способ определения параметров расположения контактного провода железнодорожного пути

Формула изобретения

Способ определения параметров расположения контактного провода железнодорожного пути, при котором проводят два измерения в точках, расположенных на одной линии, перпендикулярной геометрической оси пути на уровне головок рельсов, и определяют высоту контактного провода от уровня головок рельсов и смещение контактного провода относительно геометрической оси железнодорожного пути, отличающийся тем, что производят измерения расстояния до контактного провода относительно точек, расположенных симметрично относительно геометрической оси пути с помощью ультразвука, смещение контактного провода относительно геометрической оси железнодорожного пути определяют из соотношения



где а - расстояние между симметричными точками измерений на уровне головок рельсов;

b - расстояние от одной точки измерения на уровне головок рельсов до контактного провода в плоскости, перпендикулярной геометрической оси пути;

с - расстояние от другой точки измерения на уровне головок рельсов до контактного провода в плоскости, перпендикулярной геометрической оси пути,

затем определяют высоту h контактного провода относительно уровня головок рельсов, исходя из соотношения



или



при c>b.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрическому железнодорожному транспорту, в частности к техническому обслуживанию контактной сети, а именно к определению параметров расположения контактного провода относительно плоскости головок рельсов железнодорожного пути, например, определению высоты и смещения контактного провода относительно железнодорожного пути.

Известен способ определения параметров контактного провода (см. А.С. СССР 1706903, 1992 г.), при котором осуществляют измерение параметров относительно крыши вагона с помощью токовихревых датчиков, непрерывно регистрирующих параметры контактного провода, например, смещение контактного провода относительно геометрической оси железнодорожного пути.

Однако таким способом очень сложно определить высоту контактного провода относительно плоскости головок рельсов, при этом с невысокой точностью определяют смещение контактного провода, т.к. при измерениях датчики, расположенные на лыже пантографа, закрепленного на крыше вагона или иного перемещаемого по рельсам железнодорожного пути ходового механизма, раскачиваются вместе с вагоном и самим контактным проводом, который одновременно приподнимается пантографом, изменяя высоту его положения относительно плоскости головок рельсов.

Известен также способ определения параметров расположения контактного провода железнодорожного пути (см. кн.: Фрайфельд А.В. и др. Устройство, сооружение и эксплуатация контактной сети и воздушных линий. Учебник. - М.: Транспорт, 1986, стр. 289), использованный в качестве прототипа, при котором в статическом состоянии контактного провода проводят два измерения в точках, расположенных на одной линии, перпендикулярной геометрической оси пути в плоскости головок обоих рельсов, и определяют от уровня головок рельсов высоту контактного провода и его смещение относительно геометрической оси железнодорожного пути.

Этот способ определения параметров расположения контактного провода основан на использовании оптико-механических устройств, которые не могут обеспечить достаточно высокую точность определения параметров, зависящую от субъективной погрешности, вносимой оператором при настройке оптико-механического измерительного устройства и определении результатов измерений параметров расчетным путем.

Содержание в исправности железнодорожного пути требует, чтобы воздушная линия, как и железнодорожное полотно, контролировалась через определенные промежутки, обслуживалась и, в случае необходимости, приводилась в порядок. С увеличением скорости движения электропоездов возрастает значение сохранения заданного положения контактного провода.

Для оценки состояния контактной сети ежеквартально проводят проверку параметров контактной сети на основных магистралях, а также ежегодно или после ремонта пути - на второстепенных путях станций, депо и парков. Точки измерений - это точки фиксации контактного провода у опор и середины пролетов кривых участков пути, на сопряжении и воздушной стрелке.

Исследования уровня техники в данной области выявили задачу: создать способ определения параметров расположения контактного провода относительно железнодорожного пути, исключив субъективную погрешность и использование перемещаемого по рельсам железнодорожного пути ходового механизма, т.е. осуществлять при статическом положении провода простые линейные измерения ручными переносными малогабаритными приборами, не требующими настройки; при определении параметров использовать простые геометрические соотношения, позволяющие упростить процессы расчета параметров и повысить точность. При осуществлении способа необходимо использовать измеряющие расстояния бесконтактные приборы, например, ультразвуковые, которые измеренные величины фиксируют и передают для расчетов геометрических параметров расположения контактного провода в вычислительные устройства, например, микропроцессоры.

Цель изобретения - повышение точности определения геометрических параметров расположения контактного провода относительно геометрической оси железнодорожного пути и поверхности головок рельсов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения параметров расположения контактного провода железнодорожного пути, при котором проводят два измерения в точках, расположенных на одной линии, перпендикулярной геометрической оси пути в плоскости головок обоих рельсов, при этом измерения проводят в симметричных от геометрической оси пути точках с помощью ультразвука, предварительно измерив расстояние между точками измерения, а также температуру окружающего воздуха, а смещение контактного провода определяют из соотношения



где а - расстояние между симметричными равноудаленными точками измерений в плоскости головок рельсов, b - расстояние от одной точки измерения на уровне головок рельсов до контактного провода в плоскости, перпендикулярной геометрической оси пути, с - расстояние от другой точки измерения на уровне головок рельсов до контактного провода в плоскости, перпендикулярной геометрической оси пути, а затем определяют высоту h контактного провода относительно уровня головок рельсов исходя из соотношений



или



при c > b.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется следующим. В предлагаемом способе использованы простые геометрические соотношения, основанные на теореме Пифагора. Измеренные расстояния до контактного провода из указанных, симметрично расположенных относительно геометрической оси пути точек представляют собой стороны в и с треугольника, основанием а которого является расстояние между выбранными точками измерений. Высота h такого треугольника является высотой контактного провода относительно плоскости головок рельсов. Положение вершины треугольника, образованной сторонами в и с, определяет смещение контактного провода относительно геометрической оси железнодорожного пути. Точность определения параметров зависит от точности приборов, используемых при измерении сторон треугольника. В предлагаемом способе для измерения расстояний использованы ультразвуковые малогабаритные приборы, применение которых позволяет проводить бесконтактные измерения в любых заданных точках без дополнительного, перемещаемого по рельсам ходового механизма, а также не требует снятия напряжения с контактной сети.

В процессе дополнительных патентно-информационных исследований в области эксплуатации электрифицированного железнодорожного транспорта и электрических сетей аналогичных технических решений не обнаружено.

Способ осуществляют следующим образом (см. чертеж).

На заданном участке железнодорожного пути в плоскости головок рельсов 1 определяют две точки, симметрично расположенные на одной линии, перпендикулярной геометрической оси пути 2, например, на геометрических осях головок рельсов, измеряют расстояние а между этими точками и фиксируют измеренное значение. Измеряют температуру окружающего воздуха и фиксируют ее, т.к. известно, что скорость V(T) ультразвука в воздухе зависит от его температуры Т (по Кельвину) и определяется соотношением С помощью ультразвукового прибора определяют расстояния по формуле L={V(T) х t}:2, где t - измеренный и зафиксированный период времени с момента излучения до момента прихода отраженного от контактного провода 3 импульса ультразвукового сигнала, фиксируют расстояния в и с до контактного провода 3: вначале из одной точки, затем - из другой. С помощью полученных данных по предлагаемым формулам определяют искомые значения смещения контактного провода 3 относительно геометрической оси пути 2 и высоты h контактного провода 3 относительно плоскости головок рельсов 1. В качестве измерительного прибора 4 может быть использован любой типовой ультразвуковой прибор для измерения линейных расстояний в диапазоне 5-8 м.

В примерах конкретного выполнения предлагаемого способа были использованы следующие значения а: 1 м; 1,6 м; 2,8 м; 4 м; 10 м. Расстояния между точками измерений выбраны:

- меньше расстояния между геометрическими осями головок рельсов - 1 м;

- равно расстоянию между геометрическими осями головок рельсов - 1,6 м;

- больше расстояния между геометрическими осями головок рельсов - 2,8 м; 4 м; 10 м.

Измерения проводились в разное время в нескольких местах при различных температурах окружающего воздуха при статическом положении контактного провода, при слабом ветре, в ясную погоду, в течение нескольких месяцев.

С помощью ультразвукового прибора после измерения температуры окружающей среды определяли расстояния в и с до контактного провода.

С помощью полученных данных и вышеприведенных формул рассчитывали значения смещения контактного провода относительно геометрической оси пути и высоты h контактного провода относительно головок рельсов. (Данные обрабатывались с помощью микропроцессора, для которого была разработана специальная программа расчета искомых значений).

Полученные данные сведены в таблицу.

Исходя из анализа полученных данных, результаты использования предлагаемого способа показывают, что точность определения геометрических параметров расположения контактного провода зависит от расстояния а.

При этом, исходя из результатов экспериментальных исследований установлено, что для измерений удобнее использовать точки, расстояние между которыми равно расстоянию между геометрическими осями головок рельсов, т.к. в этом случае приборы располагают непосредственно на головках рельсов. Расположение приборов непосредственно на головках рельсов обеспечивает необходимую, заданную точность определения параметров расположения контактного провода: смещения его относительно геометрической оси железнодорожного пути и его высоты, определяемой относительно поверхности головок рельсов.

Предлагаемый способ определения параметров расположения контактного провода относительно железнодорожного пути исключает использование перемещаемого по рельсам железнодорожного пути ходового механизма и субъективную погрешность, связанную с применением оптико-механических средств измерения.

Предлагаемый способ позволяет с помощью простых линейных измерений переносными малогабаритными приборами, не требующими настройки, такими, как ультразвуковые средства измерения, и простых геометрических соотношений, с высокой степенью точности определять параметры статического расположения контактного провода - как его смещения относительно геометрической оси железнодорожного пути, так и его высоты относительно поверхности головок рельсов.

Предлагаемая технология проведения измерений и определения параметров статического расположения контактного провода является удобной и простой и позволяет за небольшой период времени обследовать значительные по протяженности участки железнодорожного пути.

В сравнении с другими способами определения параметров контактного провода, используемыми на практике, предлагаемый способ позволяет с высокой точностью определять параметры статического расположения контактного провода не только у опоры, но и в любых точках железнодорожного пути.