Устройство определения ширины колеи и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и предназначена для контроля состояния железнодорожного пути, может быть использована при измерении ширины рельсовой колеи, расстояния между рабочими гранями сердечника и контррельса, а также взаимного возвышения уровня одного рельса относительно другого. Сущность полезной модели заключается в том, что в устройство определения ширины колеи и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов, содержащее металлический корпус с установленными внутри него блоком автономного электропитания, датчиком линейных перемещений, датчиком наклона рельсовых нитей и микроконтроллером, в него введены датчик температуры и карманный персональный компьютер, причем выход датчика температуры связан с одним из входов блока предварительной обработки сигналов, информационным каналом связанным с микроконтроллером, выход которого соединен с входом карманного персонального компьютера, выход последнего соединен с входом бортовой автоматизированной системы компьютеризированного путеизмерительного вагона-лаборатории, при этом установленный между головками рельсов колеи металлический корпус выполнен коробообразным и снабжен с одной стороны корпуса неподвижным упором, взаимодействующим с боковой внутренней поверхностью головки одного рельса, и складной, ручкой, к которой прикреплен холдер с установленным на нем карманным персональным
компьютером, а с другой стороны коробообразного корпуса установлена подвижная скоба, на правом и левом плечах которой закреплены по одному наконечнику, концы которых выполнены упирающимися в боковую внутреннюю поверхность другого рельса, а в центральной части подвижной скобы установлены ориентированные ортогонально друг относительно друга два постоянных магнита, при этом в полости коробообразного корпуса размещен датчик линейных перемещений, связанный с подвижной скобой с возможностью его перемещения по плоскому подшипнику в направляющих под действием распорной пружины, расположенной в направляющих корпуса и обеспечивающей прижатие подвижной скобы к боковой внутренней поверхности головки рельса, а в средней части полости коробообразного корпуса закреплен инклинометр и датчик температуры. 1 п.ф., 4 илл.
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и предназначена для контроля состояния железнодорожного пути, может быть использована при измерении ширины рельсовой колеи, взаимного возвышения (уровня одного рельса относительно другого), а также расстояния между рабочими гранями сердечника и контррельса, ординат переводных кривых и ширины жолоба.
Известны устройства для контроля состояния железнодорожного пути, выполненные на базе переносных путеизмерительных шаблонов типа ЦУП-1Д, ЦУП-2Д, ЦУП-3Д, представляющих собой механические устройства со шкальными приспособлениями для измерения линейных размеров и с воздушно-пузырьковыми уровнями для проведения угловых измерений и для промера стрелочных переводов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля рельсовой колеи, выполненная в виде измерительной тележки типа ПТ-7МК, разработанной фирмой ООО «ТВЕМА». (Руководство по эксплуатации 2822.00.000РЭ. устройство для контроля рельсовой колеи (тележка путеизмерительная ПТ-7МК) www.tvema.ru, 2000 г.
В состав известной измерительной тележки ПТ-7МК входят блок автономного электропитания, датчик ширины рельсовой колеи, датчик уровня рельсовых нитей, микропроцессорный регистратор для запоминания, анализа и индикации показаний датчиков, имеющий энергонезависимую память и интерфейс для передачи данных измерения через адаптер связи в компьютер путевого хозяйства или в базу данных Департамента пути. Датчик уровня рельсовых нитей выполнен по принципу маятника отслеживания направления гравитационной вертикали в поперечном сечении пути.
Выходной сигнал датчика уровня рельсовых нитей пропорционален поперечному углу крена рамы измерительной тележки относительно линии горизонта.
В качестве датчика ширины рельсовой колеи использован оптический датчик линейных перемещений, представляющей собой гребенку с прорезями, а микропроцессорный регистратор вычисляет ширину рельсовой колеи по количеству импульсов, поступающих от оптического элемента датчика линейных перемещений.
При всех достоинствах известной измерительной тележки ПТ-7МК следует отметить недостаточную точность измерения требуемых параметров и практическую невозможность ее применения для измерения в нагруженном режиме, что принципиально важно для современных компьютеризированных вагонов-путеизмерителей к которым предъявляются высокие требования по точности измерении ширины колеи и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов.
Техническим результатом, на достижение которого направленно создание данной полезной модели является упрощение конструкции устройства, повышение точности измерения ширины рельсовой колеи и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов, а также обеспечения возможности размещения устройства в окрестности расположения измерительных роликов путеизмерителя и обеспечения возможности режима, «on-line» с бортовой автоматизированной системой (БАС) компьютеризированного путеизмерительного вагона-лаборатории.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройство измерения ширины колеи и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов, содержащее металлический корпус с установленным внутри него блоком автономного электропитания, датчиком линейных перемещений, датчиком наклона рельсовых нитей и микроконтроллером, введены датчик температуры и карманный персональный компьютер, причем выход датчика температуры связан с одним из входов блока предварительной обработки
сигналов, информационным каналом, связанным с микроконтроллером, выход которого соединен с входом карманного персонального компьютера, выход последнего соединен с входом бортовой автоматизированной системы компьютеризированного путеизмерительного вагона-лаборатории, при этом установленный между головками рельсов колеи металлический корпус выполнен коробообразным и снабжен с одной стороны корпуса неподвижным упором, взаимодействующим с боковой внутренней поверхностью головки одного рельса, и складной ручкой, к которой прикреплен холдер с установленным на нем карманным персональным компьютером, а с другой стороны коробообразного корпуса установлена подвижная скоба, на правом и левом плечах которой закреплены по одному наконечнику, концы которых выполнены упирающимися в боковую внутреннюю поверхность другого рельса, а в центральной части подвижной скобы установлены ориентированные ортогонально друг относительно друга два постоянных магнита, при этом в полости коробообразного корпуса размещен датчик линейных перемещений, связанный с подвижной скобой с возможностью его перемещения по плоскому подшипнику в направляющих под действием распорной пружины, расположенной в направляющих корпуса и обеспечивающей прижатие подвижной скобы к боковой внутренней поверхности головки рельса, а в средней части полости коробообразного корпуса закреплен инклинометр, и датчик температуры.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства определения ширины колеи и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов;
на фиг.2 показан общий вид устройства;
на фиг.3 показан вид А фиг.2;
на фиг.4 показан вид В на фиг.2;
на фиг.5 показан экран КПК в режиме измерения;
на фиг.6 показан экран КПК в режиме настройки.
Устройство определения ширины колея и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов содержит блок автономного
электропитания 1 фиг.1 датчик линейных перемещений 2, инклинометр 3 и датчик температуры 4. Блок 1 и элементы 2, 3 и 4 конструктивно располагаются внутри коробообразного корпуса 9 фиг.2. Блок 1 осуществляет питание всех основных элементов и блоков устройства. Входы элементов 2, 3 и 4 подключены к блоку 5 предварительной обработки данных. Микроконтроллер 6 управляет процессами преобразования и измерения, а также обеспечивает возможность передачи данных в карманный персональный компьютер (КПК) 7 фиг.1, из которого результаты измерения автоматически или по дополнительной команде передаются в базу данных бортовой автоматизированной системы (БАС) 8 фиг.1 по радиоканалу или через порт связи КПК.
С одной стороны коробообразного корпуса 9 фиг.2 установлены складная ручка 10 и неподвижный упор 11, который выполнен взаимодействующим с боковой внутренней поверхностью головки одного рельса. К складной ручке 10 прикреплен холдер с установленным на нем карманным персональным компьютером 12 фиг.2 (например, типа HPIPAQ h×4700). С другой стороны коробообразного корпуса 9 установлена подвижная скоба 13, на правом и левом плечах которой закреплены по одному наконечнику 14. Концы этих наконечников 14 выполнены упирающимися в боковую внутреннюю поверхность другого рельса. В центральной части подвижной скобы 13 установлены два постоянных магнита 15, 16, ориентированных ортогонально друг относительно друга и предназначенных для более надежной фиксации подвижной скобы 13 на рельсе. При этом один из этих магнитов прижат к верхней поверхности рельса, а другой магнит к боковой поверхности того же рельса, тем самым, обеспечивая фиксацию подвижной скобы на головке рельса во взаимноортогональных плоскостях.
Размещенный в полости коробообразного корпуса 9 (фиг.2) датчик линейных перемещений 2 (фиг.1) связан с подвижной скобой 13 (фиг.2, 3, 4) с возможностью его перемещения по плоскому подшипнику (на фиг.2, 3, 4 не
показан) в направляющих корпуса (на фиг.2, 3, 4 не показаны) под действием распорной пружины 17, расположенной в направляющих и обеспечивающей прижатие подвижной скобы 13 к боковой внутренней поверхности головки рельса.
На фиг.2, 3, 4 представлена базовая конструкция устройства определения ширины колеи и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов, соответствующая варианту исполнения устройства для его использования в составе путеизмерителя, т.е. для измерения ширины колеи и определения возвышения одного из рельс относительно другого. При этом ручка 10 показана в сложенном (транспортном) положении. В случае необходимости измерения ширины жолоба, ординат переводных кривых, а также измерения расстояния между рабочими гранями сердечника и контррельса дополнительно используются приспособления, которые крепятся к базовым элементам, представленным на фиг.2, 3, 4.
Устройство определения ширины колеи и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов работает следующим образом.
Корпус 9 устройства безударно устанавливается между внутренними боковыми поверхностями рельсов колеи в промежутке между измерительной тележкой и колесом и возможно ближе к месту опускания измерительных роликов. При этом вначале устанавливают конец корпуса с неподвижным упором 11 (фиг.2), а затем, воздействуя на упорную пружину 17, устанавливают другой конец с находящийся на нем подвижной скобой 13. Поскольку подвижная скоба 13 соединена с датчиком линейных перемещений и прижата к внутренней поверхности другого рельса, то расстояние между наконечниками неподвижного упора 11 с наконечниками подвижной скобы 13, контактирующими с внутренней поверхностью другого рельса, соответствует ширине рельсовой колеи. Возвышение поверхности катания одного рельса над соответствующей поверхностью другого рельса вычисляется автоматически по углу наклона между указанными поверхностями, который измеряется с помощью инклинометра 3.
В целях существенного уменьшения погрешности измерения, обусловленной изменением температуры окружающей среды, в цепь измерения введен датчик температуры 4 (фиг.1), данные которого используются для компенсации указанной погрешности.
Для установки прикладного программного обеспечения необходимо стандартными средствами КПК7 записать файл line.prp с инсталляционного диска, входящего в комплект поставки. После этого программа работы КПК7 готова к использованию. Работа устройства происходит автоматически под управлением КПК7, операционные кнопки которого расположены на основании КПК7. Так при нажатии экранной кнопки «Измерить» оператор получит текущие значения измеренных параметров в полях «Шаблон» и «Уровень». Вид экрана при работе в этом режиме показан на фиг.5. В середине экрана расположена и строка статуса порта Bluetooth. Здесь выдается сообщение, полученное из БАС8 компьютеризированного вагона-лаборатории по порту Bluetooth, если соединение установлено. Экранная кнопка «Не записывать» служит для аннулирования результатов измерения и перехода к повторному измерению.
Настройка программы заключается в установке четырех корректирующих коэффициентов и порта обмена данных с устройством. Вид экрана КПК7 в режиме настройки представлен на фиг.6. Установка коэффициентов выполняется при проведении настроечных и регулировочных работ. Если значения коэффициентов были случайно утеряны, их можно восстановить при нажатии кнопки «Обновить константы» фиг.6.
Проверка корректности выполнения настроечных работ производится следующим образом:
1. установить корпус устройства на рельсы;
2. включить КПК7;
3. произвести измерения шаблона и уровня, отметив положение корпуса на обоих рельсах;
4. перевернуть корпус устройства на 180° и установить его концы на отмеченные места;
5. вновь произвести измерения шаблона и уровня.
Измеренные значения ширины колеи («шаблон») и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов («уровень») не должны отличаться от соответствующих параметров, полученных для двух рассмотренных выше случаев измерения на величину, большую допустимой погрешности. В противном случае необходима дополнительная коррекция. Следует заметить, что правильно настроенное устройство не требует дополнительной коррекции в течение продолжительного интервала времени.
Устройство определения ширины колеи и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов, содержащее металлический корпус с установленными внутри него блоком автономного электропитания, датчиком линейных перемещений, датчиком наклона рельсовых нитей и микроконтроллером, отличающееся тем, что в него введены датчики температуры и карманный персональный компьютер, причем выход датчика температуры связан с одним из входов блока предварительной обработки сигналов, информационным каналом связанным с микроконтроллером, выход которого соединен с входом карманного персонального компьютера, выход последнего соединен с входом бортовой автоматизированной системы компьютеризированного путеизмерительного вагона-лаборатории, при этом установленный между головками рельсов колеи металлический корпус выполнен коробообразным и снабжен с одной стороны корпуса неподвижным упором, взаимодействующим с боковой внутренней поверхностью головки одного рельса, и складной ручкой, к которой прикреплен холдер с установленным на нем карманным персональным компьютером, а с другой стороны коробообразного корпуса установлена подвижная скоба, на правом и левом плечах которой закреплены по одному наконечнику, концы которых выполнены упирающимися в боковую внутреннюю поверхность другого рельса, а в центральной части подвижной скобы установлены ориентированные ортогонально друг относительно друга два постоянных магнита, при этом в полости коробообразного корпуса размещен датчик линейных перемещений, связанный с подвижной скобой с возможностью его перемещения по плоскому подшипнику в направляющих под действием распорной пружины, расположенной в направляющих корпуса и обеспечивающей прижатие подвижной скобы к боковой внутренней поверхности головки рельса, а в средней части полости коробообразного корпуса закреплен инклинометр и датчик температуры.
