способ текущего содержания инфраструктуры железных дорог с использованием цифровой модели пути

Формула изобретения

Способ контроля текущего содержания инфраструктуры железных дорог с использованием цифровой модели пути, заключающийся в проведении мониторинга и диагностики фактического состояния эксплуатируемого участка железной дороги путем контроля и измерения положения объектов его инфраструктуры и их геометрических размеров в различные отрезки времени с помощью аппаратно-программных средств контроля пути, контактной сети, сигнализации, централизации и блокировки, синхронизированных по линейной координате пути и географической координате, обработке данных измерений на основе пространственного трехмерного координатного представления положения и геометрических параметров объектов инфраструктуры участка железной дороги, накоплении обработанных данных мониторинга и диагностики с использованием ЭВМ с последующим сравнением в автоматизированном режиме полученных данных с данными проектного пространственного трехмерного координатного представления положения и геометрических параметров тех же объектов инфраструктуры, представленных в цифровой модели пути эксплуатируемого участка железной дороги, анализе результатов сравнения с существующими значениями допусков и ограничений к положению объектов инфраструктуры и их геометрии и предоставлении результатов сравнения для приведения объектов инфраструктуры в положение, близкое к проектному, по каналам связи в службы эксплуатации пути, контактной сети, сигнализации, централизации и блокировки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам, используемым для текущего содержания пути и инфраструктуры железных дорог, и может быть использовано, в частности, при контроле состояния пути и путевой инфраструктуры и их соответствия цифровой модели пути (проектная часть), а также оценки такой постановки во взаимосвязи с другими объектами железнодорожной инфраструктуры.

Известен способ измерения геометрии рельсового пути и устройство для его осуществления (RU 2256575, B61K 9/08, Е01В 35/00, G01B 11/00, G01S 5/00 от 20.07.2005), осуществляемый за счет реализации высокоточной схемы измерения с использованием двух кинематически связанных измерительных тележек, образующих транспортно-механическую часть измерительной системы, имеющую датчик пройденного пути и датчики уровней наклона тележек по отношению к горизонту, как минимум, одной излучающей марки (источника оптического излучения), жестко установленной на первой по ходу движения измерительной тележке, обеспечивающей прижим реборды колеса к внутренней головке базового рельса, и оптико-электронной приемно-анализирующей системы, жестко закрепленной на второй тележке. При этом вторая тележка выполнена двухосной с прижимом реборд соответствующих колесных пар к внутренней поверхности головки базового рельса, образуя тем самым измерительную базу, идентифицирующую положение базового рельса в точках касания соответствующих колесных пар.

Недостатком известного технического решения является его узкая направленность, отсутствие контроля и сравнения с базовым (проектным) положением пути и инфраструктуры.

В качестве прототипа принят способ контроля состояния железнодорожного пути (RU 2226672, G01C 5/00, Е01В 35/00, 06.06.2002), который осуществляется путем координатной привязки показаний путеизмерительных устройств к реперной сети с использованием бортового компьютера, установленного на выправочной машине. На обследуемом участке железнодорожного пути привязку производят к системе координат реперной сети. Для этого используют базу данных реперной системы, в которую вводят вычислительные координаты, отметки и пикетаж реперов с промерами расстояний до ближайшего рельса. На основе этих данных программным путем строят цифровую модель углов поворота трассы обследуемого участка пути, после чего совмещают системы координат путеизмерительного устройства и реперной сети. Далее получают точную непрерывную координатную модель, по которой судят о состоянии железнодорожного пути для постановки в проектное или другое оптимальное положение.

В известном изобретении повышение производительности и качества текущего содержания пути достигается за счет формирования координатной модели на основе базы данных реперной системы и программно-аппаратных средств путеизмерительного устройства, что сужает возможности контроля текущего содержания пути.

Недостатком способа является также отсутствие взаимодействия с цифровой моделью проекта пути и инфраструктуры пути и, как следствие, невозможность комплексной оценки качества текущего содержания путевой инфраструктуры.

Задачей изобретения является разработка способа текущего содержания пути на основе использования цифровой модели пути и автоматизированной системы управления текущим содержанием путевой инфраструктуры.

Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации инфраструктуры пути железнодорожного транспорта и оперативности приведения ее параметров в соответствие с проектными данными цифровой модели пути.

Основным видом работ текущего содержания железнодорожного пути, автоматизируемых на основе ЦМП, являются периодические работы при проведении планово-предупредительных выправок пути между ремонтами по восстановлению проектного положения пути в плане и продольном профиле.

Технический результат достигается тем, что в способе текущего содержания инфраструктуры железных дорог с использованием цифровой модели пути осуществляют регулярный мониторинг и диагностику фактического состояния эксплуатируемого участка железной дороги путем контроля и измерения положения объектов его инфраструктуры и их геометрических размеров, синхронизированных по линейной координате пути и географической координате, обработку данных измерений на основе пространственного трехмерного координатного представления положения и геометрических параметров объектов инфраструктуры участка железной дороги, накопление обработанных данных мониторинга и диагностики с использованием ЭВМ с последующим сравнением в автоматизированном режиме полученных данных с данными проектного пространственного трехмерного координатного представления положения и геометрических параметров тех же объектов инфраструктуры, представленных в цифровой модели пути эксплуатируемого участка железной дороги, анализ результатов сравнения с существующими значениями допусков и ограничений к положению объектов инфраструктуры и их геометрии, предоставление результатов сравнения для приведения объектов инфраструктуры в положение, близкое к проектному, путем проведения планово-предупредительных выправок пути между ремонтами по восстановлению проектного положения пути в плане и продольном профиле.

Способ текущего содержания инфраструктуры железных дорог с использованием цифровой модели пути реализуется с помощью системы содержания инфраструктуры железных дорог с использованием цифровой модели пути, представленной на фиг.1.

Система содержит базу данных 12 цифровой модели проектного решения участков железной дороги, автоматизированное рабочее место 1 пользователя цифровой модели пути, включающее процессор 2, блок 3 управления, блок 4 отображения и базу 5 нормативных документов и допусков, входами/ выходами соединенных с соответствующими входами/выходами процессора 2, синхронизатор 9 по линейной и географической координатам пути, блок 10 единой системы координат, выход которого подключен к входу синхронизатора 9, блок 11 обработки сигналов измерения, включенный между первыми входами/выходами процессора 2 и входом синхронизатора 9, автоматизированные рабочие места операторов системы 18 пути, системы 20 сигнализации, централизации и блокировки, системы 22 электроснабжения, включающие каждый приемопередающее устройство 14, 15, 16 и аппаратно-программное устройство 17, 19, 21, выходы которых по каналам 24, 25, 26 связи соединены с входами блока 27 анализа и интегрирования результатов текущего обследования объектов, выход которого соединен с входом блока 11 обработки сигналов, радиомодем 13, первые входы/выходы которого подключены ко вторым выходам/входам процессора 2 автоматизированного рабочего места 1 пользователя цифровой модели пути, а вторые входы/выходы по каналам связи 6, 7, 8 подсоединены к выходам/входам приемопередающих устройств 14, 15, 16, автоматизированных рабочих мест операторов системы 18 пути, системы 20 сигнализации централизации, блокировки, системы 22 электроснабжения, третий вход/выход процессора 2 подключен к выходу/входу базы данных 12 цифровой модели пути.

Способ текущего содержания инфраструктуры железных дорог использует цифровую модель пути следующим образом.

Особенностями текущего содержания пути и путевой инфраструктуры является неодновременность проведения осмотров и текущих ремонтов, комплексность обследования объектов хозяйства, только часть из которых входит в цифровую модель пути, принадлежность объектов текущего содержания различным хозяйствам (пути, СЦБ, электроснабжения), а также периодичность корректировки проектной части цифровой модели пути.

При текущем содержании инфраструктуры железных дорог с использованием цифровой модели пути неодновременность измерений проектных параметров цифровой модели пути связана с проведением обследований с помощью аппаратно-программных средств, установленных на различных подвижных средствах и выполняемых бригадами различных служб.

Аппаратно-программные средства 17 измерения положения и геометрических параметров пути предназначены для измерения геометрических параметров рельсовой колеи, а именно отклонения ширины рельсовой колеи, просадки рельсовой нити, взаимного положения рельсовых нитей по уровню, стрел изгиба рельсовой нити в горизонтальной плоскости, неровности продольного профиля пути, уклона продольного профиля пути, а также вертикального, бокового и приведенного износов рельса, величин стыковых зазоров, состояния балластного слоя, состояния верхней зоны земляного полотна под основной площадкой, положения границ слоев балласта.

Аппаратно-программные средства 17 включают: устройство измерения взаимного положения рельсовых нитей по высоте в поперечной плоскости (механизм уровня), механизм измерения местных просадок обеих рельсовых нитей (механизм просадок), механизм измерения ширины колеи (механизм шаблона), механизм измерения положения обеих рельсовых нитей по направлению в плане на прямых и кривых участках пути (механизм рихтовки), механизм для измерения стрел изгиба рельсовых нитей в вертикальной плоскости, лазерные датчики, радиолокационные устройства. Результатом проведения планово-предупредительных выправок пути между ремонтами является восстановление пути в плане и продольном профиле в проектное положение с учетом нормативных допусков

Аппаратно-программные средства 21 измерения положения и геометрических параметров объектов контактной сети осуществляют измерение высоты контактного провода над уровнем головки рельсов, бесконтактное измерение положения контактного провода в плане (зигзаг и вынос), измерение понижения контактного провода на воздушных стрелках относительно основного контактного провода, положения по высоте дополнительных фиксаторов и отходящих ветвей относительно основного контактного провода, измерение износа контактного провода, измерение положения отходящих ветвей относительно основного контактного провода, регистрацию ударов по токоприемнику в продольном направлении, регистрацию отрывов токоприемника от контактного провода; регистрацию положения опор; измерение высоты основных стержней фиксаторов относительно контактного провода, регистрация ударов и отрывов токоприемника от контактного провода.

Аппаратно-программные средства 20 измерения положения и геометрических параметров объектов сигнализации, централизации, блокировки и связи, измерения положения позволяют измерять расстояния от установленных вдоль пути шкафов СЦБ с устройствами электрической и диспетчерской централизации, параметры стрелочных переводов и др.,

Средство 8 включает специальную аппаратуру для измерения и регистрации указанных параметров объектов СЦБ и связи, например, мобильный лазерный сканер.

В качестве средств измерения используются специализированные вагоны-лаборатории типа КВЛ-П2.1 и КВЛ-П3.0, обеспечивающих контроль основных параметров рельсовой колеи, рельсов, земляного полотна, обзорного видеонаблюдения, видеоконтроля состояния рельсов и рельсовых скреплений, и типа КВЛ-АРКС, предназначенные для контроля состояния контактной сети, систем автоматики и радиосвязи.

При необходимости проведения очередной корректировки цифровой модели 12 пользователь автоматизированного рабочего места 1 с помощью процессора 2 через радиомодем 13 посылает сообщение о формировании сведений по фактическому состоянию объектов хозяйств пути, СЦБ и электроснабжения, содержащихся в цифровой модели и подлежащих периодической оценке состояния. Получив из процессора 2 по каналам 6, 7 и 8 сообщение, ответственные исполнители дают команду на проведение обследований, необходимые результаты обобщаются и с помощью аппаратно-программных средств 17, 19 и 21 передаются по каналам 24, 25, 26 в блок 27 анализа, в котором осуществляется анализ времени проведения текущих обследований, соответствия их объектам цифровой модели пути и интегрирование результатов текущего обследования объектов пути, сигнализации, централизации и блокировки, контактной сети, выход из блока 27 соединен с входом блока 11 обработки сигналов измерения. Одновременно ответственные исполнители АРМ ПЧ 18, АРМ ШЧ 20 и АРМ ЭЧ 22 передают сообщение в процессор 2 АРМ 1 ЦМП сигнал о выполнении команды на очередную корректировку цифровой модели пути ЦМП 12. После получения сигналов от всех трех хозяйств пользователь АРМ 1 ЦМП с помощью блока управления 3 процессора 2 воздействует на блок 11 обработки сигналов измерения. Для того чтобы результаты очередной диагностики в хозяйствах инфраструктуры были в максимальной степени приближены по времени проведения и соответствовали заложенным в цифровую модель пути корректируемым параметрам, результаты текущих осмотров, измерений и ремонтов синхронизируются с помощью синхронизатора 9 по линейной и географической координатам пути, приводятся к единой системе координат с помощью блока 10 единой системы координат и обрабатываются в блоке 11 обработки сигналов измерения. В этот же блок из цифровой модели 12 пользователь АРМ 1 ЦМП с помощью процессора 2 направляет данные предыдущей корректировки проектной части цифровой модели пути и данные нормативных допусков из базы данных 5. Результаты сравнения с получаемой из АРМ 18 ПЧ, АРМ 20 ШЧ и АРМ 22 ЭЧ информацией передаются в процессор 2. В случае совпадения модельных и измеряемых профилактических результатов или же незначительных, укладывающихся в допуски отклонений информация автоматически направляется в блок 12 цифровой модели. При отклонениях, превышающих нормативные допуски, в блоке 4 отображения принудительно появляется таблица несоответствия проектных и фактических параметров. По результатам анализа этой таблицы пользователь АРМ 1 ЦМП с помощью процессора посылает через радиомодем 13, радиомодемы 14, 15, 16 в АРМ 18 ПЧ, АРМ 20 ШЧ, АРМ 22 ЭЧ сведения о несоответствии фактических параметров проектным и команды ответственным исполнителям о необходимости корректировки в соответствии с цифровой моделью пути.