RU2134319C1 - Device for checking irregularities of rail track - Google Patents

Device for checking irregularities of rail track Download PDF

Info

Publication number
RU2134319C1
RU2134319C1 RU97112448A RU97112448A RU2134319C1 RU 2134319 C1 RU2134319 C1 RU 2134319C1 RU 97112448 A RU97112448 A RU 97112448A RU 97112448 A RU97112448 A RU 97112448A RU 2134319 C1 RU2134319 C1 RU 2134319C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
vertical
output
integrator
unit
Prior art date
Application number
RU97112448A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97112448A (en
Inventor
В.Н. Белоусов
Н.Н. Кудрявцев
Ю.С. Ромен
Ю.М. Черкашин
Original Assignee
Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта filed Critical Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта
Priority to RU97112448A priority Critical patent/RU2134319C1/en
Publication of RU97112448A publication Critical patent/RU97112448A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2134319C1 publication Critical patent/RU2134319C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

FIELD: construction of railway tracks. SUBSTANCE: for each string of rail track, device has following components which are successively interconnected: unit of sensors - acceleration sensor, displacement sensor, scale amplifiers, unit for calculation of vertical trajectories of axle box, unit for calculation of vertical irregularities of rail track, and also speed sensor successively connected with speed meter. Unit for calculation of vertical trajectories of axle box has following components which are successively interconnected: double-way integrator, three-way integrator, double-way adder, and high-frequency filter. Their outputs and inputs are connected as given in description of invention. Application of aforesaid device allows for determining irregularities of rail track in wide range of lengths. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано для измерения вертикальных неровностей рельсового пути в широком диапазоне их длин. The invention relates to the field of railway transport and can be used to measure vertical irregularities of the rail track in a wide range of their lengths.

Известен способ непрерывной регистрации траектории точки контакта колеса подвижного состава с рельсом, сущность которого заключается в том, что для определения траектории буксы регистрируют разность между значением напряжения, пропорционального вертикальному перемещению кузова в абсолютной системе координат, и значением напряжения, пропорционального изменению расстояния между кузовом и буксой. A known method for continuously recording the trajectory of the point of contact of the wheel of the rolling stock with the rail, the essence of which is that to determine the trajectory of the axle box, the difference between the voltage value proportional to the vertical movement of the body in the absolute coordinate system and the voltage value proportional to the change in the distance between the body and the axle box is recorded .

Измерение расстояния между кузовом и буксой производится при помощи прогибомера (датчика перемещений), а абсолютные перемещения кузова определяют путем двойного интегрирования электрических сигналов, пропорциональных ускорениям кузова. The distance between the body and the axle box is measured using a deflection meter (displacement sensor), and the absolute movements of the body are determined by double integration of electrical signals proportional to the accelerations of the body.

Известен способ непрерывной регистрации траектории точки контакта колеса подвижного состава с рельсом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, интегрирование сигналов ускорений производят с применением инерционных звеньев. При этом сигналы, пропорциональные перемещению кузова подвижного состава и изменению расстояния между кузовом и буксой до их вычитания сдвигают по фазе так, чтобы фазовые искажения сигналов были одинаковы. A known method for continuously recording the trajectory of the contact point of a wheel of a rolling stock with a rail, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, the integration of acceleration signals is performed using inertial links. In this case, signals proportional to the movement of the body of the rolling stock and the change in the distance between the body and the axle box before they are subtracted are shifted in phase so that the phase distortions of the signals are the same.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство определения траекторий движения ходовых частей пассажирского вагона, содержащее последовательно связанные датчик вертикальных ускорений, усилитель сигналов, сумматор, а также последовательно соединенные датчик перемещений, усилитель сигналов, фильтр верхних частот, выход которого соединен с указанным выше сумматором. Выход сумматора соединен со входом второго фильтра верхних частот, а его выход соединен со входом регистратора. The closest in technical essence to the claimed device is the selected as a prototype device for determining the trajectories of the running gears of a passenger carriage, containing a series-connected vertical acceleration sensor, a signal amplifier, an adder, as well as a series-connected displacement sensor, a signal amplifier, a high-pass filter, the output of which connected to the above adder. The output of the adder is connected to the input of the second high-pass filter, and its output is connected to the input of the recorder.

Недостатками известного устройства (прототипа) являются следующие:
1. Применение в тракте измерения относительных перемещений фильтра верхних частот неоправданно усложняет схему фазовой компенсации сигналов перемещений кузова (Z) и относительных перемещений (Z- η ).The disadvantages of the known device (prototype) are the following:
1. The use in the measuring path of the relative displacements of the high-pass filter unreasonably complicates the phase compensation scheme of the signals of body displacements (Z) and relative displacements (Z- η).

2. В прототипе отсутствует защита входа интегратора от постоянной составляющей сигнала с выхода усилителя ускорения кузова, что приведет к неустойчивой работе и перегрузке операционных усилителей интегратора. 2. In the prototype there is no protection of the integrator input from the constant component of the signal from the output of the body acceleration amplifier, which will lead to unstable operation and overload of the integrator operational amplifiers.

3. Устройство измеряет вертикальные траектории букс. Датчики перемещений находятся на некотором расстоянии от кругов катания колес по рельсам. В то же время, в прототипе отсутствует блок вычисления вертикальных неровностей рельсовых нитей. 3. The device measures the vertical trajectories of the axle boxes. The displacement sensors are located at a certain distance from the circles of rolling wheels on rails. At the same time, in the prototype there is no unit for calculating vertical irregularities of rail threads.

Техническим результатом изобретения является создание устройства для измерения вертикальных неровностей рельсового пути в широком диапазоне длин, которые оказывают влияние на динамику вагонов и устойчивость от схода с рельсов. The technical result of the invention is to provide a device for measuring vertical irregularities of a rail track in a wide range of lengths that affect the dynamics of cars and resistance to derailment.

Для достижения этого технического результата было создано устройство, содержащее два измерительных тракта, которые соответствуют двум рельсовым нитям. To achieve this technical result, a device was created containing two measuring paths that correspond to two rail threads.

Измерительные тракты содержат последовательно связанные:
- блоки датчиков, включающие датчики ускорений и относительных перемещений;
- масштабные усилители;
- блоки вычисления вертикальных траекторий букс;
- блок вычисления вертикальных неровностей рельсовых нитей и их сочетаний;
- бортовую ЭВМ.The measuring paths contain sequentially connected:
- sensor blocks, including acceleration and relative displacement sensors;
- large-scale amplifiers;
- blocks for calculating vertical trajectories of axle boxes
- unit for calculating vertical irregularities of rail threads and their combinations;
- on-board computer.

Устройство содержит цифровой скоростемер - указатель пути, выход которого соединен со входом бортовой ЭВМ. The device contains a digital speed meter - a path indicator, the output of which is connected to the input of the onboard computer.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается отсутствием фильтра нижних частот в трактах измерения относительных перемещений, наличием RC цепочек на входах блока вычисления вертикальных траекторий букс, новым построением схемы компенсации фазы сигналов в блоке вычисления вертикальных траекторий букс, наличием блока вычисления вертикальных неровностей рельсовых нитей и их сочетаний и введением для операции анализа данных и привязки их к пути бортовой ЭВМ. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна", поскольку удовлетворяет критерию "существенные отличия". Comparative analysis with the prototype shows that the claimed device is distinguished by the absence of a low-pass filter in the paths for measuring relative displacements, the presence of RC circuits at the inputs of the vertical axle box calculation unit, the new construction of the signal phase compensation circuit in the vertical axle box calculation unit, and the presence of a block for calculating vertical rail irregularities threads and their combinations and the introduction for the operation of data analysis and binding them to the path of the onboard computer. Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty", since it meets the criterion of "significant differences".

На фиг.1 изображена блок-схема устройства. Figure 1 shows a block diagram of a device.

На фиг. 2 представлена схема блока вычисления вертикальной траектории буксы. In FIG. 2 is a diagram of a unit for calculating the vertical trajectory of the axle box.

Устройство содержит:
- блоки датчиков 1 и 2, установленные на раме тележки вагона, каждый из которых содержит датчик ускорений 3 (5) и датчик перемещений 4 (6).The device contains:
- sensor blocks 1 and 2 mounted on the frame of the carriage carriage, each of which contains an acceleration sensor 3 (5) and a displacement sensor 4 (6).

Датчики ускорений фиксируют вертикальные ускорения рамы тележки над буксами колесной пары, датчики перемещений фиксируют изменение расстояния между буксами и рамой тележки. Acceleration sensors record the vertical acceleration of the trolley frame above the axle boxes of the pair of wheels, displacement sensors record the change in the distance between the axle boxes and the frame of the trolley.

- масштабные усилители (ускорений 7, 9 и перемещений 8, 10), которые обеспечивают необходимые масштабы ускорений и относительных перемещений "букса-рама тележки";
- блоки вычисления вертикальных траекторий букс 11 и 12, схема одного блока представлена на фиг. 2, где:
а и б - первая и вторая "RC" цепочки с одинаковыми параметрами,
в - двухвходовой интегратор,
г - трехвходовой интегратор,
д - двухвходовой сумматор,
е - фильтр верхних частот.- large-scale amplifiers (accelerations 7, 9 and displacements 8, 10), which provide the necessary scales of accelerations and relative displacements of the “axle-box of the trolley”;
- blocks for calculating the vertical trajectories of axle boxes 11 and 12, a diagram of one block is shown in FIG. 2, where:
a and b - the first and second "RC" chains with the same parameters,
c - two-input integrator,
g - three-input integrator,
d - two-input adder,
e - high-pass filter.

- блок вычисления вертикальных неровностей рельсовых нитей 13, на основе измеренных траекторий букс. - unit for calculating the vertical irregularities of the rail threads 13, based on the measured trajectories of the axle boxes.

Помимо вертикальных неровностей рельсовых нитей h1 и h2 блок 13 вычисляет симметричные просадки и перекосы рельсовой нити с использованием следующих формул:
- для неровностей рельсов:
h1 = mη1+nη2; h2 = mη2+nη1;
- для симметричных просадок:
hср = (h1+h2)/2,
- для перекосов пути: Δh = h1-h1, где m=(2s+e)/2s+2e, n=e/(2s+2e),
2s - расстояние между кругами катания колес колесной пары;
e - расстояние от датчика перемещений до плоскости круга катания ближайшего колеса;
- датчик скорости 14, выдающий определенное количество импульсов за оборот колеса;
- цифровой скоростемер-указатель пути 15, который выдает импульсы через 0,1 м, 100 м и 1 км;
- бортовую ЭВМ 16, ведущую обработку данных и привязку их к пути.In addition to the vertical irregularities of the rail threads h 1 and h 2, block 13 calculates symmetrical subsidence and warps of the rail using the following formulas:
- for rails irregularities:
h 1 = mη 1 + nη 2 ; h 2 = mη 2 + nη 1 ;
- for symmetrical drawdowns:
h cf = (h 1 + h 2 ) / 2,
- for skew paths: Δh = h 1 -h 1 , where m = (2s + e) / 2s + 2e, n = e / (2s + 2e),
2s is the distance between the wheels of the wheelset;
e is the distance from the displacement sensor to the plane of the driving circle of the nearest wheel;
- speed sensor 14, issuing a certain number of pulses per wheel revolution;
- digital speed meter-pointer path 15, which gives out pulses through 0.1 m, 100 m and 1 km;
- on-board computer 16, leading the processing of data and their binding to the path.

Схема блока вычисления вертикальной траектории буксы состоит из колебательного звена, образованного операционными усилителями A-1, A-2 и A-З и звена фильтра верхних частот (ФВЧ) второго порядка A-4). The circuitry for calculating the vertical trajectory of the axle box consists of an oscillating link formed by operational amplifiers A-1, A-2, and A-3 and a high-pass filter (HPF) link of the second order A-4).

Схема имеет два входа:

Figure 00000002
ускорение рамы и (Z- η ) - относительное перемещение "рама-букса". По входу
Figure 00000003
колебательное звено производит двойное интегрирование ускорений и является звеном фильтра верхних частот второго порядка. Колебательное звено включает в себя сумматор, который суммирует сигналы абсолютных перемещений Z, получаемые с выхода двойного интегрирования с сигналом относительных перемещений, поданных на вход (Z-η).
В результате, на выходе сумматора образуется сигнал траектории буксы η, который поступает на вход фильтра верхних частот (A-4). Он избавляет от постоянных составляющих напряжения на выходе сумматора и увеличивает крутизну спада амплитудно-частотной характеристики в нерабочей зоне нижних частот и расширяет рабочую полосу частот.The circuit has two inputs:
Figure 00000002
acceleration of the frame and (Z- η) - the relative movement of the "frame-box". Upon entry
Figure 00000003
the vibrational link performs double integration of accelerations and is a second-order high-pass filter link. The oscillating link includes an adder that sums the signals of the absolute displacements Z received from the output of double integration with the signal of relative displacements supplied to the input (Z-η).
As a result, at the output of the adder, a signal of the trajectory of the axle box η is formed, which is fed to the input of the high-pass filter (A-4). It eliminates the constant components of the voltage at the output of the adder and increases the steepness of the decline in the amplitude-frequency characteristic in the inactive zone of low frequencies and extends the working frequency band.

Отличительными особенностями схемы блоков 1 1 и 12 являются:
- для входов

Figure 00000004
введены разделительные "RC" цепочки, причем
Figure 00000005

где ω0 - собственная частота колебательного звена, которая определяется резистором R2.Distinctive features of the circuit blocks 1 1 and 12 are:
- for inputs
Figure 00000004
dividing "RC" chains are introduced, moreover
Figure 00000005

where ω 0 is the natural frequency of the vibrational link, which is determined by the resistor R 2 .

RC цепочки исключают постоянные составляющие напряжений, появляющихся на выходах усилителей 7, 8, 9, 10. RC circuits exclude DC components of voltages appearing at the outputs of amplifiers 7, 8, 9, 10.

- сигнал с входа (Z- η ) поступает, как на сумматор A-З, причем выполняется условие R6=R7=R8, так и на вход сумматора A-2, причем

Figure 00000006

где ε - коэффициент затухания колебательного звена.- the signal from the input (Z- η) enters both the adder A-3, and the condition R 6 = R 7 = R 8 is satisfied, as well as the input of the adder A-2, and
Figure 00000006

where ε is the attenuation coefficient of the vibrational link.

Указанные условия обеспечивают суммирование сигналов без фазовых и амплитудных искажений. These conditions ensure the summation of the signals without phase and amplitude distortion.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

На боковой раме тележки пассажирского вагона (путеизмерителя) над буксами одной колесной пары крепят блоки датчиков 1 и 2. Датчики ускорений 3 и 5 блоков 1 и 2 жестко связаны с рамой тележки; их оси чувствительности ориентированы вертикально. Датчики перемещении 4 и 6 блоков датчиков связаны жестким поводком с соответствующей буксой и фиксируют относительные перемещения букс и рамы тележки. При движении вагона по пути, имеющему неровности, возникают ускорения рамы тележки и перемещения букс относительно рамы. Сигналы с датчиков усиливаются и масштабируются усилителями 7 и 8 (первая сторона) и 9 и 10 (вторая сторона). Эти сигналы поступают на входы блоков 11 и 12 вычисления вертикальных траекторий букс. На их выходах образуются сигналы, пропорциональные траекториям движения букс η1 и η2 в вертикальной плоскости. С выходов блоков 11 и 12 сигналы поступают на входы блока 13 вычисления вертикальных неровностей рельсового пути. На его выходах образуются сигналы вертикальных неровностей рельсов h1 и h2, симметричной просадки рельсовой нити hср=(h1+h2)/2 и перекоса колеи Δh = h1-h2.
Указанные сигналы, наряду с кодовыми сигналами скоростемера 15, поступают в бортовую ЭВМ, которая определяет скорость движения вагона, осуществляет обработку получаемых данных и привязку их к пути.On the side frame of the carriage of the passenger carriage (track gauge) above the axle boxes of one wheel pair, sensor blocks 1 and 2 are attached. Acceleration sensors 3 and 5 of blocks 1 and 2 are rigidly connected to the frame of the carriage; their sensitivity axes are oriented vertically. The displacement sensors 4 and 6 of the sensor blocks are connected by a rigid leash to the corresponding axle box and record the relative displacements of the axle boxes and cart frames. When the car moves along a path with irregularities, acceleration of the frame of the trolley and movement of the axle boxes relative to the frame occur. The signals from the sensors are amplified and scaled by amplifiers 7 and 8 (first side) and 9 and 10 (second side). These signals are fed to the inputs of blocks 11 and 12 for calculating the vertical trajectories of the axle boxes. At their outputs, signals are generated proportional to the trajectories of the axleboxes η 1 and η 2 in the vertical plane. From the outputs of blocks 11 and 12, the signals are fed to the inputs of block 13 for calculating the vertical irregularities of the rail track. At its outputs, signals of vertical rails of the rails h 1 and h 2 , symmetrical subsidence of the rail yarn h cp = (h 1 + h 2 ) / 2 and skew track Δh = h 1 -h 2 are formed .
These signals, along with the code signals of the speedometer 15, enter the on-board computer, which determines the speed of the car, processes the data received and assigns them to the path.

Экспериментальные исследования заявляемого устройства показали, что оно, в отличие от прототипа, обеспечивает с высокой точностью не только измерение вертикальных траекторий букс, но и вертикальных неровностей рельсовых нитей и их сочетаний в широком диапазоне длин. Это позволило определять неблагоприятные для подвижного состава участки пути и дать соответствующие рекомендации. Experimental studies of the claimed device showed that, unlike the prototype, it provides with high accuracy not only the measurement of the vertical trajectories of the axle boxes, but also the vertical irregularities of the rail threads and their combinations in a wide range of lengths. This made it possible to determine sections of the track unfavorable for rolling stock and to give appropriate recommendations.

Claims (1)

Устройство для контроля неровностей рельсового пути, содержащее для каждой рельсовой нити последовательно соединенные блок датчиков, включающий датчик ускорений и датчик перемещений, масштабные усилители, блок вычисления вертикальных траекторий буксы, блок вычисления вертикальных неровностей рельсового пути, а также датчик скорости, последовательно связанный с цифровым скоростемером, отличающееся тем, что блок вычисления вертикальных траекторий буксы содержит последовательно соединенные двухвходовой интегратор, трехвходовой интегратор, двухвходовой сумматор и фильтр верхних частот, причем выход масштабного усилителя ускорений через первую RC цепочку соединен с первым входом двухвходового интегратора, а выход двухвходового сумматора соединен со вторым входом двухвходового интегратора, выход которого соединен с первым входом трехвходового интегратора, а его выход соединен с его вторым входом и первым входом двухвходового сумматора, одновременно выход масштабного усилителя перемещений через вторую RC цепочку соединен с третьим входом трехвходового интегратора и со вторым входом двухвходового сумматора, выход которого соединен с входом фильтра верхних частот, при этом выходы фильтров верхних частот обоих блоков соединены со входами блока вычисления неровностей рельсового пути, выходы которого и выходы цифрового скоростемера соединены со входами бортовой ЭВМ. A device for monitoring rail track irregularities, comprising, for each rail thread, a sensor unit connected in series, including an acceleration sensor and a displacement sensor, scale amplifiers, a vertical axle track calculation unit, a vertical track unevenness calculation unit, and a speed sensor in series with a digital speed meter , characterized in that the unit for calculating the vertical trajectories of the axle box contains sequentially connected two-input integrator, three-input int a grator, a two-input adder and a high-pass filter, the output of a large-scale acceleration amplifier through the first RC circuit connected to the first input of the two-input integrator, and the output of the two-input adder connected to the second input of the two-input integrator, the output of which is connected to the first input of the three-input integrator, and its output is connected to its second input and the first input of the two-input adder, at the same time the output of the large-scale motion amplifier through the second RC circuit is connected to the third input of the three-input integrator and with the second input of the two-input adder, the output of which is connected to the input of the high-pass filter, while the outputs of the high-pass filters of both blocks are connected to the inputs of the block for calculating the unevenness of the rail track, the outputs of which and the outputs of the digital speed meter are connected to the inputs of the on-board computer.
RU97112448A 1997-07-18 1997-07-18 Device for checking irregularities of rail track RU2134319C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97112448A RU2134319C1 (en) 1997-07-18 1997-07-18 Device for checking irregularities of rail track

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97112448A RU2134319C1 (en) 1997-07-18 1997-07-18 Device for checking irregularities of rail track

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97112448A RU97112448A (en) 1999-05-27
RU2134319C1 true RU2134319C1 (en) 1999-08-10

Family

ID=20195519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97112448A RU2134319C1 (en) 1997-07-18 1997-07-18 Device for checking irregularities of rail track

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2134319C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Труды Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта, вып. 610. - М.: Транспорт, 1981, с.82-98. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3517307A (en) Track profile and gauge measuring system
US4573131A (en) Method and apparatus for measuring surface roughness
DK151621B (en) APPLIANCES FOR MEASURING RAILWAYS ON RAILWAYS
SE8404092L (en) DEVICE FOR DETECTING WHEELS WITH DAMAGED LOPYTOR BY RAILWAY VEHICLE
JP3411861B2 (en) Inertia Masaya method
JPS6196440A (en) Method of specifying constitutional member to be repaired ofcar
US20170212142A1 (en) Method And Device For Determining Absolute Speed Of A Rail Vehicle
HU200432B (en) Measuring method and apparatus for qualifying the condition of railway tracks
JP3624390B2 (en) Railway track abnormality detection method and abnormality detection apparatus
WO2007074980A1 (en) Apparatus for measuring railroad track parameters
JP2009300398A (en) Track deviation inspecting/measuring apparatus
JP5175630B2 (en) Trajectory error detection device and trajectory error detection method
YAZAWA et al. Development of measurement device of track irregularity using inertial mid-chord offset method
RU2134319C1 (en) Device for checking irregularities of rail track
JPH08184426A (en) Misalignment detector for rail based on oscillatory acceleration of axle box
RU2110803C1 (en) Device for measurement of motion speed of railway transport facility
AU2006337431A1 (en) Track twist monitoring
GB1351389A (en) Method for the checking and the evaluation of the position of railway tracks
KR20110130073A (en) Speed measurement system and method thereof for railroad cars using correlation of two acceleration data
RU2066283C1 (en) Device for measuring rail track curvature radius
SU1541086A1 (en) Device for measuring vehicle speed
RU2074829C1 (en) Device to check condition of rail track
DE2547057A1 (en) METHOD OF MEASURING ALIGNMENT OF RAILWAY TRACKS AND SWITCHING ARRANGEMENT FOR PRACTICING THE METHOD
JPS6361909A (en) Wavy wear measuring instrument for rail
SU994327A2 (en) Apparatus for determining specific resistance to rail vehicle motion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090719