система распределенного контроля рельсового полотна

Формула изобретения

Система распределенного контроля рельсового полотна, содержащая датчики вибрации и размещенное на подвижном объекте устройство сбора данных, отличающаяся тем, что устройство сбора данных размещено в головной части подвижного объекта и состоит из микроконтроллера, к которому подключены передатчик, приемник и блок вывода информации, а в хвостовой части подвижного объекта размещен приемопередающий модуль, передатчик которого соединен по внутреннему каналу связи с приемником устройства сбора данных, входы питания приемника и передатчика приемопередающего модуля соединены с источником питания, состоящим из преобразователя энергии, соединенного с накопителем энергии, выход которого является выходом источника питания, на контролируемом участке железнодорожного пути размещен измерительный модуль, состоящий из приемника, выход которого соединен с накопителем энергии, передатчика, вход которого соединен с выходом микроконтроллера, к входам которого через блок сопряжения подключены датчики вибрации, закрепленные на рельсах или шпалах контролируемого участка, и датчики температуры, закрепленные на рельсах контролируемого участка, при этом выход накопителя энергии соединен с входами питания микроконтроллера и передатчика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам контроля железнодорожного пути и может быть использовано, в частности, в системе распределенного контроля рельсового полотна и мониторинга состояния износа и исправности стрелки, стрелочного перевода, рельсовых стыков рельсового пути и т.д.

Известна система для контроля железнодорожного пути (в частности, для диагностики и мониторинга состояния стрелки, пересечения, стрелочного перевода и рельсового стыка рельсового пути), содержащее датчики ускорения, расположенные на конструктивном элементе рельсового транспортного средства, и расположенные на рельсовом транспортном средстве скоростемер, навигационное устройство и устройство сбора данных, предназначенное для обработки, записи и оценки измерительных сигналов датчиков ускорения, скоростемера и навигационного устройства и обеспечения прогнозирования необходимого срока ремонтных работ и соответствующих затрат на ремонтные работы (RU 2349480, В61К 9/08, 27.10.08).

Недостаток известной системы заключается в относительно невысокой достоверности контроля, обусловленной размещением измерительных датчиков ускорения на рельсовом транспортном средстве. После обработки измерительных сигналов и сравнения полученных характеристик с заданными граничными значениями измеренных вибрационных ускорений, возникает необходимость (в случае если заданные значения вибрационных ускорений превышены) проводить последующие (повторные) более тщательные контрольные измерения состояния железнодорожного пути.

Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности контроля рельсового полотна.

Технический результат достигается тем, что в системе распределенного контроля рельсового полотна, содержащей датчики вибрации и размещенное на подвижном объекте устройство сбора данных, согласно изобретению устройство сбора данных размещено в головной части подвижного объекта и состоит из микроконтроллера, к которому подключены передатчик, приемник и блок вывода информации, а в хвостовой части подвижного объекта размещен приемопередающий модуль, передатчик которого соединен по внутреннему каналу связи с приемником устройства сбора данных, входы питания приемника и передатчика приемопередающего модуля соединены с источником питания, состоящим из преобразователя энергии, соединенного с накопителем энергии, выход которого является выходом источника питания, на контролируемом участке железнодорожного пути размещен измерительный модуль, состоящий из приемника, выход которого соединен с накопителем энергии, передатчика, вход которого соединен с выходом микроконтроллера, к входам которого через блок сопряжения подключены датчики вибрации, закрепленные на рельсах или шпалах контролируемого участка, и датчики температуры, закрепленные на рельсах контролируемого участка, при этом выход накопителя энергии соединен с входами питания микроконтроллера и передатчика.

На чертеже представлена схема предлагаемой системы распределенного контроля рельсового полотна.

Система распределенного контроля рельсового полотна содержит размещенное в головной части подвижного объекта устройство 1 сбора данных, состоящее из микроконтроллера 2, к которому подключены передатчик 3, приемник 4 и блок 5 вывода информации, а в хвостовой части подвижного объекта размещен приемопередающий модуль 6, включающий приемник 7 и передатчик 8, который соединен по внутреннему каналу 9 связи с приемником 4 устройства 1 сбора данных, входы питания приемника 7 и передатчика 8 приемопередающего модуля соединены с источником питания, состоящим из преобразователя 10 энергии, соединенного с накопителем 11 энергии, выход которого является выходом источника питания, на контролируемом участке железнодорожного пути размещен измерительный модуль 12, состоящий из приемника 13, выход которого соединен с накопителем 14 энергии, передатчика 15, вход которого соединен с выходом микроконтроллера 16, к входам которого через блок 17 сопряжения подключены датчики 18 вибрации, закрепленные на рельсах или шпалах контролируемого участка, и датчики 19 температуры, закрепленные на рельсах контролируемого участка, при этом выход накопителя 14 энергии соединен с входами питания микроконтроллера 16 и передатчика 15.

Система распределенного контроля рельсового полотна работает следующим образом.

При прохождении контролируемого участка пути передатчик 3 устройства 1 сбора данных, размещенного в головной части подвижного объекта, излучает мощный сигнал, который поступает на вход приемника 13 измерительного модуля 12. В качестве подвижного объекта может быть локомотив или вагон, используемого транспортного средства. В приемнике 13 сигнал подвергается выпрямлению и затем поступает в накопитель 14 энергии, где происходит быстрое накопление принятой энергии. На выходе накопителя 14 появляется напряжение, которое поступает на входы питания микроконтроллера 16 и передатчика 15. Тем самым измерительный модуль 12 активируется и с датчиков 18 вибрации и датчиков 19 температуры поступает через блок 17 сопряжения информация на микроконтроллер 16. Микроконтроллер 16 осуществляет предварительную обработку полученной с датчиков 18 и 19 информации. Датчики 18 вибрации крепят на рельсах или шпалах контролируемого участка, а датчики 19 температуры крепят на рельсах. Расположение датчиков на контролируемом участке и крепление их непосредственно на объектах контроля позволяет с более высокой точностью производить измерения контролируемых параметров и, следовательно, повысить достоверность контроля рельсового полотна и дать более объективную оценку состояния контролируемого рельсового полотна. С помощью передатчика 15 обработанная информация передается в приемопередающий модуль 6, размещенный в хвостовой части подвижного объекта. Питание приемника 7 и передатчика 8 приемопередающего модуля 6 осуществляется от накопителя 11 энергии, соединенного с выходом преобразователя 10 энергии. Преобразователь 10 может быть выполнен на пьезоэлектрических элементах, осуществляющих преобразования механической энергии (энергии вибрации) в электрический сигнал, или на фотоэлементах, осуществляющих преобразование энергии света. С выхода приемника 7 приемопередающего модуля 6 принятая информация поступает на вход передатчика 8, который по внутреннему каналу 9 связи передает полученную информацию в приемник 4 устройства 1 сбора данных.

Канал 9 связи может быть реализован в виде радиоканала или проводного канала связи. С выхода приемника 4 полученная информация поступает на вход микроконтроллера 2, который производит окончательную обработку информации с учетом всех измеренных параметров, включая температуру рельсов, и преобразует в вид, удобный для ее отображения с помощью блока 5 вывода информации.

В связи с тем, что измерительный модуль 12 активируется сигналом, который излучает передатчик 3, входящий в устройство 1 сбора данных, размещенное в головной части подвижного объекта, а прием информации, осуществляет приемник 7 приемопередающего модуля 6, размещенного в хвостовой части подвижного объекта, имеется значительный запас времени на обработку сигналов, поступающих с датчиков. Это в свою очередь обеспечивает требуемую надежность и достоверность обработки полученных результатов.

Измерительный модуль 12 не содержит источника, питающегося от сети или автономного источника питания, например аккумуляторной батареи. Его питание осуществляется за счет энергии сигнала, излученного передатчиком 3 в момент подхода головной части подвижного объекта к контролируемому участку пути. Поэтому измерительный модуль 10 с подключенными к нему измерительными датчиками может быть использован для контроля на любом выбранном участке железнодорожного пути, т.е. там, где нет возможности подключения к сетевому источнику напряжения или нет возможности обеспечить требуемую периодичность обслуживания (в частности, для замены разрядившегося источника автономного питания - аккумулятора). Приемопередающий модуль 6, размещенный в хвостовой части подвижного объекта, также не содержит сетевого источника питания или автономного (аккумуляторной батареи). Его питание осуществляется от преобразователя энергии, который не требует частого периодического обслуживания.