного пути с отклонениями амплитудно-частотной характеристики.

Определение продольных напряжений осуществляют при возбуждении механических колебаний на контролируемых участках рельсовых плетей с регистрацией источника механических колебаний 2, преобразованием полученных механических колебаний в акустические в преобразователе 4 акустической системы 3 и усилением сигнала в усилительном тракте 5.

Определение продольных напряжений осуществляют при анализе спектра возбуждаемых механических колебаний по частоте и амплитуде в анализаторе спектра 6, зависящих от величины продольных механических напряжений участков рельсовых плетей.

Анализ изменений спектра возбуждаемых механических колебаний проводят по результатам обработки информации блока обработки и хранения информации 7 акустической системы 3, для чего анализируют изменение спектра возбуждаемых механических колебаний и оперативно выделяют участки железнодорожного пути с отклонениями амплитудно-частотной характеристики.

Решение о продольно-напряженном состоянии рельсовых плетей бесстыкового пути или отдельного их участка и необходимости проведения дополнительных работ принимается оператором на основе анализа изменения амплитудно-частотной характеристики системы.

Графическое изображение избыточной величины растягивающих механических напряжений (фиг.2) и графическое изображение избыточной величины сжимающих механических напряжений (фиг.3) получены при выполнении опытных работ по контролю продольно-напряженного состояния рельсовых плетей на отдельно взятом участке бесстыкового пути.

В предложенном способе контроля продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового пути использованы методы и устройства, широко применяемые в промышленности и, в частности, на железнодорожном транспорте, и проведенные опытные работы по спектральному контролю механических колебаний обусловливают, по мнению заявителя, соответствие способа критерию «промышленная применимость».

Использование предложенного способа позволяет:

- увеличить производительность контроля;

- повысить объективность контроля;

- повысить качество содержания рельсовых плетей бесстыкового пути;

- повысить безопасность движения поездов.

Способ контроля продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового пути, заключающийся в определении продольных механических напряжений участков рельсовых плетей с учетом изменения величины продольных деформаций, отличающийся тем, что определение продольных напряжений осуществляют непрерывно в движении железнодорожного подвижного состава при механическом взаимодействии катящегося железнодорожного колеса и рельса, при возбуждении механических колебаний на контролируемых участках рельсовых плетей с регистрацией, преобразованием полученных механических колебаний в акустические и усилением сигнала, и при анализе спектра возбуждаемых механических колебаний по частоте и амплитуде, зависящих от величины продольных механических напряжений участков рельсовых плетей, и по результатам обработки информации анализируют изменение спектра возбуждаемых механических колебаний и оперативно выделяют участки железнодорожного пути с отклонениями амплитудно-частотной характеристики.

Изобретение относится к датчику веса автотранспортного средства (АТС). Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений и увеличение длительности жизненного цикла датчика в конкретных дорожных условиях.

Способ измерения напряжений в конструкции без снятия статических нагрузок // 2550826

Способ определения напряжений в конструкции без снятия статических нагрузок может быть использован для оценки прочности конструкции и прогнозирования ее несущей способности.

Способ и устройство для измерения начального сдвига жидкости в трубопроводе малого диаметра // 2549537

Изобретение относится к области измерения напряжения начального сдвига (пластичности) жидкостей в трубопроводе, например молока в шлангах доильного аппарата. Предложенный способ измерения напряжения сдвига столбика молока заключается в том, что предварительно устанавливается с помощью одного нагнетателя давление h1 = 20 - 25 мм водяного столба в стеклянной емкости, связанной трубопроводами с дифференциальным водяным манометром и капилляром, а трубопровод капилляра перекрыт зажимом, и с помощью второго нагнетателя всасывается в капилляр порция молока на длину столбика l0 = 1 - 2 см, после чего трубопровод перекрывается зажимом, устанавливается h2 = 25 - 30 мм водяного столба, зажим раздвигается.

Способ регулирования потока газа в редукторе // 2540931

Изобретение относится к редукторам дыхательных аппаратов. Редуктор содержит корпус и выполненные в нем три разделенные стенками камеры: камеру высокого давления (КВД) и камеру редуцированного давления (КРД), разделенные первой стенкой, камеру регулирования (КР), отделенную второй стенкой от КРД; седло с отверстием в первой стенке; перегородку с подвижным плунжером и клапаном, размещенным в КРД, разделяющую КР на поршневую и кольцевую полости; первый канал, соединяющий КРД с поршневой полостью КР; второй канал, соединяющий кольцевую полость КР с окружающей средой, третий канал с дросселем, соединяющий КВД с кольцевой полостью КР; обратный клапан, подсоединенный ко второму каналу.

Прибор для определения прочностных характеристик ягод // 2538401

Изобретение относится к области садоводства, а именно к средствам контроля для оценки физико-механических свойств ягод. Прибор состоит из портативного корпуса с расположенными в нем кнопками управления, буквенно-цифрового жидкокристаллического индикатора, силоизмерительного датчика, подключенного к электроизмерительному устройству, снабженному пиковым детектором и компенсатором тары, а также захвата ягод, механически соединенного с силоизмерительным датчиком через стержневой распределитель силы и выполненного в виде шарнирно соединенных неподвижной и подпружиненной подвижной захватных чашеобразных губок, и устройства управления захватом ягод, закрепленного на корпусе и кинематически связанного с хвостовиком подвижной захватной чашеобразной губки для обеспечения открывания и закрывания захватных губок.

Способ измерения давления начала открытия предохранительных клапанов // 2530465

Предлагаемое изобретение предназначено для измерения давления начала открытия предохранительных клапанов. Применение предлагаемого способа измерения давления начала открытия предохранительных клапанов обеспечивает снижение трудоемкости определения давления начала открытия предохранительных клапанов без их демонтажа с трубопровода путем измерения усилий, требуемых для открытия клапанов при двух разных давлениях в их внутренней полости и последующим вычислением давления начала открытия предохранительных клапанов по зависимостям: где: РH - давление начала открытия предохранительного клапана; Р1 - давление во внутренней полости предохранительного клапана при первом измерении его давления начала открытия; Р2 - давление во внутренней полости предохранительного клапана при повторном измерении его давления начала открытия; F1 - усилие, необходимое для открытия предохранительного клапана при первом измерении его давления начала открытия; F2 - усилие, необходимое для открытия предохранительного клапана при повторном измерении его давления начала открытия.

Регулятор давления // 2526899

Изобретение относится к регуляторам потока, а именно к регуляторам потока с чашеобразной конструкцией седла. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и улучшение регулировки.

Эталонный образец с контролируемым распределением напряжений по толщине // 2525153

Изобретение относится к металлическим эталонным образцам со сложным напряженным состоянием, и может быть использовано для проверки и отладки существующих методов и оборудования для определения механических напряжений в сечениях толстостенных элементов металлических конструкций.

Способ определения касательных напряжений в стальных трубопроводах // 2514072

Изобретение относится к области оценки технического состояния трубопроводов и может быть использовано для определения касательных напряжений в стальных трубопроводах надземной прокладки.

Способ определения остаточных закалочных напряжений // 2494359

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении закалочных остаточных напряжений в деталях и заготовках. Заявленный способ определения закалочных остаточных напряжений включает закалку образцов и определение закалочных остаточных напряжений, при этом из тонких пластин одинакового размера, предварительно пронумерованных и размеченных, формируют пакет, подвергают его закалке, после чего измеряют деформации изгиба пластин в двух плоскостях, по которым рассчитывают закалочные остаточные напряжения.

Устройство диагностики контрольных элементов устройства контроля схода подвижного состава (укспс) // 2554028

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для диагностики контрольных элементов устройств контроля схода подвижного состава (УКСПС).

Универсальное координатное устройство для ручного дефектоскопа // 2551635

Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля и предназначено для определения координат датчика контроля в процессе поиска дефектов. Универсальное координатное устройство для ручного дефектоскопа размещено на объекте контроля и содержит, по крайней мере, один датчик контроля, выполнено в виде плоской рамы открытого типа, свободные концы которой установлены с возможностью поворота на опорных фиксаторах, закрепленных на объекте контроля.

Система автоматизированного контроля геометрических параметров шпал // 2538482

Система предназначена для измерения и контроля геометрических параметров железобетонных шпал, влияющих на прочность и надежность работы рельсового пути. На каркасе установлена линейная направляющая, с перемещаемой кареткой.

Способ диагностики рельсового пути // 2521095

Изобретение относится к способам и средствам неразрушающего контроля материалов и может быть использовано для диагностики рельсов и других протяженных объектов.

Устройство автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов и способ его использования // 2520884

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство используют для контроля отклонения от прямолинейности поверхности боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и поверхности катания головки рельса в вертикальной плоскости бесконтактным методом.

Система диагностирования железнодорожного пути // 2519322

Изобретение относится к области диагностики железнодорожного пути. Система диагностирования железнодорожного пути содержит путеизмерительную тележку и связанные с ней сетевой центр и референцные станции.

Способ оценки состояния рельсового пути // 2513338

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.

Способ контроля угона рельсовых плетей железнодорожного пути // 2492088

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна, в частности к способам для измерения и контроля перемещения участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути.

Способ дистанционного обнаружения изменения состояния рельсового пути перед движущимся поездом // 2490153

Изобретение относится к контролю безопасности рельсового пути и предназначено для дистанционного обнаружения отклонений его параметров от нормальных, вызванных нарушением структуры рельсов и появлением опасных объектов в полотне.

Способ оптического определения неровностей и дефектов рельсового пути // 2489291

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к способам определения неровностей и других дефектов рельсового пути. .

Способ контроля пространственного положения железнодорожного пути и система, его реализующая // 2556740

Настоящая группа изобретений относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля железнодорожного пути, в частности для определения отклонения железнодорожного пути от проектного положения. Способ контроля положения железнодорожного пути заключается в том, что с помощью приемно-анализирующих систем получают два изображения пространства, прилегающего к пути. С помощью блока обработки и управления осуществляют детектирование реперной марки на полученных изображениях и определение координат контрольных элементов реперной марки, предварительно измерив взаимное пространственное расположение контрольных элементов. Затем определяют величины смещений контрольных элементов относительно базовой точки приборной системы координат в вертикальном, продольном и поперечном направлениях, определяют углы поворота реперной марки вокруг вертикальной и продольной осей, а также измеряют угол поворота системы вокруг поперечной оси. Совокупность полученных значений смещений каждого контрольного элемента относительно базовой точки приборной системы координат сравнивают с предварительно измеренным взаимным пространственным расположением элементов массива. На основании результатов этого сравнения определяют величины смещений реперной марки в вертикальном, продольном и поперечном направлениях. Производят корректировку полученных величин смещений с учетом полученных значений углов поворота и определяют положение пути. В результате уменьшается погрешность определения положения железнодорожного пути. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.