Устройство динамического мониторинга контакта колеса с рельсом
Полезная модель относится к контрольно-измерительным устройствам, а именно к устройствам динамического мониторинга надежного контакта колеса с рельсом. Устройство динамического мониторинга контакта колеса с рельсом, содержит передающий модуль, установленный на хвостовом вагоне подвижного состава и включающий последовательно соединенные передающую антенну, генератор зондирующего сигнала и процессор формирования сигнала. Приемный модуль, установленный на локомотиве подвижного состава, включает приемную антенну, выход которой подключен к первому входу преобразователя частоты, на второй вход которого подключен выход генератора задающего сигнала, а выход подключен на вход процессора обработки сигнала. При этом передающая и приемная антенны установлены с возможностью передачи и приема зондирующего сигнала поверхностной волны непосредственно над поверхностью головки рельса, направленной вдоль рельсового пути от головы состава поезда в его хвостовую часть. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства. Предлагаемое устройство динамического мониторинга надежного контакта колеса с рельсом планируется применить в первую очередь для высокоскоростных поездов в Российской Федерации, а также для мониторинга надежного контакта колеса с рельсом при движении грузовых поездов с порожними вагонами в кривых участках пути, в.ч. с порожними вагонами-цистернами и вагонами бункерного типа с повышенным центром тяжести.
Полезная модель относится к контрольно-измерительным устройствам, а именно к устройствам динамического мониторинга надежного контакта колеса с рельсом.
Известно устройство динамического мониторинга контакта колеса с рельсом (см. патент на изобретение РФ 
2380259, опубл. 27.01.2010), которое содержит приемный модуль, включающий приемную антенну, генератор задающего сигнала и процессор обработки сигнала, и передающий модуль, включающий передающую антенну, на вход которой подключен выход генератора зондирующего сигнала, и процессор формирования сигнала.
Недостаток устройства заключается в низкой функциональной возможности, поскольку оно не может быть использовано для определения возникновения отрыва колеса от рельса на всей протяженности подвижного состава, состава поезда и по всему маршруту следования подвижного состава, поезда, т.к. для диагностики контакта колеса с рельсом в процессе движения подвижного состава источник излучения устанавливают над поверхностью рельса и, принимая во внимание локальный характер чувствительности источника излучения, учитывают его отраженные сигналы, что невозможно при сканировании рельсового пути вдоль всего подвижного состава по причине затухания отраженных сигналов в непосредственной близости от источника излучения.
Задачей настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей уже существующих подобных устройств.
Это достигается тем, что в отличие от известного технического решения в устройство введен преобразователь частоты, который в приемном модуле, установленном на локомотиве подвижного состава, первым входом соединен с выходом приемной антенны, вторым входом соединен с выходом генератора задающего сигнала, и выходом соединен с входом процессора обработки сигнала, а в передающем модуле, установленном на хвостовом вагоне подвижного состава, на вход генератора зондирующего сигнала подключен выход процессора формирования сигнала, при этом передающая и приемная антенны установлены с возможностью передачи и приема зондирующего сигнала поверхностной волны непосредственно над поверхностью головки рельса, направленной вдоль рельсового пути от головы состава поезда в его хвостовую часть.
Такое выполнение устройства позволяет, путем установки передающего и приемного модулей соответственно на хвостовом вагоне и на головном локомотиве поезда и направленного действия от передающего к приемному модулю зондирующего сигнала поверхностной волны вдоль рельсового пути, работать на прямом сигнале, фиксировать изменение определенной амплитудно-частотной характеристики для электромагнитной структуры, которую из себя представляет данный подвижной состав на рельсах, и по этому изменению определять наличие отрыва (или предотрыва) колеса от рельса на всем протяжении подвижного состава. Это расширяет функциональные возможности устройства.
На фигуре представлена блок-схема устройства динамического мониторинга надежного контакта колеса с рельсом.
Устройство динамического мониторинга надежного контакта колеса с рельсом, содержит передающий модуль 1, установленный на хвостовом вагоне подвижного состава и включающий последовательно соединенные передающую антенну 2, генератор зондирующего сигнала 3 и процессор формирования сигнала 4. Приемный модуль 5, установленный на локомотиве подвижного состава включает приемную антенну 6, выход которой подключен к первому входу преобразователя частоты 7, на второй вход которого подключен выход генератора задающего сигнала 8, а выход подключен на вход процессора обработки сигнала 9. При этом передающая и приемная антенны 2, 6 установлены с возможностью передачи и приема зондирующего сигнала поверхностной волны, направленной вдоль рельсового пути.
Устройство работает следующим образом.
Генератор зондирующих сигналов 3 формирует высокочастотный сигнал, модулированный по частоте или фазе. Закон модуляции задается процессором формирования сигнала 4. Сформированный зондирующий сигнал преобразуется передающей антенной поверхностной волны 2 в поверхностную электромагнитную волну, распространяющуюся вдоль рельсов. Достигнув приемной антенны поверхностной волны 6, она преобразуется в электрический сигнал, который поступает на вход преобразователя частоты 7. При взаимодействии с сигналом задающего генератора 8, принятый сигнал преобразуется в сигнал промежуточной частоты с параметрами, необходимыми для цифровой обработки процессором обработки сигнала 9. Источник питания 10, подключенный к генератору зондирующих сигналов 3 и к процессору формирования сигнала 4, обеспечивает автономное питание передающего модуля 1, установленного на хвостовом вагоне. Источник питания 11, подключенный к задающему генератору 8, преобразователю частоты 7 и процессору обработки сигнала 9, преобразует напряжение бортовой сети локомотива в напряжение питания приемного модуля 5, установленного на локомотиве.
С точки зрения электродинамики рельсовый путь с подвижным составом представляют собой для сигналов определенных частот волновод поверхностной волны. В случае отрыва (предотрыва) одного из колес подвижного состава нарушается структура волновода, что вызывает изменение параметров принятого приемным модулем 5 сигнала. Это изменение фиксируется процессором обработки сигнала 9, который выдает сигнал оповещения машинисту об аварийной ситуации.
Предлагаемое устройство динамического мониторинга надежного контакта колеса с рельсом планируется применить в первую очередь для высокоскоростных поездов в Российской Федерации, а также для мониторинга надежного контакта колеса с рельсом при движении грузовых поездов с порожними вагонами в кривых участках пути, в.ч. с порожними вагонами-цистернами и вагонами бункерного типа с повышенным центром тяжести.
Устройство динамического мониторинга надёжного контакта колеса с рельсом, содержащее приемный модуль, включающий приемную антенну, генератор задающего сигнала и процессор обработки сигнала, и передающий модуль, включающий передающую антенну, на вход которой подключен выход генератора зондирующего сигнала, и процессор формирования сигнала, отличающееся тем, что введен преобразователь частоты, который в приемном модуле, установленном на головном локомотиве состава поезда (подвижного состава), первым входом соединен с выходом приемной антенны, вторым входом соединен с выходом генератора задающего сигнала и выходом соединен с входом процессора обработки сигнала, а в передающем модуле, установленном на хвостовом вагоне состава поезда (подвижного состава), на вход генератора зондирующего сигнала подключен выход процессора формирования сигнала, при этом передающая и приемная антенны установлены с возможностью передачи и приема зондирующего сигнала поверхностной волны непосредственно над поверхностью головки рельса, направленной вдоль рельсового пути от головы состава поезда в его хвостовую часть.
