RU150721U1

RU150721U1 - SYSTEM OF CONTROL OF DEFORMATION OF RAIL LASHES OF CANDLESS RAILWAY

Info

Publication number: RU150721U1
Application number: RU2014136829/11U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Аркадиевич Марков; Сергей Петрович Маховиков; Дмитрий Викторович Алексеев; Александр Юрьевич Веревкин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Радиоавионика"
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2015-02-20

Abstract

Система контроля деформации рельсовых плетей бесстыкового рельсового пути, содержащая рельсовое диагностическое транспортное средство, снабженное средствами дефектоскопии рельсового пути, средствами навигации, диагностической картой участка рельсового пути, выполненной в виде привязанной к координатам базы данных с результатами дефектоскопии и конструктивных элементах рельсового пути, а также устройством синхронизации данных диагностической карты с данными средств навигации и средств дефектоскопии, отличающаяся тем, что диагностическая карта дополнительно содержит координаты маячных шпал, а транспортное средство - аппаратуру визуальной фиксации и сохранения через устройство синхронизации в диагностической карте изображений маячных шпал с соответствующими метками.A control system for the deformation of rail lashes of a continuous rail track, comprising a diagnostic rail vehicle equipped with rail flaw detection tools, navigation tools, a diagnostic map of a rail section, made in the form of a database linked to the coordinates of the flaw detector and structural elements of the rail track, and also a device synchronization of the data of the diagnostic card with the data of navigation aids and means of defectoscopy, characterized in that the diagnosis The optical map additionally contains the coordinates of the beacon sleepers, and the vehicle contains the equipment for visual fixation and storage through the synchronization device in the diagnostic map of the images of the beacon sleepers with the corresponding marks.

Description

Полезная модель относится к контрольно-измерительным устройствам для проверки состояния железнодорожного полотна и может быть использована для измерения продольных перемещений рельсовой плети железнодорожного пути.The utility model relates to control and measuring devices for checking the condition of a railway track and can be used to measure the longitudinal movements of a rail lash of a railway track.

Около 100 лет на железных дорогах применяются бесстыковые (сварные) рельсы с длиной от нескольких сотен метров до километров. Проблемой таких путей является их температурное напряжение. Летом с повышением температуры рельсов и зимой при понижении температур по сравнению с температурой закрепления рельсов возникают напряжения рельсов, которые могут приводить к «угону рельсовых плетей», т.е. к такому изменению их геометрии, которое может повлечь катастрофические последствия для железнодорожного транспорта. Для решения это проблемы необходим постоянный и информативный способ контроля напряженного состояния бесстыкового рельсового пути.About 100 years on the railways, jointless (welded) rails with a length of several hundred meters to kilometers have been used. The problem with such paths is their temperature stress. In summer, with an increase in the temperature of the rails and in winter with a decrease in temperature compared with the temperature of the rails fastening, rail stresses arise that can lead to “theft of rail lashes”, i.e. to such a change in their geometry, which could lead to disastrous consequences for rail transport. To solve this problem, a constant and informative way of controlling the stress state of the jointless track is required.

Известны способы измерения напряжений в рельсовых плетях с использованием различных датчиков: тензометрических [1], магнитных [2], шумов Баркгаузена [3], а также ультразвуковые методы [4].Known methods for measuring stresses in rail lashes using various sensors: strain gauge [1], magnetic [2], Barkhausen noise [3], as well as ultrasonic methods [4].

Недостатком всех перечисленных методов является их высокая сложность, стоимость и трудоемкость.The disadvantage of all these methods is their high complexity, cost and complexity.

В Российской федерации для контроля напряженного состояния рельсовых плетей [5] используются маячные шпалы установленные, как правило, напротив пикетных столбов - через 100 метров. Чтобы «маячная» шпала не смещалась, она должна быть всегда хорошо подбита, закладные болты на ней затянуты, типовые клеммы заменены клеммами с уменьшенной выстой ножек, а в качестве прокладок использоваться материалы низким коэффициентом трения. На таких шпалах краской наносятся метки, ФИГ. 1 А) как на рельс, так и на рельсовую подкладку. Такие метки позволяют, например, визуально наблюдать смещение рельса ФИГ. 1 Б) по длине относительно маячной шпалы или, расположенной на ней подкладки рельса. Основными проблемами применения такого способа контроля являются: высокая трудоемкость контроля, связанная с необходимостью длительных пешеходных переходов путевых обходчиков, сложность автоматического контроля, связанная с ложными срабатываниями от посторонних меток и невозможность выполнения контроля в случае загрязнения меток.In the Russian Federation, to monitor the stress state of rail lashes [5], lighthouse sleepers are used, usually opposite the picket posts - after 100 meters. So that the “lighthouse” sleeper does not move, it must always be well knocked down, the embedded bolts on it are tightened, the standard terminals are replaced with terminals with a reduced leg height, and materials with a low friction coefficient should be used as gaskets. On such sleepers paint marks are applied, FIG. 1 A) both on the rail and on the rail lining. Such marks allow, for example, to visually observe the rail offset FIG. 1 B) along the length relative to the lighthouse sleepers or the rail lining located on it. The main problems of using this method of control are: the high complexity of control associated with the need for long pedestrian crossings of track liners, the complexity of automatic control associated with false positives from extraneous marks and the inability to perform control in the event of contamination of marks.

Таким образом, основной проблемой проверки состояния деформации железнодорожного полотна является точная привязка технических средств контроля к координатам рельсового пути.Thus, the main problem of checking the state of deformation of the railway track is the exact binding of technical means of control to the coordinates of the rail track.

Известно устройство для контроля деформации рельсовых плетей бесстыкового рельсового пути [6], содержащее два бесконтактных датчика обнаружения метки на рельсовой плети и репере, установленные на рельсовом транспортном средстве.A device for monitoring the deformation of rail lashes of a continuous rail track [6], comprising two proximity sensors detecting labels on a rail lash and a reference mounted on a rail vehicle.

Недостатком такого устройства являются низкая точность и сложность бесконтактного обнаружения меток и реперов, особенно, если они загрязнены.The disadvantage of this device is the low accuracy and complexity of contactless detection of marks and benchmarks, especially if they are dirty.

Известен способ контроля деформации рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути [7], который предполагает размещение меток на различных объектах, окружающих рельсовый путь, которые позволяют обнаружить их, а значит маячную шпалу, и, таким образом, выполнить соответствующие измерения регистрирующим устройством.There is a method of controlling the deformation of rail lashes of a continuous railroad track [7], which involves placing marks on various objects surrounding the rail track, which allow them to be detected, which means a lighthouse, and thus perform appropriate measurements with a recording device.

Недостатком данного устройства является низкая точность и сложность реализации.The disadvantage of this device is the low accuracy and complexity of implementation.

Известен способ контроля угона рельсовых плетей железнодорожного пути [8], заключающийся в том, что продольный сдвиг рельса относительно маячной шпалы осуществляется путем сопоставления сигналов магнитного дефектоскопа от сварного стыка, шпальной подкладки и датчика пути (измерителя координаты) вагона-дефектоскопа.A known method of controlling the theft of rail lashes of a railway track [8], which consists in the fact that the longitudinal shift of the rail relative to the lighthouse is carried out by comparing the signals of the magnetic flaw detector from the welded joint, the sleeper lining and the track sensor (coordinate meter) of the flaw detector.

Недостатком данного способа является низкая точность, связанная с тем, что расстояние между сварным стыком и маячной шпалой может оказаться значительным. Датчик пути (измерителя координаты) вагона-дефектоскопа также обладает существенными погрешностями, которые также могут приводить к ошибкам измерений. Кроме того, из материалов [8] не ясно, каким образом определить маячную шпалу, поскольку сигналы магнитного канала контроля вагона-дефектоскопа объектов типа «маячная шпала» не отличаются от обычных шпальных подкладок, которых устанавливается до 2000 на километр рельсового пути.The disadvantage of this method is the low accuracy associated with the fact that the distance between the welded joint and the lighthouse can be significant. The path sensor (coordinate meter) of the flaw detector car also has significant errors, which can also lead to measurement errors. In addition, it is not clear from the materials [8] how to determine the lighthouse sleepers, since the signals of the magnetic control channel of the flaw detector car of the “lighthouse sleepers” type do not differ from ordinary sleepers, which are installed up to 2000 per kilometer of the rail track.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является способ диагностики рельсового пути [9], предполагающий наличие рельсового диагностического транспортного средства, снабженного средствами дефектоскопии рельсового пути, средствами навигации, диагностической картой участка рельсового пути, выполненной в виде привязанной к координатам базы данных с результатами дефектоскопии и конструктивных элементах рельсового пути, а также устройством синхронизации данных диагностической карты, средств навигации и средств дефектоскопии. Отличительной особенностью данного способа являются: использование нескольких дефектоскопических средств (ультразвуковых и магнитных), которые помимо решения основной задачи обеспечивают точную привязку транспортного средства к координатам рельсового пути. Использование диагностической карты позволяет проводить комплексный анализ состояния рельсового пути, как оперативно, так и в лабораторных условиях, оценивать динамику развития процессов и т.п.Closest to the claimed utility model is a method for diagnosing a rail track [9], which assumes the presence of a rail diagnostic vehicle equipped with means of defectoscopy of the rail track, navigation tools, a diagnostic map of a section of the rail track, made in the form of a database linked to the coordinates of the results of defectoscopy and structural elements of the rail track, as well as a device for synchronizing data of the diagnostic card, navigation aids and flaw detection tools. A distinctive feature of this method are: the use of several flaw detection tools (ultrasonic and magnetic), which, in addition to solving the main problem, provide accurate binding of the vehicle to the coordinates of the rail track. Using a diagnostic card allows a comprehensive analysis of the state of the rail track, both promptly and in laboratory conditions, to evaluate the dynamics of the development of processes, etc.

Ультразвуковые и магнитные дефектоскопы в принципе позволяют оценить напряженное состояние рельса, однако, этим средствам присущи недостатки, отмеченные выше.Ultrasonic and magnetic flaw detectors in principle make it possible to assess the stress state of the rail, however, these tools have the disadvantages noted above.

Недостатком [9] является сложность контроля деформации рельсовых плетей бесстыкового рельсового пути.The disadvantage of [9] is the difficulty of controlling the deformation of the rail lashes of the jointless rail.

Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью является создание простого и наглядного способа контроля деформации рельсовых плетей бесстыкового рельсового пути.The problem solved by the claimed utility model is to create a simple and intuitive way to control the deformation of the rail lashes of the jointless rail track.

Для решения этой задачи в системе контроля деформации рельсовых плетей бесстыкового рельсового пути, содержащей рельсовое диагностическое транспортное средство, снабженное средствами дефектоскопии рельсового пути, средствами навигации, диагностической картой участка рельсового пути, выполненной в виде привязанной к координатам базы данных с результатами дефектоскопии и конструктивных элементах рельсового пути, а также устройством синхронизации данных диагностической карты, средств навигации и средств дефектоскопии, диагностическая карта дополнительно содержит координаты маячных шпал, а транспортное средство - аппаратуру визуальной фиксации и сохранения через устройство синхронизации в диагностической карте изображений маячных шпал с соответствующими метками.To solve this problem, in the control system for the deformation of the rail lashes of a jointless rail track containing a diagnostic rail vehicle equipped with means of defectoscopy of the rail track, navigation tools, a diagnostic map of the rail section, made in the form of a database linked to the coordinates with the results of defectoscopy and structural elements of the rail ways, as well as a device for synchronizing data of the diagnostic card, navigation aids and flaw detection tools, diagnostic each map additionally contains the coordinates of lighthouse sleepers, and the vehicle - equipment for visual fixation and storage through the synchronization device in the diagnostic map of images of lighthouse sleepers with corresponding marks.

Существенные отличия заявляемой полезной модели состоят в следующем.Significant differences of the claimed utility model are as follows.

Диагностическая карта дополнительно содержит координаты маячных шпал. При анализе данных сплошного контроля рельсов координаты маячных шпал позволяют быстро обнаруживать их на рельсовом пути и оперативно оценивать смещение меток. Так при скорости транспортного средства в 60 км/час и маячных шпалах, расположенных на расстоянии 100 м на просмотр каждой метки оператору отводится 6 сек., что вполне достаточно для оценки наличия смещения рельса относительно маячной шпалы и степени деформации рельсовой плети. При лабораторном анализе отпадает необходимость утомительном в сквозном просмотре изображений рельсового пути, а только маячных шпал, а также подозрительных участков обнаруженных средствами дефектоскопии.The diagnostic map additionally contains the coordinates of the beacon sleepers. When analyzing the data of continuous monitoring of rails, the coordinates of the beacon sleepers allow you to quickly detect them on the rail and quickly evaluate the offset marks. So at a vehicle speed of 60 km / h and lighthouse sleepers located at a distance of 100 m, the operator is given 6 seconds to view each mark, which is quite enough to assess the presence of a rail offset relative to the lighthouse sleepers and the degree of deformation of the rail lash. In laboratory analysis, there is no need for tedious through viewing of images of the rail track, but only lighthouses, as well as suspicious areas detected by means of flaw detection.

В прототипе в диагностической карте отсутствуют сведения о маячных шпалах.In the prototype in the diagnostic map there is no information about lighthouse sleepers.

Оборудование транспортного средства - аппаратурой визуальной фиксации и сохранения через устройство синхронизации в диагностической карте изображений маячных шпал с соответствующими метками позволяет осуществлять визуальный, а при необходимости инструментальный контроль деформаций рельсового пути.Vehicle equipment — visual fixation and storage equipment through a synchronization device in the diagnostic map for lighthouse sleepers images with corresponding marks allows visual and, if necessary, instrumental monitoring of rail track deformations.

В прототипе не рассматривается вопрос визуальной фиксации изображений маячных шпал.The prototype does not address the issue of visual fixation of images of lighthouse sleepers.

Заявляемую систему иллюстрируют следующие графические материалы:The inventive system is illustrated by the following graphic materials:

Фиг. 1 - Фотографии маячных шпал с метками:FIG. 1 - Pictures of lighthouse sleepers with tags:

А) без смещения рельса;A) without displacement of the rail;

Б) со смещением.B) with an offset.

Фиг. 2 - структурная схема системы, где;FIG. 2 - structural diagram of the system, where;

1. Рельсовое транспортное средство;1. Rail vehicle;

2. Средства навигации;2. Navigation tools;

3. Средства дефектоскопии;3. Means of defectoscopy;

4. Диагностическая карта;4. Diagnostic card;

5. Устройство синхронизации;5. Sync device;

6. Аппаратура видеофиксации.6. Video recording equipment.

Рельсовое транспортное средство 1 - вагон дефектоскоп и автомотриса и т.п. предназначено для перемещения средств диагностики по участку рельсового пути.Rail vehicle 1 - a flaw detector car and a motor rail, etc. Designed to move diagnostic tools along a section of a rail track.

Средства навигации 2 предназначены для определения координат рельсового транспортного средства и включают подсистемы глобальной спутниковой и относительной навигации - одометр и измеритель скорости, например, «от колеса». Точность спутниковой навигации, как правило, не высока и составляет несколько метров. А подсистема относительной навигации способна накапливать ошибку из-за пробуксовки колес и требует периодической привязки к рельсовому пути.Navigation tools 2 are designed to determine the coordinates of a rail vehicle and include subsystems of global satellite and relative navigation - an odometer and a speed meter, for example, "from the wheel". The accuracy of satellite navigation, as a rule, is not high and is several meters. And the relative navigation subsystem is capable of accumulating errors due to wheel slip and requires periodic reference to the rail track.

Средства дефектоскопии 3 предназначены для обнаружения дефектов в рельсах и содержат, например, магнитный и ультразвуковой дефектоскопы, основная задача которых - обнаружение дефектов рельсового пути. Однако, кроме основной задачи, магнитный дефектоскоп позволяет обнаруживать конструктивные элементы рельсов: сварные швы, подкладки, стыковые накладки, а ультразвуковой дефектоскоп - болтовые отверстия. Таким образом, дефектоскопы позволяют осуществить точную координатную привязку транспортного средства к рельсовому пути. Средства дефектоскопии, как правило, содержат компьютер и формируют результаты измерений в цифровой форме.Flaw detection tools 3 are designed to detect defects in rails and contain, for example, magnetic and ultrasonic flaw detectors, the main task of which is the detection of rail track defects. However, in addition to the main task, a magnetic flaw detector allows you to detect structural elements of rails: welds, linings, butt pads, and an ultrasonic flaw detector - bolt holes. Thus, flaw detectors make it possible to accurately coordinate the vehicle to the rail track. Flaw detection tools, as a rule, contain a computer and form the measurement results in digital form.

Диагностическая карта 4 - база данных содержит сведения о всех конструктивных элементах рельсового пути, обнаруженных дефектах и т.п. с привязкой к их координатам. Исходными данными для диагностической карты 4 является паспорт участка, который дополняется по результатам проведения дефектоскопических, профилактических, ремонтных и т.п. работ. Сравнение «старых» и «новых» диагностических карт позволяет отслеживать динамику развития процессов. Анализ диагностических карт может производиться оперативно в ходе движения дефектоскопических средств или в лабораторных условиях. Диагностическая карта может размещаться на внешних носителях информации.Diagnostic card 4 - the database contains information about all structural elements of the rail track, detected defects, etc. with reference to their coordinates. The initial data for the diagnostic card 4 is the passport of the site, which is supplemented by the results of flaw detection, preventive, repair, etc. works. Comparison of "old" and "new" diagnostic cards allows you to track the dynamics of the development of processes. The analysis of diagnostic cards can be performed promptly during the movement of flaw detectors or in laboratory conditions. The diagnostic card can be placed on external storage media.

Устройство синхронизации 5 предназначено для управления работой и согласования по времени и координатам всех остальных устройств с учетом текущего положения, скорости и относительного положения средств и устройств. В рассматриваемой системе устройство синхронизации обеспечивает формирование диагностической карты 4. Устройство синхронизации 5 реализовано в виде центрального компьютера.The synchronization device 5 is designed to control the operation and coordination in time and coordinates of all other devices, taking into account the current position, speed and relative position of the means and devices. In the system under consideration, the synchronization device provides the formation of a diagnostic card 4. The synchronization device 5 is implemented as a central computer.

Аппаратура видеофиксации 6 предназначена для фотографирования (видеосъемки) маячных шпал с соответствующими метками. При фотографировании требуется точная привязка момента съемки к маячной шпале, что может быть достигнуто заявляемой системой. В случае видеосъемки могут быть использованы существующие видеокамеры (в современных скоростных вагонах-дефектоскопах применяется множество - до 12 скоростных видеокамер), которые позволяют провести анализ проведенных измерений в лабораторных условиях. Однако, просмотр длительных видеозаписей приводит к быстрой утомляемости дефектоскописта и снижению качества работы.Video fixation equipment 6 is intended for photographing (filming) lighthouse sleepers with corresponding marks. When photographing, an exact reference of the moment of shooting to the lighthouse sleepers is required, which can be achieved by the claimed system. In the case of video recording, existing video cameras can be used (in modern high-speed wagon-flaw detectors, a lot of up to 12 high-speed video cameras are used), which allow analyzing the measurements performed in the laboratory. However, viewing lengthy videos leads to rapid fatigue of the flaw detector and a decrease in the quality of work.

Работа заявляемой системы контроля деформации рельсовых плетей бесстыкового рельсового пути, фиг. 2, состоит в следующем. Для нового участка рельсового пути составляется паспорт с указанием основных конструктивных элементов: сварных швов, стрелок и т.п., а также их координат вдоль участка рельсового пути. На основании этих данных составляется диагностическая карта 4 участка пути, которая уточняется после каждого прохода диагностического рельсового транспортного средства 1. При его движении определяют приближенные исходные и текущие координаты транспортного средства 1 с использованием средств навигации 2. Средствами дефектоскопии 3 обнаруживают конструктивные элементы рельсового пути и через устройство синхронизации 5 привязывают их координаты к диагностической карте 4, формируя относительные координаты интересующих элементов участка рельсового пути, в частности, маячных шпал. Эти координаты позволяют оперативно отобразить на экране монитора изображение, Фиг.2 маячной шпалы с соответствующими метками и оценить степень их рассогласования. В лабораторных условиях появляется возможность отобразить оператору только изображения маячных шпал с соответствующими метками.The operation of the inventive control system for the deformation of the rail lashes of the continuous rail track, FIG. 2, consists in the following. For a new section of the rail track, a passport is compiled indicating the main structural elements: welds, arrows, etc., as well as their coordinates along the section of the rail track. Based on these data, a diagnostic map 4 of the track section is compiled, which is specified after each pass of the diagnostic rail vehicle 1. When it is moving, the approximate initial and current coordinates of the vehicle 1 are determined using navigation aids 2. By means of defectoscopy 3, structural elements of the rail track are detected and through the synchronization device 5 tie their coordinates to the diagnostic map 4, forming the relative coordinates of the elements of interest track, in particular majachnyh sleepers. These coordinates allow you to quickly display the image on the monitor screen, Fig.2 lighthouse sleepers with the corresponding marks and to assess the degree of their mismatch. In laboratory conditions, it is possible to display to the operator only images of lighthouse sleepers with the corresponding labels.

Таким образом, заявляемая система контроля деформации рельсовых плетей бесстыкового рельсового пути позволяет достаточно быстро и точно определить состояние рельсового пути в окрестности маячных шпал оперативно или в лабораторных условиях. Автоматизированный (с участием оператора) контроль позволяет повысить производительность труда операторов, дефектоскопистов, а также улучшить качество контроля.Thus, the claimed control system for the deformation of the rail lashes of the jointless rail allows you to quickly and accurately determine the condition of the rail in the vicinity of the lighthouse sleepers quickly or in the laboratory. Automated (with the participation of the operator) control allows you to increase the productivity of operators, flaw detectors, as well as improve the quality of control.

Источники информации:Information sources:

1. Патент CN 203032699.1. Patent CN 203032699.

2. Патент US 2014145710.2. Patent US 2014145710.

3. Патент RU 2521114.3. Patent RU 2521114.

4. Патент US 2014123761.4. Patent US 2014123761.

5. Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути ТУ-2000 МОСКВА «ТРАНСПОРТ» http://www.norm-load.ru/SNiP/Data1/9/9431/index.htm.5. Technical instructions for the construction, installation, maintenance and repair of the TU-2000 jointless path MOSCOW "TRANSPORT" http://www.norm-load.ru/SNiP/Data1/9/9431/index.htm.

6. Патент RU 2174082.6. Patent RU 2174082.

7. Патент RU 94936.7. Patent RU 94936.

8. Патент RU 24920888. Patent RU 2492088

9. Патент RU 2521095.9. Patent RU 2521095.

Claims

A control system for the deformation of rail lashes of a continuous rail track, comprising a diagnostic rail vehicle equipped with rail flaw detection tools, navigation tools, a diagnostic map of a rail section, made in the form of a database linked to the coordinates of the flaw detector and structural elements of the rail track, and also a device synchronization of the data of the diagnostic card with the data of navigation aids and means of flaw detection, characterized in that The optical map additionally contains the coordinates of the beacon sleepers, and the vehicle contains the equipment for visual fixation and storage through the synchronization device in the diagnostic map of the images of the beacon sleepers with the corresponding marks.