Способ определения выброса плетей бесстыкового железнодорожного пути
Владельцы патента RU 2687852:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) (RU)
Изобретение относится к способам измерения механических напряжений при деформации твердых тел с использованием измерительных приборов для измерения линейного сжатия или растяжения, например, с помощью резисторных тензометров. Сущностью изобретения является то, что датчик для измерения температуры и два тензометрических датчика измерения механических напряжений располагают совместно в каждой точке замера, расположенной на нейтральной оси рельса, одновременно снимают показания с датчиков температуры и механических напряжений в каждой точке замера, передают сигнал о полученных результатах в единую систему обработки данных, которая автоматически рассчитывает температурные напряжения, для каждой точки замера определяет разность между рассчитанными температурными напряжениями и механическими напряжениями, полученными с тензометрических датчиков, сравнивает разность напряжений не менее чем для четырех смежных точек замеров, причем если в двух соседних точках замеров разность напряжений больше или меньше нуля, то это свидетельствует о наличии выброса плети в виде искривления вбок. Техническим результатом при реализации заявленного изобретения является определение выброса плети бесстыкового железнодорожного пути, при этом предлагаемый способ определения выброса плетей бесстыкового железнодорожного пути позволяет контролировать механические напряжения σм, температурные напряжения σт и по разности этих величин определять наличие выброса плети. 4 ил.
Изобретение относится к способам измерения механических напряжений при деформации твердых тел с использованием измерительных приборов для измерения линейного сжатия или растяжения, например, с помощью резисторных тензометров.
Известен способ определения механических напряжений в рельсовой плети (Пат. РФ 2478153, МПК Е01В 19/100, 29/44, 31/06, 35/06. Г.Л. Аккерман, С.Г. Аккерман, Б.С. Сергеев, Ю.А. Смирнов. Способ определения механических напряжений в рельсовой плети и устройство для его осуществления. - Опубл. 27.03.2013 Бюл. №9), включающий измерение температуры рельса, определение по полученным данным механических напряжений.
Недостатком данного способа является контроль только за механическими напряжениями и невозможность определения выброса плети.
Известен аналитический способ определения механических напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути (Распоряжение ОАО "РЖД" от 14.12.2016 N 2544р «Об утверждении и введении в действие Инструкции по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути»), включающий расчет условий укладки рельсовых плетей при повышении и понижении температуры рельсовых плетей, анализ температурных амплитуд допускаемой температуры [Т] и фактической температуры Та. Если Та<[Т], то бесстыковой путь можно укладывать.
Недостатком данного способа является то, что анализируют только температуру рельсов и не учитывают механические напряжения, возникающих в рельсовых плетях.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является (Пат. РФ 2239574, МПК Е01В 35/00, В61К 9/08. Н.П. Виногоров, А.В. Савин, П.Н. Кулешов, А.П. Тимашов. Б.Д. Анашкин. Способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути. - Опубл. 10.11.2014), включающий определение продольных деформаций участков от внешних силовых воздействий σд, одновременно измерение температуры этих участков и расчет температурных продольных напряжений σt, расчет продольных напряжений σд, суммирование σд+σt, получение фактических продольных напряжений в сечениях по границам участков рельсовой плети, построение эпюры продольных напряжений по длине рельсовой плети.
Недостатком данного способа является то, что рассчитывают только продольные температурные напряжения, не определяя наличие поперечных неровностей.
Целью изобретения является определение выброса плети бесстыкового железнодорожного пути.
Указанная цель достигается тем, что определение наличия выброса плети осуществляется по разности между механическими и температурными напряжениями, полученными путем измерений с помощью измерительных приборов и расчетов.
Сущностью изобретения является то, что датчик для измерения температуры и два тензометрических датчика измерения механических напряжений располагают совместно в каждой точке замера, расположенной на нейтральной оси рельса, одновременно снимают показания с датчиков температуры и механических напряжений в каждой точке замера, передают сигнал о полученных результатах в единую систему обработки данных, которая автоматически рассчитывает температурные напряжения, для каждой точки замера определяет разность между рассчитанными температурными напряжениями и механическими напряжениями, полученными с тензометрических датчиков, сравнивает разность напряжений не менее, чем для четырех смежных точек замеров, причем если в двух соседних точках замеров разность напряжений больше или меньше нуля, то это свидетельствует о наличие выброса плети в виде искривления в бок.
На фиг. 1 представлена схема размещения точек замеров 1 на нейтральной оси 2 рельсовой плети 3, передача сигналов, которые поступают в единую систему обработки данных 4.
На фиг. 2 представлена схема точек замера, расположенных на нейтральной оси 2 рельсовой плети 3. В точке замера закреплены два тензометрических датчика 5, датчик для определения температуры 6. Вне рельсовой плети 3 располагается единая система обработки данных 4, в которую поступает сигнал.
На фиг. 3 представлена (в плане) схема расположения точек замеров 1 на рельсовой плети 3. В каждой точке замера 1 измеряют механические напряжения σм, рассчитывают температурные напряжения σт и вычисляют разность Δ между ними. Если разность напряжений Δ в двух соседних точках замеров 1 не равна нулю, то между этими точками замеров 1 произошел выброс плети 8.
На фиг. 4 представлены (в плане) железнодорожный путь 7 и выброс плети 8, который представляет собой искривление в бок.
Предлагаемый способ определения выброса плетей бесстыкового железнодорожного пути осуществляется следующим образом.
Так как определение механических и температурных напряжений с помощью приборов известно и результаты достаточно точные, то в основу способа определения выброса плетей бесстыкового железнодорожного пути взяты эти характеристики.
Температурные напряжения стремяться переместить плеть вдоль или поперек пути, но при этом плеть закреплена с двух сторон и путь находится в равновесии, то есть, неподвижен.
Механические напряжения, возникающие от прохода подвижного состава и других воздействий на железнодорожный путь, дестабилизируют устойчивость пути и могут привести к поперечным перемещениям - выбросу пути.
Механические напряжения σм, измеряемые тензометрическими датчиками по предлагаемому способу определения выброса плетей бесстыкового железнодорожного пути, включают в себя также температурные напряжения σт которые фактически определяют по температуре плети. Если σм и σт не равны друг другу, то можно говорить о дополнительных механических напряжениях, которые приводят к нарушению устойчивости пути.
В предлагаемом способе определения выброса плетей бесстыкового железнодорожного пути два тензометрических датчика 5 измерения напряжений и датчик для измерения температуры 6 располагают совместно на нейтральной оси 2 рельсовой плети 3 в каждой точке замера 1.
Далее одновременно снимают показания о температуре рельсовой плети 3 и механических напряжениях в каждой точке замера 1. Посылают сигнал по радиоволнам, wi-fi или GSM связи в единую систему обработки данных 4.
В единой системе обработки данных по температуре рельсовой плети 3 происходит расчет температурных напряжений σт по формуле (Железнодорожный путь: учебник / Е.С. Ашпиз, А.И. Гасанов, Б.Э. Глюзберг и др.; под ред. Е.С. Ашпиза. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. - 544 с.):
σт=E⋅Fp⋅α⋅Δtp,
где α - коэффициент линейного расширения рельсовой стали;
Е - модуль упругости рельсовой стали;
Fp - площадь поперечного сечения рельса;
Δtp=tp-tз - изменение температуры рельса,°С;
tp - температура рельса, измеряемая температурным датчиком 5;
tз - температура закрепления рельсовой плети 3.
Информация о температуре закрепления tз рельсовой плети 3 заложена в алгоритмах единой системы обработки данной 4 для каждой точки замера 1.
Далее единая система обработки данных 4 вычисляет разность Δ между измеренными механическими напряжениями σм и рассчитанными температурными напряжениями σт для каждой точки замеров 1. Сравнивает разность напряжений Δ не менее, чем для четырех смежных точек замеров, как показано на фиг. 3. Если в двух соседних точках замеров разность напряжений не равна нуля, то значит между ними произошел выброс плети, который представляет собой искривление в бок (фиг. 4).
Таким образом предлагаемы способ определения выброса плетей бесстыкового железнодорожного пути позволяет контролировать механические напряжения σм, температурные напряжения σт и по разности этих величин определять наличие выброса плети.
Способ определения выброса плетей бесстыкового железнодорожного пути, включающий измерение температуры и механических напряжений в плетях датчиками, расположенными в точках замеров, отличающийся тем, что датчик для измерения температуры и два тензометрических датчика измерения механических напряжений располагают совместно в каждой точке замера, расположенной на нейтральной оси рельса, одновременно снимают показания с датчиков температуры и механических напряжений в каждой точке замера, передают сигнал о полученных результатах в единую систему обработки данных, которая автоматически рассчитывает температурные напряжения, для каждой точки замера определяет разность между рассчитанными температурными напряжениями и механическими напряжениями, полученными с тензометрических датчиков, сравнивает разность напряжений не менее чем для четырех смежных точек замеров, причем если в двух соседних точках замеров разность напряжений больше или меньше нуля, то это свидетельствует о наличии выброса плети в виде искривления вбок.
