RU2112678C1 - Device for checking rail track irregularities - Google Patents

Abstract

FIELD: railway transport; permanent way checking facilities. SUBSTANCE: device has series-connected axle-box vertical acceleration pickup, scaler and multiple channel axle-box vertical trajectory calculating unit, and also speed pickup series connected with digital speedometer connected to vehicle-carried electronic computer. All these devices are provided for each rail line. Each channel of calculation of axle-box vertical trajectories has low-pass filter, two-fold integrator and high-pass filter. Acceleration pickups can be arranged in special housing to provide damping and protection against high frequency vibrations. Device provides measuring vertical irregularities of rail track within preset range of lengths. EFFECT: enhanced reliability of checking. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано для измерения вертикальных неровностей в заданном диапазоне их длины. The invention relates to the field of railway transport and can be used to measure vertical irregularities in a given range of their length.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству аналогом является выбранное в качестве прототипа устройство для контроля неровностей на поверхности катания рельса, содержащее последовательно связанные датчик вертикальных ускорений, усилитель, двукратный интегратор с фильтрами верхних частот, имеющими разные амплитудно-частотные характеристики, и блок регистрации. Устройство снабжено датчиком скорости, программируемым дешифратором, релейным переключателем и сумматором; при этом выходы интеграторов соединены с контактами релейного переключателя, вход которого через программируемый дешифратор соединен с датчиком скорости, выход подключен к входу сумматора, выходом соединенного с блоком регистрации [1]. The closest in technical essence to the claimed device is the analogue selected as a prototype device for monitoring irregularities on the surface of the rail, containing sequentially connected vertical acceleration sensor, amplifier, two-time integrator with high-pass filters having different amplitude-frequency characteristics, and a registration unit. The device is equipped with a speed sensor, programmable decoder, relay switch and adder; the outputs of the integrators are connected to the contacts of the relay switch, the input of which through a programmable decoder is connected to the speed sensor, the output is connected to the input of the adder, the output connected to the registration unit [1].

Недостатками известного аналога являются следующие:
1. Устройство не позволяет измерять неровности рельсового пути в заданном диапазоне длин, поскольку в нем определена только максимальная длина неровностей. Минимальная длина неровностей не определена, а зависит от скорости движения вагона-путеизмерителя.The disadvantages of the known analogue are the following:
1. The device does not allow measuring the unevenness of the rail track in a given range of lengths, since only the maximum length of the unevenness is determined in it. The minimum length of the irregularities is not determined, but depends on the speed of the track car.

2. Применение программируемого дешифратора, релейного переключателя и сумматора значительно усложняет аналог и снизило его надежность. 2. The use of a programmable decoder, relay switch, and adder significantly complicates the analog and reduces its reliability.

3. В аналоге отсутствует защита датчика ускорений от вредных высокочастотных вибраций букс, имеющих большие амплитуды, что снижает надежность их работы и уменьшает точность измерений неровностей пути. 3. In the analogue, there is no protection of the acceleration sensor from harmful high-frequency vibrations of axle boxes having large amplitudes, which reduces the reliability of their operation and reduces the accuracy of measuring unevenness of the path.

Техническом результатом изобретения является создание устройства для измерения вертикальных неровностей в заданном диапазоне длин, в частности от 2 до 5 м, которые оказывают существенное влияние на динамику порожних грузовых вагонов и устойчивость от схода с рельсов. The technical result of the invention is to provide a device for measuring vertical bumps in a given range of lengths, in particular from 2 to 5 m, which have a significant impact on the dynamics of empty freight cars and stability from derailment.

Для достижения этого технического результата было создано устройство для контроля неровностей рельсового пути, содержащее датчик скорости, последовательно соединенный со скоростемером, и соответственно для каждой рельсовой нити последовательно связанные датчик вертикальных ускорений буксы, масштабный усилитель, блок вычисления вертикальных траекторий букс, блок вычисления вертикальных траекторий букс включают в себя несколько каналов измерения траекторий с различными частотными характеристиками, каждый из которых соответствует интервалу рабочих скоростей и содержит последовательно включенные фильтр нижних частот, двукратный интегратор и фильтр верхних частот, причем выход масштабного усилителя соединен со входами фильтров нижних частот, а выходы фильтров верхних частот и выходы цифрового скоростемера соединены с входами бортовой электронной вычислительной машины, предназначенной для выброса измерения траектории букс по скорости движения вагона путеизмерителя и привязки получаемых данных к пути. To achieve this technical result, a device was created for monitoring rail track irregularities, comprising a speed sensor connected in series with a speed meter, and accordingly, for each rail thread, a vertical axle acceleration sensor for axle boxes, a scale amplifier, a unit for calculating vertical paths of axle boxes, and a unit for calculating vertical paths of axle boxes include several path measurement channels with different frequency characteristics, each of which corresponds to the operating speed range and contains a low-pass filter, a twofold integrator and a high-pass filter, the output of the scale amplifier is connected to the inputs of the low-pass filters, and the outputs of the high-pass filters and the outputs of the digital speed meter are connected to the inputs of the on-board electronic computer intended for measuring emission trajectories of the axle boxes according to the speed of movement of the track gauge car and the binding of the received data to the track.

Для обеспечения амортизации и защиты от высокочастотных вибраций датчики ускорений крепятся к буксам в корпусах. To ensure cushioning and protection against high-frequency vibrations, acceleration sensors are attached to axle boxes in the housings.

На чертеже изображена блок-схема устройства. The drawing shows a block diagram of a device.

Устройство содержит: датчики 1 и 2 ускорений, установленные на буксах колесной пары и фиксирующие вертикальные ускорения букс, вызванные неровностями пути. Для защиты от высокочастотных вибраций букс, вызванных короткими неровностями рельсов, датчики 1 и 2 помещены в корпуса, имеющие соответствующие амортизатора, в виде упругих элементов; масштабные усилители 3 и 4, которые обеспечивают необходимые масштабы измерения ускорений букс; блоки вычислений вертикальных траекторий букс 5 и 6. Каждый из блоков 5 и 6 содержит несколько, параллельно включенных каналов измерения траекторий букс с различными амплитудно-частотными характеристиками; датчик скорости 10, выдающий определенное количество импульсов за оборот колеса; цифровой скоростемер 11, который выдает импульсы через 0,1 м, 100 м, 1 км; бортовую ЭВМ 12, ведущую обработку данных и привязку их к пути. The device comprises: acceleration sensors 1 and 2, mounted on axle boxes of a pair of wheels and fixing vertical accelerations of axle boxes caused by uneven paths. To protect against high-frequency vibrations of the axleboxes caused by short irregularities of the rails, sensors 1 and 2 are placed in cases having corresponding shock absorbers in the form of elastic elements; large-scale amplifiers 3 and 4, which provide the necessary scales for measuring acceleration of axle boxes; blocks for calculating vertical trajectories of axle boxes 5 and 6. Each of blocks 5 and 6 contains several parallel-connected channels for measuring trajectories of axle boxes with different amplitude-frequency characteristics; speed sensor 10, issuing a certain number of pulses per wheel revolution; digital speed meter 11, which gives out pulses through 0.1 m, 100 m, 1 km; on-board computer 12, leading the processing of data and their binding to the path.

Каждый канал измерения траекторий букс содержит фильтр нижних частот 7, ограничивающий измерение минимальной длины неровностей; двукратный интегратор 8; фильтр верхних частот 9, ограничивающий измерение максимальной длины неровностей. Each measurement channel of the axle box trajectories contains a low-pass filter 7, restricting the measurement of the minimum length of irregularities; double integrator 8; high-pass filter 9, limiting the measurement of the maximum length of irregularities.

Весь диапазон рабочих скоростей вагона-путеизмерителя разбита на несколько интервалов. Каждому из них соответствует свой канал измерения траекторий букс. The entire range of operating speeds of the tracker car is divided into several intervals. Each of them has its own channel for measuring trajectories of axle boxes.

На выходах блоков 5 и 6 образуются сигналы, соответствующие вертикальным траекториям букс ZS₁ и ZS₂, которые поступают на вход бортовой ЭВМ 12 для последующего анализа. Цифровой скоростемер 11 получает для своего функционирования импульсные сигналы от датчика скорости 10. Выходные кодовые сигналы скоростемера 112 поступают на бортовую ЭВМ и обеспечивают вычисление скорости движения для выбора нужных каналов измерения траекторий блоков 5 и 6, а также привязку к пути по пикетам и километрам.At the outputs of blocks 5 and 6, signals are generated corresponding to the vertical paths of the axle boxes ZS ₁ and ZS ₂ , which are fed to the input of the onboard computer 12 for subsequent analysis. The digital speedometer 11 receives pulse signals from the speed sensor 10 for operation. The output code signals of the speedometer 112 are sent to the on-board computer and provide the calculation of the speed of movement for selecting the desired measurement channels for the trajectories of blocks 5 and 6, as well as linking to the path by pickets and kilometers.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

К буксам колесной пары вагона-путеизмерителя, колеса которого не имеют неровностей на поверхностях катания, крепят датчики ускорений 1 и 2. Корпуса креплений имеют амортизатора, защищающие датчики от высокочастотных вибраций букс, вызванных короткими неровностями рельсов. Оси чувствительности датчиков 1 и 2 ориентированы вертикально. При движении вагона по пути, имеющему вертикальные неровности, возникают ускорения, которые фиксируются датчиками ускорений 1 и 2. Сигналы с этих датчиков усиливаются и масштабируются блоками 3 и 4 и поступают на входы блоков 5 и 6 вычисления вертикальных траекторий букс. На их выходах образуются сигналы, пропорциональные траекториям движения букс ZS₁ и ZS₂ в вертикальной плоскости.Acceleration sensors 1 and 2 are attached to the axleboxes of the pair of wheels of the tracker car, the wheels of which do not have irregularities on the surfaces of the skids. The attachment bodies have a shock absorber that protects the sensors from high-frequency vibrations of the axles caused by short irregularities of the rails. The sensitivity axes of sensors 1 and 2 are oriented vertically. When the car moves along a path with vertical irregularities, accelerations occur, which are detected by acceleration sensors 1 and 2. The signals from these sensors are amplified and scaled by blocks 3 and 4 and fed to the inputs of blocks 5 and 6 for calculating the vertical trajectories of the axle boxes. At their outputs, signals are generated proportional to the trajectories of the axleboxes ZS ₁ and ZS ₂ in the vertical plane.

Указанные сигналы наряду с кодовыми сигналами скоростемера 11 поступают в бортовую ЭВМ 12, которая определяет скорость движения вагона, выбирает для обработки нужный канал измерения траекторий букс и осуществляет привязку получаемых данных к пути. These signals, along with the code signals of the speedometer 11, enter the on-board computer 12, which determines the speed of the car, selects the desired channel for measuring the axle box trajectories for processing, and binds the received data to the path.

Экспериментальные исследования заявляемого устройства показали, что оно в отличие от прототипа обеспечивает с достаточной точностью измерение вертикальных неровностей пути в диапазоне от 2 до 5 м. Это позволило определить неблагоприятные для динамики порожних грузовых вагонов участки пути и дать соответствующие рекомендации. Experimental studies of the inventive device showed that, in contrast to the prototype, it provides with sufficient accuracy the measurement of vertical track irregularities in the range from 2 to 5 m. This allowed us to identify sections of the track unfavorable for the dynamics of empty freight cars and give appropriate recommendations.

Claims (2)

1. Устройство для контроля неровностей рельсового пути, содержащее датчик скорости, последовательно соединенный с цифровым скоростемером, и соответственно для каждой рельсовой нити последовательно связанные датчик вертикальных ускорений буксы, масштабный усилитель и блок вычисления вертикальных траекторий букс, отличающееся тем, что блок вычисления вертикальных траекторий букс включает в себя несколько каналов измерения траекторий с различными частотными характеристиками, каждый из которых соответствует интервалу рабочих скоростей вагона и содержит последовательно включенные фильтр нижних частот, двукратный интегратор и фильтр верхних частот, причем выход масштабного усилителя соединен с входами фильтров нижних частот, а выходы фильтров верхних частот и выходы цифрового скоростемера соединены с входами бортовой электронной вычислительной машины, предназначенной для выбора канала измерения траекторий букс по скорости движения вагона-путеизмерителя и привязки получаемых данных к пути. 1. A device for monitoring rail track irregularities, comprising a speed sensor connected in series with a digital speed meter, and accordingly, for each rail thread, a vertical axle box acceleration sensor, a scale amplifier and a vertical axle box calculation unit, characterized in that the vertical axle box calculation unit includes several channels for measuring trajectories with different frequency characteristics, each of which corresponds to the interval of operating speeds of the wagon and contains a low-pass filter, a twofold integrator and a high-pass filter, the output of the scale amplifier is connected to the inputs of the low-pass filters, and the outputs of the high-pass filters and the outputs of the digital speed meter are connected to the inputs of the on-board electronic computer for selecting the measurement channel trajectories of axle boxes according to the speed of movement of the tracker car and the binding of the received data to the track. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики ускорений крепятся к буксам в корпусах с возможностью амортизации и защиты датчиков от высокочастотных вибраций. 2. The device according to claim 1, characterized in that the acceleration sensors are attached to the axle boxes in the housings with the possibility of shock absorption and protection of the sensors from high-frequency vibrations.