Путевая машина

 

Изобретение относится к устройствам для корректировки рельсового пути. Путевая машина (1) имеет раму (2), выполненную с возможностью передвижения по рельсовому пути (4), и контактирующее с рельсами устройство (9), соединенное с рамой машины с возможностью перестановки и выполненное с возможностью передвижения по пути при помощи роликов с гребнем (10). Рама (2) машины соединена со спутниковым приемником (13), имеющим антенну (14) с ее центром (15). Предусмотрено измерительное устройство (16) для регистрации относительного положения центра антенны (15) относительно контактирующего с рельсами устройства (9) по параметрам: поперечный уклон пути, поперечное смещение, проходящее перпендикулярно к продольному направлению машины, и расстояние по вертикали. Вычислительное устройство (25) служит для расчета смещения центра антенны (15) относительно базовой точки (22) контактирующего с рельсами устройства (9). Технический результат – повышение скорости и достоверности регистрации положения рельсового пути. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к путевой машине, имеющей раму, выполненную с возможностью передвижения по пути при помощи ходовых механизмов, и контактирующее с рельсами устройство, соединенное с рамой машины с возможностью перестановки и выполненное с возможностью передвижения по пути при помощи роликов с гребнем, а также к способу для регистрации положения пути.

Из ЕР 0806523 А1 уже известна подобная путевая машина или способ для определения заданного положения рельсового пути. С помощью лазерного передатчика измеряют положение путеподъемного агрегата, контактирующего с рельсами, относительно рамы машины, собственное положение которой определяли по маркшейдерским точкам, замеренным геодезистами и определяющим абсолютное положение пути.

Из патента DE 4102871 С2 также известно измерение у путевой машины смещения измерительной оси или контактирующего с рельсами устройства, катящегося по пути, относительно рамы машины, установленной на ходовых механизмах на рельсовом пути.

В ЕР 1028325 А2 описан способ измерения рельсового пути с помощью двух единиц измерительного подвижного состава, которые передвигаются по пути независимо друг от друга и которые устанавливают в конечных точках измеряемого участка пути.

Задачей предложенного изобретения является создание машины или способа указанного типа, с помощью которого можно быстро и достоверно точно регистрировать положение рельсового пути.

Согласно изобретению данная задача решается с помощью машины указанного типа за счет того, что рама машины связана со спутниковым приемником, имеющим антенну со своим центром, и что предусмотрены измерительное устройство для определения относительного положения центра антенны относительно контактирующего с рельсами устройства по параметрам: поперечный уклон пути, поперечное смещение и расстояние по вертикали, проходящие перпендикулярно к продольному направлению машины, а также вычислительное устройство для определения смещения центра антенны относительно базовой точки контактирующего с рельсами устройства.

С помощью заявленных признаков возможно, несмотря на размещение на машине спутникового приемника, предназначенного для оптимального приема, обеспечить точное параллельное направление центра антенны относительно оси пути.

Прочие преимущества и варианты выполнения изобретения даны в зависимых пунктах формулы изобретения и представлены на чертеже.

Изобретение поясняется ниже более подробно с помощью примера выполнения, представленного на чертежи.

Фиг.1 - вид сбоку заявленной путевой машины, имеющей контактирующее с рельсами устройство.

Фиг.2 - схематичное изображение машины в продольном направлении рельсового пути в сечении согласно линии II на фиг.1.

Фиг.3, 4, 5 - соответствующие диаграммы различных этапов заявленного способа.

Путевая машина 1, представленная на фиг.1 и 2, имеет собственную раму 2, которая опирается на рельсовый путь 4 при помощи ходовых механизмов 3 и имеет кабину водителя или рабочую кабину 5, а также приводное устройство 6. Машина 1 оснащена вспомогательной подвижной единицей 7, которая выполнена с возможностью передвижения по пути 4 независимо от машины и с помощью которой производят измерения действительного положения пути 4 в рабочем направлении, обозначенном стрелкой 8 (это уже известно из ЕР 1028325 А2, поэтому здесь на этом внимание более подробно не заостряется).

Если смотреть в рабочем направлении машины, то перед передним ходовым механизмом 3 машины 1 находится контактирующее с рельсами устройство 9, которое опирается на путь 4 при помощи роликов с гребнем 10. Это контактирующее с рельсами устройство 9 представляет собой по существу измерительную ось 11, выполненную с возможностью передвижения по пути и соединенную с рамой машины 2 на шарнирах с возможностью качания и связанную с ней с возможностью перемещения по высоте благодаря приводам (здесь не представленным), с помощью которых измерительную ось 11 к началу работы машины 1 опускают или ставят на рельсы 12 пути 4. Прямо над контактирующим с рельсами устройством 9 на раме машины 2 укреплен спутниковый приемник 13, который имеет антенну 14 с ее центром 15 и служит для приема внеземных спутниковых сигналов о положении (или сигналов глобальной спутниковой системы радиоопределения). Лазерный приемник 28 служит вместе с лазерным передатчиком 29 для формирования измерительной линии 30.

На машине 1 предусмотрено, кроме того, измерительное устройство 16, которое служит для регистрации относительного положения центра антенны 15 относительно контактирующего с рельсами устройства 9. Это измерительное устройство 16 представляет собой лазерное сканирующее устройство 17, которое имеет сканирующую плоскость 18, проходящую в поперечном направлении машины (начало координат 19), и которое соединено с нижней стороной рамы машины 2. Начало координат 19 образует оптический центр 24 измерительного устройства 16, которое установлено в продольном направлении машины над контактирующим с рельсами устройством 9. На измерительной оси 11 контактирующего с рельсами устройства 9, находящейся прямо под измерительным устройством, расположен считывающий объект 20, который предусмотрен для считывания при помощи лазерного сканирующего устройства 17 и выполнен в виде линейки 21, расположенной посередине между роликами с гребнем 10 и проходящей в поперечном направлении машины. Она имеет базовую точку 22, расположенную также посередине между роликами с гребнем 10 и имеющую форму штыря 23, проходящего в вертикальном направлении относительно линейки 21.

С помощью фиг.3, 4 и 5 описывается более подробно, что регистрация положения центра антенны 15 относительно контактирующего с рельсами устройства 9 происходит с учетам следующих параметров: поперечный уклон пути , поперечный сдвиг пути d, проходящий перпендикулярно относительно продольного направления машины, и расстояние по вертикали а. В заявленном способе регистрации положения рельсового пути 4 при контактировании с ним с учетом указанных параметров и на основании расчетов, произведенных вычислительным устройством 25, предусмотренным на машине 1, происходит смещение центра антенны 15 относительно базовой точки 22 контактирующего с рельсами устройства 9. Другими словами, определяют положение центра антенны 15 спутникового приемника 13, находящегося на раме 2 машины 1, относительно базовой точки 22 контактирующего с рельсами устройства 9, выполненного с возможностью качения по пути 4 и связанного с машиной 1, поэтому благодаря определению положения координат центра антенны 15 с помощью сигналов о положении (или сигналов глобальной спутниковой системы радиоопределения) автоматически регистрируют также абсолютные координаты положения пути в области контактирующего с рельсами устройства 9.

На фиг.3 показано измерение наклона рама машины 2 относительно измерительной оси 11. Как правило, рама машины 2 по причине подрессоривания ходовых механизмов 3 будет иметь другой поперечный наклон, нежели измерительная ось 11, который непременно соответствует поперечному уклону пути . Этот разный поперечный уклон определяют с помощью лазерного сканирующего устройства 17, когда устанавливают систему координат ХY, которая имеет нулевую отметку в начале координат 19 сканирующей плоскости 18 лазерного сканирующего устройства 17. Координаты х1, y1 и х2, y2 обоих лазерных лучей или их целевых точек, являющихся наружными в поперечном направлении машины и попадающих на линейку 21, можно таким образом рассчитать в системе координат. Из этого узнают (также и способом вычисления) наклон рамы . Так как эта величина угла дает только относительный угол между рамой машины 2 и измерительной осью 11, то требуется определить абсолютный наклон рамы (относительно горизонтали). Для этого измеряют поперечный наклон измерительной оси 11, соответствующий поперечному уклону пути , при помощи размещенного на ней инклинометра 26. Из этой величины вычитают наклон рамы для получения абсолютного наклона рамы.

Фиг.4 поясняет расчет расстояния и высоты между измерительной осью 11 и рамой машины 2. Лазерное сканирующее устройство 17, чья разрешающая способность по углу составляет примерно 0,05, дает для каждого этапа размер угла и расстояние относительно сканированной линейки 21. Тем самым штырь 23, образующий базовую точку 22 и отходящий от центра линейки 21, при помощи лазерного сканирующего устройства 17 можно однозначно идентифицировать или определить его горизонтальное и вертикальное положение относительно начала координат 19. В результате этого можно определить расстояние как по горизонтали, так и по вертикали между рамой машины 2 и измерительной осью 11. Чтобы найти базовую точку, из дистанционных измерений лазерного сканирующего устройства 17 выбирают тот результат измерений, который имеет наименьшую дистанцию в центральной области. Этот результат измерений отличается расстоянием а и углом в системе координат, в которой рама машины образует ось X, а точка отсчета находится в начале координат 19 лазерного сканирующего устройства 17. Тем самым базовую точку 22 определяют в системе координат на основании этих величин а и .

Так как сначала указанная система координат изменяет положение вслед за отклонением рамы от горизонтали, вся система координат для расчета высоты и расстояния по горизонтали от нулевой отметки должна поворачиваться еще при вычислении вслед за отклонением рамы в горизонтальное положение.

На схеме фиг.5 даны существенные параметры заявленного способа измерения. При вводе в эксплуатацию машины 1 или перед началом ее работы получают следующие постоянные:

h = расстояние по вертикали от центра антенны 15 спутникового приемника 13 до начала координат 19 лазерного сканирующего устройства;

d = расстояние по горизонтали между антенной 14 или центром антенны 15 и началом координат 19 лазерного сканирующего устройства 17;

b = расстояние между внутренним краем рельса 12 и базовой точкой 22 на линейке 21 и

с = расстояние по вертикали между линейкой 21 или базовой точки 22 и верхним краем рельса 12.

Описанные с помощью фиг.3 и 4 измерения и расчеты дают следующие значения:

= (относительный) поперечный наклон рамы машины 2;

= поперечный уклон рельсового пути 4, соответствующий поперечному наклону измерительной оси 11;

= угол, при котором лазерное сканирующее устройство 17 опознает штырь 23 или базовую точку 22;

а = расстояние между началом координат 19 сканирующего устройства и базовой точкой 22 на линейке 21, измеренное лазерным сканирующим устройством.

Из совокупности этих данных определяют затем путем вычислений расстояние по вертикали и горизонтали между антенной глобальной спутниковой системы радиоопределения 14 и точкой соприкосновения контактного устройства 9 с рельсом 12.

Формула изобретения

1. Путевая машина (1), имеющая раму (2), выполненную с возможностью передвижения по рельсовому пути (4) при помощи ходовых механизмов (3), и контактирующее с рельсами устройство (9), соединенное с рамой машины с возможностью перестановки и выполненное с возможностью передвижения по пути (4) при помощи роликов с гребнем (10), отличающаяся тем, что рама (2) машины соединена со спутниковым приемником (13), имеющим антенну (14) с ее центром (15), и что предусмотрены измерительное устройство (16) для регистрации относительного положения центра антенны (15) относительно контактирующего с рельсами устройства (9) по параметрам: поперечный уклон пути (), поперечное смещение (d), проходящее перпендикулярно продольному направлению машины, и расстояние по вертикали (а), а также вычислительное устройство (25) для расчета смещения центра антенны (15) относительно базовой точки (22) контактирующего с рельсами устройства (9).

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что измерительное устройство (16) представляет собой лазерное сканирующее устройство (17), соединенное с рамой (2) машины и имеющее сканирующую плоскость (18), которая проходит в поперечном направлении машины и имеет начало координат (19).

3. Машина по п.2, отличающаяся тем, что на контактирующем с рельсами устройстве (9) по центру между роликами с гребнем (10) установлен считывающий объект (20), который проходит в поперечном направлении машины, предусмотрен для сканирования при помощи лазерного сканирующего устройства (17) и имеет базовую точку (22), установленную также по центру между роликами с гребнем (10).

4. Машина по п.3, отличающаяся тем, что считывающий объект (20) выполнен в виде линейки (21), а базовая точка (22) выполнена в виде штыря (23), отходящего от линейки (21).

5. Машина по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что оптический центр (24) измерительного устройства (16) расположен, если смотреть в продольном направлении машины, над контактирующим с рельсами устройством (9) на нижней стороне (27) рамы машины (2).

6. Машина по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что контактирующее с рельсами устройство (9) выполнено в виде измерительной оси (11), соединенной с лазерным приемником (28) для формирования измерительной линии (30) и установленной на шарнирах с возможностью качания на раме машины (2) перед передним ходовым механизмам (3), если смотреть в рабочем направлении машины (1).

7. Машина по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что антенна (14) спутникового приемника (13) связана с рамой машины (2) над контактирующим с рельсами устройством (9).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5