способ контроля интегральных параметров проходящего по железнодорожному пути подвижного состава

Формула изобретения

Способ контроля интегральных параметров проходящего по железнодорожному пути подвижного состава: скорости движения; количества вагонов, номера пути; времени прохождения контрольной точки железнодорожного пути; типа подвижного состава (товарный, пассажирский, локомотив, дрезина); типа локомотива, оценки загрузки вагонов; при котором на поверхности или в теле балластной призмы регистрируют характеристики силового воздействия проходящего подвижного состава, отличающийся тем, что характеристики силового воздействия регистрируют с помощью виброакселерометров, сохраняют их в компьютере в виде оцифрованной амплитудно-временной характеристики виброускорений и обрабатывают для получения временных соотношений и частотных спектров силовых воздействий, характеризующих интегральные параметры проходящего подвижного состава.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области эксплуатации железных дорог, а именно к методам и средствам контроля параметров проходящего по железнодорожному пути подвижного состава.

В настоящее время на железнодорожном транспорте известны и находят применение способы контроля интегральных параметров проходящего по железнодорожному пути подвижного состава с применением систем видеонаблюдения и последующей цифровой обработкой сохраненной в компьютере видеоинформации. При этом ввод данных производится с видеокамеры, установленной вблизи железнодорожного пути.

Такой способ реализован в новейшей системе "Транзит-Инспектор", которая обеспечивает автоматизацию процессов регистрации подвижного состава и распознавание номеров вагонов и цистерн, проходящих через точку контроля, формирование видеоархива и базы данных. Система используется на сортировочных станциях и таможенных терминалах, в пунктах контроля перевозок и доставки по железной дороге грузов на промышленные предприятия. Указанный способ принят в качестве наиболее близкого аналога к предлагаемому изобретению. Система "Транзит-Инспектор" начинает внедряться на объектах ОАО РЖД, подробное описание имеется на сайте www.iss.ru/products/transit.

Однако указанная цифровая система контроля интегральных параметров проходящего подвижного состава имеет ряд существенных недостатков:

- зависимость качества видеоинформации от погодных условий (дождь, снег резко ухудшают видеоинформацию и особенно распознавание образов);

- зависимость от углов наклона видеокамеры;

- зависимость от условий освещенности (суточная, сезонная);

- зависимость от скорости движения состава (не выше 40-60 км/ч);

- при распознавании образов визуальной информации необходимо обеспечивать требование к чистоте надписей на вагонах, например к номеру вагона.

Изобретением решается задача усовершенствования способа контроля интегральных параметров проходящего подвижного состава. Это достигается тем, что в отличие от известного способа, согласно изобретению, характеристики силового воздействия регистрируют с помощью виброакселерометров, сохраняют их в компьютере в виде оцифрованной амплитудно-временной характеристики виброускорений и обрабатывают для получения временных соотношений и частотных спектров силовых воздействий, характеризующих параметры проходящего подвижного состава. Таким образом, контроль интегральных параметров проходящего подвижного состава в заявляемом способе осуществляют путем регистрации пьезоакселерометрами амплитудно-временных характеристик откликов трех ортогональных компонент волновых полей ускорений верхнего строения пути, возбуждаемых подвижным составом в процессе движения.

Предлагаемый способ контроля параметров проходящего подвижного состава основан на регистрации характеристик волнового поля, возбуждаемого подвижным составом в теле балластной призмы в процессе прохождения контрольной точки, и имеет значительные преимущества. Сущность предлагаемого способа основана на регистрации амплитудно-временных характеристик откликов волновых полей ускорений верхнего строения пути, возбуждаемых подвижным составом в процессе движения. Регистрация волновых полей производится с помощью компьютеризированного виброизмерительного комплекса. Комплекс состоит из датчиков, аналого-цифрового преобразователя, персонального компьютера и специализированных программных продуктов для регистрации и последующей обработки амплитудно-временных характеристик откликов трех ортогональных компонент волновых полей. В качестве датчиков, устанавливаемых на поверхности или в теле балластной призмы, используются пьезоакселерометры. Отклики волновых полей силового воздействия проходящего подвижного состава несут интегральную информацию о параметрах проходящего подвижного состава. Они сохраняются в персональном компьютере в виде оцифрованных амплитудно-временных характеристик сигналов виброускорений. Далее производится цифровая обработка амплитудно-временных и амплитудно-частотных характеристик волновых полей с целью получения интегральных параметров проходящего подвижного состава.

Предлагается для достижения технический результат: получение временных соотношений и спектров силовых воздействий, определяющих интегральные параметры проходящего по железнодорожному пути подвижного состава: момент времени прохождения контрольной точки ж/д пути подвижным составом, путь прохождения подвижного состава; тип подвижного состава (товарный, пассажирский, локомотив, дрезина и т.д.); тип локомотива, вагонов; скорость подвижного состава; количество вагонов.

Динамические усилия, вызываемые прохождением каждой колесной тележкой подвижного состава, через элементы рельсошпальной решетки передаются балластной призме и распространяются в теле балластной призмы в виде перемещений, образующих волновое поле. Как известно, основные характеристики распространения волновых полей в гомогенных грунтах практически совпадают с законами распространения колебаний в упругих, вязкоупругих, гетерогенных средах. Пьезоакселерометры устанавливаются посредством специальных конструкций - антенных устройств. Назначение антенных устройств - амплитудно-частотное согласование конструкции датчика с телом балластной призмы. В данном случае имел место расчет и экспериментальный поиск оптимальной конструкции антенного устройства, также методики его установки для обеспечения требований линейности всей измерительной системы в целом. Установка антенных устройств относительно рельса пути также имеет свои особенности, так как балласт является низкочастотным фильтром, а уменьшение высокочастотных составляющих в спектре сигнала ухудшает точность расчета временных соотношений анализируемого сигнала. Подбор оптимального расстояния установки антенного устройства от ближайшего рельса производится на основе эксперимента и зависит от чувствительности пьезоакселерометра. Диапазон частот пьезоакселерометра находится в пределах 1-500 Гц. Частота дискретизации аналого-цифрового преобразователя - 2 кГц. Запуск программы регистрации осуществляется автоматически при приближении подвижного состава, с учетом временной синхронизации всех прцессов. Результаты обработки передаются в режиме реального времени в автоматизированную систему диспетчерского центра и сохраняются в базе данных проходящих составов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены: Фиг.1; Фиг.2; Фиг.3. На Фиг.1 представлена схема поперечного сечения верхнего строения железнодорожного пути, где поз.1 обозначено тело балластной призмы, поз.2 - трехкоординатное антенное устройство с пьезоакселерометрами, а поз.3, поз.4 - рельсошпальная решетка соответственно четного и нечетного железнодорожного пути. На Фиг.2 представлена вырезка амплитудно-временной характеристики ускорений вертикальной компоненты волнового поля при проходе пассажирского состава по четному пути, где поз.5, поз.6, поз.7 обозначают соответственно время прохода отсчетной точки локомотивом и двумя вагонами. На Фиг.3 представлен схематичный рисунок локомотива и двух вагонов, а также временные соотношения силовых воздействий на рельсошпальную решетку в течение времени прохода контрольной точки локомотивом и двумя вагонами. Указанные здесь силовые воздействия - H(t) колесных пар локомотивных и вагонных тележек получены путем обработки амплитудно-временной характеристики ускорений вертикальной компоненты волнового поля, приведенной на Фиг.2. Полученные с высокой точностью временные соотношения определяют соотношения расстояний между осями колесных пар локомотивных и вагонных тележек. Таким образом, производится однозначная идентификация конкретных типов вагонов и локомотивов, имеющих строго фиксированные межосевые линейные размеры. При этом производится вычисление скорости прохода контрольной точки каждой подвижной единицей состава.

Дополнительно по величине амплитуд силовых воздействий амплитудно-временной характеристики и амплитуд спектральных составляющих частотной характеристики соответствующих вырезок амплитудно-временных характеристик локомотива, каждого вагона могут быть идентифицированы конкретные номера локомотива, вагона, а также оценена загрузка каждого вагона.