Волоконно-оптический датчик для мониторинга железнодорожного пути

Изобретение относится к средствам контроля и диагностики и может быть использовано, в частности, для определения наличия подвижных единиц на контролируемом участке. Волоконно-оптический датчик для мониторинга железнодорожного пути содержит чувствительный элемент в виде волоконно-оптического кабеля, размещенного внутри корпуса, который снабжен средством для крепления его к рельсу. Корпус выполнен в виде стакана с симметрично расположенными отверстиями в нижней части боковой стенки, через которые пропущен волоконно-оптический кабель, удерживаемый эластичным наполнителем, которым заполнена нижняя часть полости корпуса. На поверхности эластичного наполнителя установлен цилиндрический элемент, взаимодействующий с подпружиненной головной частью датчика, у которой в центральное отверстие с резьбой ввернут шток с ограничителем. Шток вставлен в центральное сквозное отверстие цилиндрического элемента, а между ограничителем и цилиндрическим элементом установлена пружина с регулируемой жесткостью посредством штока. В результате повышается надежность работы волоконно-оптического датчика за счет обеспечения нормированной силы воздействия на него в процессе его работы. 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам контроля и диагностики и может быть использовано, в частности для определения наличия подвижных единиц на контролируемом участке.

Известен волоконно-оптический датчик для мониторинга железнодорожного пути, который при использовании укладывается вдоль контролируемого железнодорожного пути между подошвой рельса и поверхностью шпал в канавках резиновых подкладок (RU 2346839, B61L 1/00, 10.03.2008).

При практическом использовании волоконно-оптических датчиков возникает ряд проблем. Волоконно-оптические датчики на основе стекловолокна недостаточно прочные из-за их хрупкости, что часто приводит к выходу их из строя. Более устойчивые к механическим воздействиям волоконно-оптические датчики на основе полимерных материалов. Однако они обладают худшими характеристиками проводимости сигналов, что вносит существенную ошибку при идентификации выходного сигнала датчика.

В связи с этим возникает задача создания датчика для мониторинга железнодорожного пути, в котором сила воздействия на него будет строго нормирована, т.е. не будет зависеть от массы подвижной единицы, от свойств грунта, температурного режима и других факторов.

В качестве прототипа выбран волоконно-оптический датчик давления, выполненный на основе оптического волокна, содержащего участки ввода и вывода излучения, а также участок, размещенный в пропускном канале резинового корпуса прямоугольного сечения, при этом участки ввода и вывода излучения оптического волокна пропущены через металлический рукав, а пропускной канал включает, по меньшей мере, один участок для размещения оптического кабеля параллельно основанию корпуса, выполненный в виде паза с рифленой поверхностью в основании, причем оптическое волокно в пазу прижато к вершинам выступов рифленой поверхности пластиной из термостойкой резины (RU 2420719, G01L11/02, (10.06.06). При использовании волоконно-оптического датчика давления, например, для измерения давления железнодорожного состава на рельсы корпус с чувствительными элементами устанавливают основанием на шпалу непосредственно под рельс. Входной участок кабеля подключают к источнику излучения, а выходной - к измерительной системе.

Недостатком волоконно-оптического датчика давления, как и вышеуказанного датчика для мониторинга железнодорожного пути, является невысокая надежность работы, обусловленная воздействием на датчик ненормированной силой в процессе его работы, которая может привести либо к ошибке при идентификации выходного сигнала, либо к выходу его из строя.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности работы волоконно-оптического датчика за счет обеспечения нормированной силы воздействия на него в процессе его работы.

Технический результат достигается тем, что в волоконно-оптическом датчике для мониторинга железнодорожного пути, содержащем чувствительный элемент в виде волоконно-оптического кабеля, размещенного внутри корпуса, согласно изобретению корпус снабжен средством для крепления его к рельсу и выполнен в виде стакана с симметрично расположенными отверстиями в нижней части боковой стенки, через которые пропущен волоконно-оптический кабель, удерживаемый эластичным наполнителем, которым заполнена нижняя часть полости корпуса, на поверхности эластичного наполнителя установлен цилиндрический элемент, взаимодействующий с подпружиненной головной частью датчика, у которой в центральное отверстие с резьбой ввернут шток с ограничителем, шток вставлен в центральное сквозное отверстие цилиндрического элемента, а между ограничителем и цилиндрическим элементом установлена пружина с регулируемой жесткостью посредством штока.

На чертеже приведено схематическое изображение волоконно-оптического датчика для мониторинга железнодорожного пути.

Волоконно-оптический датчик для мониторинга железнодорожного пути содержит чувствительный элемент в виде волоконно-оптического кабеля 1, размещенного внутри корпуса 2, который снабжен средством 3 для крепления его к рельсу 4, корпус 2 выполнен в виде стакана с симметрично расположенными отверстиями в нижней части боковой стенки, через которые пропущен волоконно-оптический кабель 1, удерживаемый эластичным наполнителем 5, которым заполнена нижняя часть полости корпуса 2, на поверхности эластичного наполнителя 5 установлен цилиндрический элемент 6, взаимодействующий с подпружиненной головной частью 7 датчика, у которой в центральное отверстие с резьбой ввернут шток 8 с ограничителем 9, шток 8 вставлен в центральное сквозное отверстие 10 цилиндрического элемента 6, а между ограничителем 9 и цилиндрическим элементом 6 установлена пружина 11 с регулируемой жесткостью посредством штока 8.

Волоконно-оптический датчик для мониторинга железнодорожного пути работает следующим образом.

Волоконно-оптический датчик с помощью средства 3 прикреплен к рельсу 4. Такое средство крепления может быть выполнено в виде стержня, один конец которого приварен к корпусу 2 датчика, а другой конец стержня, на котором имеется резьба, проходит через отверстие в шейке рельсе и закрепляется посредством гайки.

При движении подвижной единицы реборда ее колеса нажимает на головную часть 7 датчика. В результате чего головная часть 7 датчика вместе со штоком 8 перемещаются, оказывая давление на пружину 11, под воздействием которой перемещается цилиндрический элемент 6, сжимающий эластичный наполнитель 5 и находящийся в нем волоконно-оптический кабель 1. Так как волоконно-оптический датчик жестко прикреплен к рельсу, а перед началом эксплуатации волоконно-оптического датчика у него предварительно регулируется жесткость пружины 11 посредством вращения штока 8, то сила воздействия на волоконно-оптический кабель 1 будет соответствовать заранее установленному при настройке значению. То есть сила давления на волоконно-оптический кабель 1 при взаимодействии колеса подвижной единицы с датчиком будет строго нормирована (не зависеть от массы подвижной единицы, свойств грунта, температурного режима и др. факторов).

После проезда колеса (прекращения воздействия на датчик) эластичный наполнитель 5 восстанавливает свою первоначальную форму за счет внутренних свойств упругости и возвращает цилиндрический элемент 6 вместе с пружиной 11, головной частью 7 датчика и штоком 8 в первоначальное положение. В качестве эластичного наполнителя 5 может быть использован, например, материал из группы эластомеров, обладающих высокоэластичными свойствами при температуре от -550 C и выше.

Отсутствие чрезмерного давления на волоконно-оптический кабель исключает возможность его разрушения, а фиксированная величина силы нажатия на волоконно-оптический кабель позволяет получить стабильные параметры выходного сигнала датчика. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает высокую надежность работы волоконно-оптического датчика в целом.

Волоконно-оптический датчик для мониторинга железнодорожного пути, содержащий чувствительный элемент в виде волоконно-оптического кабеля, размещенного внутри корпуса, отличающийся тем, что корпус снабжен средством для крепления его к рельсу и выполнен в виде стакана с симметрично расположенными отверстиями в нижней части боковой стенки, через которые пропущен волоконно-оптический кабель, удерживаемый эластичным наполнителем, которым заполнена нижняя часть полости корпуса, на поверхности эластичного наполнителя установлен цилиндрический элемент, взаимодействующий с подпружиненной головной частью датчика, у которой в центральное отверстие с резьбой ввернут шток с ограничителем, шток вставлен в центральное сквозное отверстие цилиндрического элемента, а между ограничителем и цилиндрическим элементом установлена пружина с регулируемой жесткостью посредством штока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам железнодорожной телемеханики для сбора электроэнергии с железнодорожных путей. Система включает множество электромеханических преобразователей вибраций рельсов, способных к выработке электроэнергии, размещенных в углублениях во множестве шпал под рельсами, устройство регулирования мощности собираемой электроэнергии, электрические проводники, соединяющие упомянутое множество электромеханических преобразователей с устройством регулирования мощности собираемой электроэнергии.

Изобретение относится к области железнодорожной телемеханики для генерирования электрического тока. Электрогенерирующее устройство содержит установленный на рельсовом пути при помощи узла крепления электрогенератор, включающий герметичный корпус, в полости которого установлен торообразный магнитопровод, имеющий зазор и обмотку возбуждения, снаружи корпуса на кронштейне при помощи оси установлен толкатель «Т»-образной формы, имеющий три рычага: первый предназначен для контакта с колесами транспорта, второй - подпружинен, а на третьем выполнен магнитный сердечник с возможностью введения в зазор и выхода из него.

Группа изобретений относится к путевым устройствам, взаимодействующим с поездом. Способ получения электрической энергии во время движения железнодорожных объектов заключается в том, что под рельсом или рядом с рельсом располагают круглый постоянный магнит и катушку с электрической обмоткой, расположенную внутри этого магнита.

Группа изобретений относится к путевым устройствам, взаимодействующим с поездом. Способ заключается в том, что на рельсе располагают П-образный магнитопровод, снабженный вставкой из постоянного магнита и электрической обмоткой.

Изобретение относится к области электроэнергетики и предназначено для получения электроэнергии при прохождении железнодорожного поезда по путям. .

Изобретение относится к способам получения электрической энергии при колебании рельсов во время движения железнодорожных составов. .

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для получения разности электрических потенциалов с помощью механического давления колес железнодорожного транспорта.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и предназначено для крепления путевого датчика к рельсу. .

Изобретение относится к энергетике, к механическим устройствам для выработки электроэнергии. .

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для автоматизированного контроля положения рельсовых путей. Согласно изобретению в устройстве для контроля положения рельсового пути в качестве излучателя использован лазерный источник излучения, снабженный регулятором положения его в пространстве.

Изобретение относится к средствам контроля железнодорожного пути. Система включает размещенное в головной части подвижного объекта устройство сбора данных, состоящее из микроконтроллера, с приемопередатчиком и блоком вывода информации.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к определению продольных перемещений рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути. Согласно изобретению определяют расчетным путем расстояние между точками замеров по всей длине плети и их количество.

Изобретение относится к рельсовому транспортному средству. Рельсовое транспортное средство содержит по меньшей мере один блок датчиков (18.1-18.8) для измерения значения по меньшей мере одного параметра, представляющего динамическую характеристику, присущую транспортному средству и регулируемую машинистом.

Использование: для ультразвукового (УЗ) неразрушающего контроля изделий, в частности железнодорожных рельсов. Сущность изобретения заключается в том, что в зоне досягаемости диаграммы направленности вертикального зондирующего электроакустического преобразователя (ЭАП), направленного через головку, шейку к подошве рельса, устанавливают дополнительные приемные ЭАП.

Изобретение относится к средствам контроля железнодорожной колеи. Согласно способу выявления участков с нестабильной шириной рельсового пути измерение осуществляют в процессе смещения рельсового пути непосредственно во время движения железнодорожного транспортного средства и фиксируют величину этого смещения при помощи маркеров устройства, смещаемых на величину смещения рельсового пути, до момента освобождения рельсового пути транспортным средством.

Изобретение относится к калибровке устройства для измерения рельсовых путей. Устройство для измерения рельсовых путей (3, 28) содержит по меньшей мере один согласованный с подъемным и рихтовальным приспособлением перемещаемый по рельсам путеизмерительный вагон (4) и путеизмерительные датчики для измерения положения (17) по высоте, направления (11) и возвышения (25) рельсов рельсового пути (3, 28), и машинную раму (13) в качестве эталонной нулевой линии (15, 22).

Техническое решение относится области железнодорожной автоматики для регистрации тяговых параметров поезда. Способ включает определение продольно-динамических усилий, определение величин давления в тормозном цилиндре и тормозной магистрали.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для контроля и оценки фактического состояния элементов железнодорожного пути по условию их прочности по силам взаимодействия подвижного состава и железнодорожного пути.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики для контроля температурного напряженно-деформированного состояния рельсовых плетей. В способе на подошве рельса с внешней стороны размещаются путевые датчики, содержащие по меньшей мере один волоконно-оптический чувствительный элемент на основе волоконно-оптической дифракционной брэгговской решетки для измерения продольной деформации рельса и по меньшей мере один волоконно-оптический чувствительный элемент на основе волоконно-оптической дифракционной брэгговской решетки для измерения температуры рельса.

Изобретение относится к средствам контроля и диагностики и может быть использовано, в частности, для определения наличия подвижных единиц на контролируемом участке. Волоконно-оптический датчик для мониторинга железнодорожного пути содержит чувствительный элемент в виде волоконно-оптического кабеля, размещенного внутри корпуса, который снабжен средством для крепления его к рельсу. Корпус выполнен в виде стакана с симметрично расположенными отверстиями в нижней части боковой стенки, через которые пропущен волоконно-оптический кабель, удерживаемый эластичным наполнителем, которым заполнена нижняя часть полости корпуса. На поверхности эластичного наполнителя установлен цилиндрический элемент, взаимодействующий с подпружиненной головной частью датчика, у которой в центральное отверстие с резьбой ввернут шток с ограничителем. Шток вставлен в центральное сквозное отверстие цилиндрического элемента, а между ограничителем и цилиндрическим элементом установлена пружина с регулируемой жесткостью посредством штока. В результате повышается надежность работы волоконно-оптического датчика за счет обеспечения нормированной силы воздействия на него в процессе его работы. 1 ил.

Наверх