Щебнеочистительная машина

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к машинам, предназначенным для вырезки и очистки балласта из - под рельсошпальной решетки. Щебнеочистительная машина, содержащая раму (2), опирающуюся на ходовые тележки (3), установленный на раме рабочий блок в виде баровой цепи (6), блок управления (13), связанный с датчиками продольного и поперечного углов наклона машины (7, 8, 9) и устройство управления приводом рабочего блока (12), для обеспечения выемки щебня рельсового пути с заглублением рабочего органа (баровой цепи) в соответствии с проектными высотными отметками, снабжена спутниковой системой позиционирования, информационный выход которой связан с блоком управления (13). Измерители продольного угла наклона (7, 8) установлены на соответствующих направляющих (4, 5) баровой цепи (6), при этом их оси чувствительности расположены вдоль продольных осей указанных направляющих. Спутниковая антенна (11) спутниковой системы позиционирования установлена в верхней части одной из направляющих баровой цепи. Спутниковая система позиционирования позволяет по разности текущих измеренных и проектных отметок, регулировать положение баровой цепи ЩОМ. 3 ил.

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к машинам для ремонта железнодорожного пути и преимущественно предназначено для вырезки и очистки балласта из - под рельсошпальной решетки.

Известны устройства, предназначенные для выемки грунта, позволяющие с высокой степенью точности и с высокой производительностью выполнять указанные работы, в том числе по углублению и очистке водоемов, формировать сложные поверхности в ландшафтном строительстве, производить выемку грунта со сложным профилем (см. www.topcon. gsi.ru/art. «Геодезические приборы и технологии фирмы Topcon - Х63 3D ГНСС система контроля; патент US 764068, патент US 7925439). Данные системы, основанные на использовании технологии ГЛОНАСС/GPS позиционирования, позволяют постоянно определять и контролировать положение рабочего органа устройства в плане и по высоте с точностью 2-3 см. Однако данные системы контроля не могут быть эффективно использованы в случае, когда рабочий орган представляет собой линейно протяженную поперек обрабатываемой поверхности под рельсошпальной решеткой рельсового пути баровую цепь щебнеочистительной машины.

Известна путевая машина с лазерной базовой системой и способ для восстановления положения рельсового пути (см. патент РФ 2151231, МПК Е01В 35/08). Путевая машина согласно прототипу имеет раму, опирающуюся на ходовые механизмы и состоит из первой и второй рамных частей, причем с передней - исходя из рабочего направления - первой рамной частью связан измеритель продольного уклона для регистрации продольного уклона рельсового пути. Устройство включает также лазерную базовую систему, состоящую из лазерного передатчика с регулировочным устройством для относительной перестановки базовой плоскости и лазерных приемников. Лазерная система предназначена для регулировки высоты рабочих агрегатов, размещенных на второй рамной части. Кроме того, машина включает устройство для измерения перемещений и устройство управления, которое служит для передачи - со смещением по времени и в зависимости от условий движения - значения продольного угла наклона, зарегистрированного соответствующим измерителем в регулировочное устройство лазерного передатчика для установки базовой плоскости в зависимости от зарегистрированного продольного уклона. Сущность данного технического решения заключается в том, что с помощью передней первой рамной части машины регистрируют продольный уклон рельсового пути, а для регулировки уровня рабочих агрегатов, расположенных на второй рамной части машины используют образованную лазерным лучом базовую плоскость. Текущее значение продольного уклона регистрируется, запоминается и со смещением во времени используется для соответствующего уклона базовой плоскости, как только вторая рамная часть достигнет области зарегистрированного уклона рельсового пути, в результате чего лазерные приемники, предусмотренные для регистрации базовой плоскости, удерживаются постоянно в горизонтальном положении независимо от положения машинной рамы. Отклонение, принятое за нулевую точки расположения лазерного приемника от базовой плоскости, корректируется с помощью соответствующего привода, выполняющего регулировку по высоте. Рабочие органы машины автоматически следуют за перемещениями по высоте лазерных приемников до тех пор, пока эти перемещения не будут сведены к нулю.

Существенным недостатком данного технического решения является то, что положение рабочих органов (баровой цепи) определяется относительным методом с использованием продольных уклонов лазерной плоскости и базовой лазерной плоскости, позволяющей определять взаимное положение элементов конструкции машины и соответственно относительную глубину вырезки балласта. При этом, для создания базовой лазерной плоскости необходимо создавать сеть опорных точек и при работе на каждой из этих точек создавать опорную плоскость.

Задачей полезной модели является повышение точности и производительности вырезки балласта (щебня) рельсового пути, за счет определения абсолютных значений высотных отметок рабочего органа ЩОМ и их сравнения с проектными высотными отметками в каждый текущий момент времени при движении машины.

Техническим результатом полезной модели является, обеспечение выемки щебня рельсового пути с заглублением рабочего органа (баровой цепи) в соответствии с проектными высотными отметками (с проектным положением рельсового пути в текущей точке пути), за счет создания измерительной системы, позволяющей по разности измеренных и проектных отметок регулировать положение баровой цепи ЩОМ.

Указанный технический результат достигается за счет того, что щебнеочистительная машина, включающая раму, опирающуюся на ходовые механизмы, установленный на раме с возможностью регулировки по высоте рабочий блок в виде баровой цепи, установленной между первой и второй направляющими, блок управления, связанный с измерителями продольного и поперечного углов наклона машины и устройством управления приводом рабочего блока, согласно полезной модели, снабжена спутниковой системой позиционирования, информационный выход которой связан с указанным блоком управления, и связанным с указанным блоком управления вторым измерителем продольного угла наклона машины, указанные первый и второй измерители продольного угла наклона установлены на соответствующих направляющих баровой цепи, при этом оси чувствительности указанных измерителей продольного угла наклона ориентированы вдоль продольных осей указанных направляющих, а спутниковая антенна указанной спутниковой системы позиционирования установлена в верхней части одной из указанных направляющих баровой цепи.

Сущность данной полезной модели, заключается в том, что работа системы управления вырезкой (очисткой) балласта организована на принципе сравнения текущих высотных отметок (координат) рабочей нижней грани баровой цепи с проектными высотными отметками вырезки балласта в текущей точке пути.

На фиг.1 представлен общий вид щебнеочистительной машины, согласно полезной модели; на фиг.2 приведена схема, иллюстрирующая принцип работы машины; на фиг.3 показана структурная схема основных блоков машины, согласно полезной модели.

Щебнеочистительная машина 1, согласно полезной модели, содержит раму 2, опирающуюся на ходовые механизмы 3. На раме 2 закреплены направляющие 4 и 5, связанные с баровой цепью 6. На указанных направляющих 4, 5 установлены, соответственно, первый и второй измерители продольного угла наклона - датчики 7, 8, при этом они установлены так, что их оси чувствительности направлены вдоль продольных осей указанных направляющих. Измеритель поперечного угла наклона - датчик 9, установлен на раме 2, на которой жестко установлена рабочая кабина 10 указанной щебнеочистительной машины 1. В верхней части направляющей 4, преимущественно вблизи ее оси вращения, установлена спутниковая антенна 11 спутниковой системы позиционирования. В указанной рабочей кабине 10 расположены устройство управления приводом 12 направляющих 4, 5 баровой цепи 6, блок управления (персональный компьютер (ПК) 13 и связанный со спутниковой антенной 11 спутниковый приемник 14. Датчики 7, 8, 9 и выход спутникового приемника 14 связаны с соответствующими входами персонального компьютера 13, выходы которого связаны с устройством управления приводом 12 направляющих 4, 5. Направляющие 4, 5 закреплены штанге 15, соединяющей их оси вращения.

Направляющие 4, 5 имеют известную длину L, а баровая цепь 6 - известную длину В (фиг.2). Оси вращения указанных направляющих 4, 5 расположены друг от друга на фиксированном расстоянии d. Высота Н₄ расположения верхней точки одной из направляющих, например направляющей 4, относительно очищаемого рельсового пути и соответственно относительно точки p₁ крепления указанной направляющей 4 к баровой цепи 6 принимается в начале движения машины за исходную (постоянную) величину.

Машина работает следующим образом.

Во время очистки баровую цепь 6 щебнеочистительной машины 1 заводят в толщу щебня балласта под рельсошпальную решетку и с помощью привода 12 приводят в движение. Последняя вырезает щебень и подает его на транспортер (на чертеже не показан) и далее в систему очистки, где он обрабатывается на грохотах, просеивается и очищенный возвращается в балласт. Для обеспечения заглубления баровой цепи 6 до проектных отметок в машине установлена спутниковая система позиционирования, которая работает следующим образом. В портативный компьютер 13 экспортируются проектные данные высотных отметок уровня вырезки (очистки) балласта и соответствующая линейная координата (пикетаж). Спутниковая антенна 11 ГНСС принимает сигнал от космических аппаратов (спутников) и по каналу связи передает в спутниковый приемник 14 для определения собственных координат. Кроме того, в приемник 14 по каналу связи (радиомодем, GPRS и т.д.) поступает корректирующий сигнал с базовой станции (не показано), установленной на исходном репере с известной высотной отметкой в системе высот проектных данных. Приемник 14 выполняет расчет пространственных координат X_i, Y_i, H_i положения антенны 11 спутниковой системы позиционирования в заданном интервале времени с заданной частотой 1-20 Гц. В ходе движения ЩОМ по очищаемому рельсовому пути датчики 9 7, 8 измеряют поперечный уклон и продольные углы ₄ и ₅ (фиг.2, фиг.3).

Данные с приемника 14 и датчиков 7, 8, 9 синхронно поступают в ПК 13, где в соответствии с заложенной в нем программой ЭВМ производятся следующие определения:

1. По текущим координатам X_i, Y_i , H_i поступающим со спутникового приемника 14, определяется текущее расстояние от исходной точки до текущей точки путем интегрирования единичных отрезков n пройденного пути. При этом в текущие координаты X_i, Y_i, H_i вводятся поправки за редуцирование фазового центра антенны 11 на ось пути, с учетом угла наклона в поперечной плоскости, измеряемого датчиком 9.

2. По известной высоте H₄ расположения направляющей 4 вычисляется высотная отметка Н₅ верхней точки (оси вращения) направляющей 5 в соответствии с выражением: H₅ =Н₄+d·sin, где Н₄ - высотная отметка направляющей 4, Н₅ высотная отметка направляющей 5, d - расстояние между осями вращения направляющих 4, 5, - поперечный угол наклона машины.

3. Вычисляются текущие высотные отметки точек p₁, p₂ нижней рабочей грани баровой цепи 6 в соответствии с выражениями:

H_p1=H_4i-L·sin(₄)

H_p2=H_5i -L·sin(₅), где

H_4i, H _5i - соответственно текущие высотные отметки фактического положения баровой цепи 6;

L - длина направляющих 4, 5;

₄, ₅ - соответственно продольные углы наклона направляющих 4, 5.

4. По фактическим высотным отметкам точек p₁, p₂ вычисляется текущий поперечный наклон баровой цепи 6:

, где

- угол поперечного наклона баровой цепи 6,

В - длина баровой цепи 6,

=206265 (угл. сек.) или 3438 (угл. мин.).

5. Определяется текущее высотное положение Н_ср средней точки p_ср баровой цепи 6:

6. Полученные величины Н_ср и сравниваются с заданными с проектными данными, заранее экспортированными в ПК 13.

В результате сравнения формируются необходимые для корректировки высотного положения балки баровой цепи 6 значения H_i и _i.

Указанные значения H_i и _i отображаются на мониторе ПК 13 графически и в цифровом виде с указанием знака и направления необходимого перемещения направляющих 4, 5. Управляющий сигнал в виде цифровой информации о необходимых величинах сдвига поступает на устройство управления приводом 12 ЩОМ. Указанный управляющий сигнал может быть также сформирован путем сравнения высотных отметок направляющих 4, 5 без вычисления высотного положения средней точки баровой цепи 6. Таким образом, в устройстве, согласно полезной модели, на каждый момент времени с заданным интервалом выполняется сравнение текущего значения высотной отметки направляющих 4, 5 баровой цепи 6 с проектной высотной отметкой в текущей i-ой точке пути. Вычисляемая таким образом разность значений является величиной, на которую необходимо поднять или заглубить балку баровой цепи 6 в ручном или автоматизированном режиме. Значения указанных отклонений по первой и второй направляющим 4, 5 равные нулю свидетельствует о проектном положении балки баровой цепи 6 в вертикальной плоскости (по высотным отметкам) и поперечному уклону.

В целом, система, согласно полезной модели, за счет использования абсолютных значений высотных отметок положения баровой цепи путем выполнения процедуры сравнения с заданными высотными отметками может быть эффективно использовано при вырезке балласта и планировке земляного полотна железнодорожного пути под балласт с обеспечением высокой точности проектного задания.

Щебнеочистительная машина, включающая раму, опирающуюся на ходовые механизмы, установленный на раме с возможностью регулировки по высоте рабочий блок в виде баровой цепи, установленной между первой и второй направляющими, блок управления, связанный с измерителями продольного и поперечного углов наклона машины и устройством управления приводом рабочего блока, отличающаяся тем, что она снабжена спутниковой системой позиционирования, информационный выход которой связан с указанным блоком управления, и связанным с указанным блоком управления вторым измерителем продольного угла наклона, указанные первый и второй измерители продольного угла наклона установлены на соответствующих направляющих баровой цепи, при этом оси чувствительности указанных измерителей продольного угла наклона ориентированы вдоль продольных осей указанных направляющих, а спутниковая антенна указанной спутниковой системы позиционирования установлена в верхней части одной из указанных направляющих баровой цепи.