RU2584756C1

RU2584756C1 - System for monitoring railway infrastructure

Info

Publication number: RU2584756C1
Application number: RU2015119854/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Васильев; Владимир Михайлович Жеребцов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Р-Инновации"
Priority date: 2015-05-26
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2016-05-20

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: present invention relates to measurement equipment, specifically to devices for monitoring state of man-made structures for railway transport during their operation, and can be used for detection of potentially hazardous sections of track and its environment. System for monitoring railway infrastructure comprises at least one station for gathering and primary data processing and connected with it and to each other by means of radio communication measurement modules arranged in critical points of controlled objects railway infrastructure and made with possibility of measurement of elongation of rail road bed, shift compensator, tilt of contact network, a central data collection unit, connected to station for gathering and primary data processing at least one automated workstation, connected with central data collection unit. Each measurement module includes a self-contained power supply, sensors, a transceiver and a microcontroller. Each station for gathering and primary processing of data includes a self-contained power supply, controller and a transceiver connected via radio channel with transceivers of measuring modules. Central data collection unit includes a computing unit, a database, a control unit and transceiver connected via radio channel with transceivers of stations for gathering and primary processing data.

EFFECT: higher accuracy of control with simultaneous expansion of functional capabilities.

1 cl, 6 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля состояния конструкций искусственных сооружений для железнодорожного транспорта в процессе их эксплуатации, и может применяться для выявления потенциально опасных участков железнодорожного пути и его окружения.The present invention relates to measuring technique, namely to means for monitoring the state of structures of artificial structures for railway transport in the process of their operation, and can be used to identify potentially dangerous sections of the railway track and its surroundings.

Известно изобретение «СИСТЕМА МОНИТОРИНГА НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ» [Патент РФ 2441788, опубл. 10.02.2012], которое может быть использовано для мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры и оно содержит модуль чувствительных элементов, по меньшей мере, один модуль сбора данных и модуль обработки данных. Причем модуль чувствительных элементов включает, по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью его установки прямо на рельсовом звене и дополнительно включающий в себя плоскую прокладку, на которой установлен, по меньшей мере, один чувствительный элемент. При этом каждый чувствительный элемент может представлять собой, например, датчик деформаций или температурный датчик. Каждый модуль сбора данных связан, по меньшей мере, с одним из перечисленных датчиков. Модуль обработки данных выполнен с возможностью приема и обработки информации, собираемой, по меньшей мере, одним модулем сбора данных, чтобы определять напряжение рельса. Также имеется передающее средство, связанное, по меньшей мере, с одним модулем сбора данных для передачи информации в модуль обработки данных. При этом модуль обработки данных дополнительно может содержать портативный считыватель и портативный процессор для обработки данных.Known invention "MONITORING VOLTAGE MONITORING FOR RAILWAYS" [RF Patent 2441788, publ. 02/10/2012], which can be used to monitor railway infrastructure facilities and it contains a module of sensitive elements, at least one data acquisition module and a data processing module. Moreover, the module of the sensitive elements includes at least one sensor configured to be mounted directly on the rail link and further comprising a flat gasket on which at least one sensitive element is mounted. In addition, each sensing element can be, for example, a deformation sensor or a temperature sensor. Each data acquisition module is associated with at least one of these sensors. The data processing module is configured to receive and process information collected by at least one data acquisition module to determine a rail voltage. There is also transmitting means associated with at least one data acquisition module for transmitting information to the data processing module. Moreover, the data processing module may further comprise a portable reader and a portable processor for processing data.

Недостатком известной системы является ее низкая точность при контроле состояния всей железнодорожной инфраструктуры, поскольку с ее помощью можно контролировать лишь один объект инфраструктуры, а именно, рельс.A disadvantage of the known system is its low accuracy in monitoring the state of the entire railway infrastructure, since with its help it is possible to control only one infrastructure object, namely, the rail.

Известно изобретение «СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ ИНФРАСТРУКТУРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА» [Патент РФ 2450346, опубл. 10.05.2012]. Оно содержит, по меньшей мере, один координатор, связанные между собой посредством радиоканала сенсорные узлы, размещенные в критических местах конструкции протяженного объекта, и два сторожевых узла, расположенных по разные стороны местонахождения объекта инфраструктуры на заданном расстоянии от него. Каждый сенсорный узел включает автономный источник питания, сенсорные датчики, приемопередатчик и микроконтроллер, соответствующие входы/выходы которого подключены к выходам/входам сенсорных датчиков и приемопередатчика. В качестве датчиков могут быть применены цифровые инклинометры, и/или тензодатчики, и/или акселерометры, и/или датчики силы сжатия/растяжения, и/или датчики трещин. Каждый координатор включает автономный источник питания, контроллер и приемопередатчик, соединенный посредством радиоканала с приемопередатчиками сенсорных узлов. Каждый сторожевой узел включает контроллер, приемопередатчик, соединенный входом/выходом с выходом/входом контроллера, и автономный источник питания. Имеется также блок сбора данных, установленный на автоматизированном рабочем месте оператора передвижного транспортного средства и включающий вычислительный блок, радиомодем для формирования канала радиосвязи с приемопередатчикам координаторов и сторожевых узлов. Кроме того система включает блок управления, блок памяти, базу данных, базу знаний и маршрутизатор, вход/выход каждого из которых соединен с соответствующим выходом/входом вычислительного блока. Причем вход/выход радиомодема подключен к другому выходу/входу маршрутизатора, а другой выход вычислительного блока соединен с входом блока отображения аппаратно-программного устройства автоматизированного рабочего места оператора подвижного транспортного средства, приемопередающее устройство которого соединено входом/выходом с соответствующим выходом/входом вычислительного блока. В каждый координатор дополнительно включены база знаний и блок памяти, вход/выход каждого из которых соединен с соответствующим выходом/входом контроллера, другим входом/выходом подключенного к входу/выходу приемопередатчика. В аппаратно-программное устройства рабочего места оператора ситуационного центра железной дороги дополнительно введены база знаний, база данных, блок памяти и блок принятия решений, вход/выход каждого из которых подключен к соответствующему выходу/входу центрального процессора автоматизированного рабочего места оператора ситуационного центра, другие входы/выходы которого через сервер связи связаны с выходами/входами приемопередающего устройства подвижного транспортного средства. При этом программное обеспечение центрального процессора дополнительно включает анализ текущего состояния объекта мониторинга и прогнозирование его будущего состояния с возможностью отображения на мониторе блока отображения автоматизированного рабочего места оператора ситуационного центра данных мониторинга объекта на его трехмерной модели и/или отдельных элементах его конструкции.The invention is known "MONITORING SYSTEM OF POTENTIALLY HAZARDOUS OBJECTS OF INFRASTRUCTURE OF RAILWAY TRANSPORT" [RF Patent 2450346, publ. 05/10/2012]. It contains at least one coordinator, sensor nodes interconnected via a radio channel located in critical places of the construction of an extended object, and two watch nodes located on opposite sides of the location of the infrastructure object at a given distance from it. Each sensor node includes an autonomous power source, sensor sensors, a transceiver and a microcontroller, the corresponding inputs / outputs of which are connected to the outputs / inputs of the sensor sensors and the transceiver. As sensors, digital inclinometers, and / or strain gauges, and / or accelerometers, and / or compressive / tensile force sensors, and / or crack sensors can be used. Each coordinator includes an autonomous power source, a controller, and a transceiver connected via a radio channel to transceivers of sensor nodes. Each watch node includes a controller, a transceiver connected by an input / output to the output / input of the controller, and an autonomous power supply. There is also a data collection unit installed on the automated workstation of a mobile vehicle operator and including a computing unit, a radio modem for forming a radio channel with transceivers of coordinators and watch nodes. In addition, the system includes a control unit, a memory unit, a database, a knowledge base and a router, the input / output of each of which is connected to the corresponding output / input of the computing unit. Moreover, the input / output of the radio modem is connected to another output / input of the router, and the other output of the computing unit is connected to the input of the display unit of the hardware-software device of the workstation of the operator of a mobile vehicle, the transceiver of which is connected to the input / output of the computing unit by the input / output. Each coordinator additionally includes a knowledge base and a memory block, the input / output of each of which is connected to the corresponding output / input of the controller, and the other input / output of the transceiver connected to the input / output. A knowledge base, a database, a memory unit and a decision making unit, each of which is connected to the corresponding output / input of the central processor of the situation center operator’s automated workstation and other inputs, are additionally introduced into the hardware and software device of the operator’s workstation of the situational center of the railway / outputs of which are connected through the communication server to the outputs / inputs of the transceiver device of the mobile vehicle. In this case, the software of the central processor additionally includes analysis of the current state of the monitoring object and prediction of its future state with the possibility of displaying on the monitor the display unit of the automated workplace of the operator of the situational center of the monitoring data of the object on its three-dimensional model and / or individual structural elements.

После анализа описания этого изобретения можно сделать вывод, что, в сущности, имеющийся координатор представляет собой станцию сбора и первичной обработки данных, каждый сенсорный узел представляет собой измерительный модуль, а блок сбора данных выполняет функцию центрального блока сбора данных.After analyzing the description of this invention, we can conclude that, in essence, the existing coordinator is a data collection and primary data processing station, each sensor node is a measuring module, and the data collection unit performs the function of a central data collection unit.

Это техническое решение выбирается в качестве прототипа, так как оно имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого изобретения.This technical solution is selected as a prototype, since it has the largest number of essential features that match the essential features of the claimed invention.

Однако прототип имеет существенный недостаток, а именно: низкая точность мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры, обусловленная тем, что о состоянии инфраструктуры судят по данным об измерении параметров только протяженных объектов. Это так же ограничивает функциональные возможности применения прототипа. Кроме того точность снижена еще и потому, что датчики не имеют непосредственной связи с объектом, поскольку сторожевые узлы с измерительными модулями расположены на некотором расстоянии от объекта контроля. При этом место расположения сторожевых узлов относительно контролируемого объекта не определено, что может приводить к их размещению вне зоны влияния измеряемых ими параметров на основные параметры контролируемого объекта.However, the prototype has a significant drawback, namely: low accuracy of monitoring of railway infrastructure, due to the fact that the state of the infrastructure is judged by the data on the measurement parameters of only extended objects. It also limits the functionality of the prototype. In addition, the accuracy is also reduced because the sensors do not have a direct connection with the object, since the watch nodes with measuring modules are located at some distance from the control object. Moreover, the location of the watch nodes relative to the controlled object is not defined, which can lead to their placement outside the zone of influence of the parameters measured by them on the main parameters of the controlled object.

Задачей настоящего изобретения является разработка новой системы мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры с достижением следующего технического результата: повышение точности контроля при одновременном расширении функциональных возможностей.The present invention is the development of a new monitoring system of railway infrastructure with the following technical result: improving the accuracy of control while expanding the functionality.

Поставленная задача решена за счет того, что в известной системе мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры, содержащей, по меньшей мере, одну станцию сбора и первичной обработки данных и связанные с ней и между собой посредством радиосвязи измерительные модули, размещенные в критических местах контролируемых объектов железнодорожной инфраструктуры, центральный блок сбора данных, связанный со станцией сбора и первичной обработки данных, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место, связанное с центральным блоком сбора данных, при этом каждый измерительный модуль включает автономный источник питания, сенсорные датчики, приемопередатчик и микроконтроллер, каждая станция сбора и первичной обработки данных включает автономный источник питания, контроллер и приемопередатчик, соединенный посредством радиоканала с приемопередатчиками измерительных модулей, а центральный блок сбора данных включает вычислительный блок, базу данных, блок управления и приемопередатчик, соединенный посредством радиоканала с приемопередатчиками станций сбора и первичной обработки данных, согласно настоящему изобретению, измерительные модули выполнены с возможностью осуществления измерения удлинения рельса, сдвига земляного полотна, натяжения контактной сети, наклона опоры контактной сети, соответственно, причем измерительный модуль, предназначенный для измерения удлинения рельсов, выполнен с возможностью его установки на шейке контролируемого рельса и дополнительно содержит тензометрический многоосевоой датчик силы и датчик температуры рельса, измерительный модуль, предназначенный для измерения сдвига земляного полотна, выполнен с возможностью его установки в земляном полотне насыпи контролируемого пути и дополнительно включает датчик измерения углов поворота опорного стержня и датчик температуры основного стержня, измерительный модуль, предназначенный для измерения натяжения контактной сети, выполнен с возможностью его установки в подвижном ролике компенсаторной подвески контактного или несущего провода, закрепленного на контролируемой опоре, и дополнительно включает датчик измерения углов поворота подвижного ролика и датчик температуры окружающей среды, измерительный модуль, предназначенный для измерения наклона опоры контактной сети, выполнен с возможностью его установки на контролируемой опоре контактной сети и дополнительно включает датчик измерения углов отклонения опоры относительно ее первоначальной установки.The problem is solved due to the fact that in the well-known monitoring system of railway infrastructure facilities, containing at least one data collection and primary data processing station and measuring modules connected with it and with each other via radio communication, located in critical places of controlled railway infrastructure facilities, a central data collection unit associated with a data collection and primary processing station, at least one workstation associated with a central unit with data, with each measuring module including an autonomous power supply, sensor sensors, a transceiver and a microcontroller, each data collection and primary processing station includes an autonomous power source, a controller and a transceiver connected via a radio channel to the transceivers of the measuring modules, and the central data acquisition unit includes a computing unit, a database, a control unit, and a transceiver connected via a radio channel to the transceivers of the collection stations and the primary According to the present invention, the measurement modules are configured to measure rail elongation, subgrade displacement, contact network tension, tilt of the contact network support, respectively, wherein the measuring module for measuring rail elongation is configured to be mounted on the neck monitored rail and additionally contains a multi-axial strain gauge force sensor and a rail temperature sensor, a measuring module designed to measure The subgrade shear is made with the possibility of its installation in the subgrade of the embankment of the controlled path and further includes a sensor for measuring the rotation angles of the support rod and a temperature sensor for the main rod, a measuring module designed to measure the tension of the contact network is made with the possibility of its installation in a movable compensating roller suspension of a contact or carrier wire mounted on a monitored support, and further includes a sensor for measuring the rotation angles of the rolling roller and the ambient temperature sensor, a measuring module for measuring the inclination of the support of the contact network, is configured to be installed on a controlled support of the contact network and further includes a sensor for measuring the angle of deviation of the support relative to its initial installation.

Таким образом, это заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить точность мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры за счет контроля большего количества независимых параметров, охватывающих объемно-протяженную структуру измеряемого объекта, благодаря выполнению измерительных модулей с возможностью контроля состояния большего количества дискретных объектов на заданном участке, а именно удлинения рельсов, сдвига земляного полотна, натяжения контактной сети и наклона опоры контактной сети. При этом измерение параметров объектов происходит с большей точностью за счет наличия в измерительных модулях датчиков, а также за счет расположения этих модулей на объекте контроля таким образом, чтобы их датчики контактировали непосредственно с критическим местом объекта. Таким образом, с помощью этих измерительных модулей стало возможным производить комплексные измерения параметров контролируемых объектов инфраструктуры. Одновременно с этим достигается и расширение функциональных возможностей и области применения заявляемой системы, поскольку с ее помощью можно контролировать не только протяженные объекты (см. прототип) такие, как рельс и контактная сеть, но и другие - сдвиг земляного полотна и наклон опоры контактной сети.Thus, this claimed technical solution, with its whole set of essential features, allows to increase the accuracy of monitoring of railway infrastructure facilities by controlling a greater number of independent parameters covering the volumetric-extended structure of the measured object, due to the implementation of measuring modules with the ability to monitor the state of more discrete objects in a given section namely, the extension of the rails, the shift of the subgrade, the tension of the contact network and the inclination of pores of the contact network. In this case, the measurement of the parameters of the objects occurs with greater accuracy due to the presence of sensors in the measuring modules, as well as due to the location of these modules on the control object so that their sensors are in direct contact with the critical location of the object. Thus, with the help of these measuring modules, it has become possible to perform complex measurements of the parameters of controlled infrastructure facilities. At the same time, expanding the functionality and scope of the claimed system is achieved, since it can be used to control not only extended objects (see prototype) such as a rail and a contact network, but also others - shifting the subgrade and tilting the support of the contact network.

Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, в результате которого заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена. Поэтому предлагаемое изобретение можно признать новым. При этом данное изобретение для специалиста логически не следует из известного уровня техники и поэтому соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».The applicant conducted a patent information search on this topic, as a result of which the claimed combination of essential features was not identified. Therefore, the present invention can be recognized as new. Moreover, this invention for a specialist logically does not follow from the prior art and therefore meets the patentability criterion of "inventive step".

Сущность заявляемого изобретения и возможность его практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежами.The essence of the claimed invention and the possibility of its practical implementation is illustrated by the description and drawings below.

Фиг. 1 - Структурная схема системы мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры.FIG. 1 - Block diagram of a monitoring system for railway infrastructure.

Фиг. 2 - Схема расположения элементов системы.FIG. 2 - Layout of system elements.

Фиг. 3 - Измерительный модуль, предназначенный измерения удлинения рельса. FIG. 3 - Measuring module designed to measure rail elongation.

Фиг. 4 - Измерительный модуль, предназначенный для измерения сдвига земляного полотна.FIG. 4 - Measuring module designed to measure the shift of the subgrade.

Фиг. 5 - Измерительный модуль, предназначенный для измерения натяжения контактной сети.FIG. 5 - Measuring module, designed to measure the tension of the contact network.

Фиг. 6 - Станция сбора и первичной обработки данных.FIG. 6 - Station for the collection and primary processing of data.

Система мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры (Фиг. 1-6) содержит, по меньшей мере, одну станцию 1 сбора и первичной обработки данных (далее - станция) и связанные с ней и между собой посредством радиосвязи измерительные беспроводные модули 2 (а, b, … n), 3 (а, b, … n), 4 (а, b, … n), 5 (а, b, … n) (далее - модули), размещенные в критических местах контролируемых объектов железнодорожной инфраструктуры, центральный блок 6 сбора данных (далее - центральный блок), связанный со станцией 1, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место (АРМ) 7 (а, b, …, n), связанное с центральным блоком 6.The monitoring system of railway infrastructure facilities (Fig. 1-6) contains at least one station 1 for collecting and primary data processing (hereinafter referred to as the station) and measuring wireless modules 2 (a, b, ..., connected with it and with each other via radio) n), 3 (a, b, ... n), 4 (a, b, ... n), 5 (a, b, ... n) (hereinafter - the modules) located in critical places of the controlled objects of the railway infrastructure, central unit 6 data collection (hereinafter - the central unit) associated with station 1, at least one workstation (AWS) 7 (a, b, ..., n) associated with the central unit 6.

Модули 2-5 выполнены с возможностью осуществления измерения удлинения рельса 8 (Фиг. 3), сдвига земляного полотна 9 (Фиг. 4), натяжения контактной сети 10 (Фиг. 5), наклона опоры 11 контактной сети 10, соответственно.Modules 2-5 are configured to measure the extension of the rail 8 (Fig. 3), the shift of the subgrade 9 (Fig. 4), the tension of the contact network 10 (Fig. 5), the inclination of the support 11 of the contact network 10, respectively.

Каждый модуль 2 (а, b, … n) (Фиг. 3), предназначенный для измерения удлинения рельсов 8, состоит из энергонезависимой памяти 12, внутреннего источника 13 питания, тензометрического многоосевого датчика 14 силы, аналого-цифрового преобразователя 15, микропроцессора 16, приемопередатчика 17 с антенной 18 для связи со станцией 1, датчика 19 температуры рельса 8 (здесь и далее под словом «рельс» имеется в виду контролируемый рельс), автономного источника 20 питания (необязательно), соединенных с внутренним источником 13 питания. Кроме того, каждый модуль 2 может содержать совместимый приемник 21, также соединенный с внутренним источником 13 питания и выполненный с возможностью осуществления беспроводной подзарядки внутреннего источника 13 питания, например, по технологии индукционной передачи энергии.Each module 2 (a, b, ... n) (Fig. 3), designed to measure the elongation of rails 8, consists of a non-volatile memory 12, an internal power supply 13, a strain gauge multiaxial force sensor 14, an analog-to-digital converter 15, a microprocessor 16, transceiver 17 with antenna 18 for communication with station 1, temperature sensor 19 of rail 8 (hereinafter, the word “rail” means a controlled rail), an autonomous power supply 20 (optional) connected to an internal power supply 13. In addition, each module 2 may include a compatible receiver 21, also connected to the internal power source 13 and configured to wirelessly recharge the internal power source 13, for example, using induction energy transfer technology.

Тензометрический многоосевой датчик 14 силы содержит два тензорезистора (на чертеже не показано), которые выполнены с возможностью расположения, соответственно, продольно и поперечно рельсу 8.The strain gauge multiaxial force sensor 14 contains two strain gages (not shown in the drawing), which are arranged to be arranged, respectively, longitudinally and transversely to the rail 8.

Автономный источник 20 питания, в случае его наличия, предназначен для постоянной подзарядки внутреннего источника 13 питания и выполнен в виде виброэлектрического преобразователя, например, пьезоэлектрического генератора. В качестве внутреннего источника 13 питания применяют, например, аккумуляторную батарею.Autonomous power source 20, if available, is designed to continuously recharge the internal power source 13 and is made in the form of a vibroelectric transducer, for example, a piezoelectric generator. As an internal power source 13, for example, a battery is used.

Каждый модуль 2 может содержать блок 22 управления автономным источником 20 питания и переключатель (на чертеже не показано).Each module 2 may include an autonomous power supply control unit 22 and a switch (not shown).

Все элементы каждого модуля 2, кроме тензометрического датчика 14 и датчика 19 температуры рельса 8, расположены и зафиксированы в герметичном контейнере, представляющим собой цельную конструкцию, выполненную из высокопрочного и влагоустойчивого пластика с образованными полостями для размещения элементов модуля 2, после монтажа которых, полости заполняют герметичным материалом. Контейнер выполнен с возможностью закрепления на шейке рельса 8, например, с помощью, струбцины (на чертеже не показано) или клея-герметика. При этом в стенке контейнера, прилегающей к шейке рельса 8, выполнено углубление, в котором расположен тензометрический датчик 14, размещенный на металлической пластине 23, которая крепится к шейке рельса 8 сваркой, и датчик 19 температуры рельса, который выполнен с возможностью крепления к шейке рельса 8 напрямую.All elements of each module 2, except the strain gauge sensor 14 and rail temperature sensor 19, are located and fixed in an airtight container, which is a one-piece construction made of high-strength and moisture-resistant plastic with formed cavities to accommodate the elements of module 2, after installation of which, the cavities are filled sealed material. The container is made with the possibility of fixing on the neck of the rail 8, for example, using a clamp (not shown) or adhesive sealant. At the same time, a recess is made in the wall of the container adjacent to the neck of the rail 8, in which a strain gauge 14 is located, located on a metal plate 23, which is attached to the neck of the rail 8 by welding, and a rail temperature sensor 19, which is adapted to be attached to the rail neck 8 directly.

Число модулей 2, соединенных между собой, может варьироваться в зависимости от длины контролируемого рельса 8. Так, например, экспериментально установлено, что необходимое минимальное количество модулей 2 на 800 метровый рельс 8 (на прямом участке пути) для качественного контроля за рельсами 8 составляет 6-8 штук, поскольку зона чувствительности тензометрических датчиков 14 около 150-250 м.The number of modules 2, interconnected, can vary depending on the length of the monitored rail 8. So, for example, it has been experimentally established that the required minimum number of modules 2 per 800 meter rail 8 (in a straight section of the track) for quality control of rails 8 is 6 -8 pieces, since the sensitivity zone of strain gauge sensors 14 is about 150-250 m.

Каждый модуль 3 (а, b, … n) (Фиг. 4), предназначенный для измерения сдвига земляного полотна 9, содержит элемент, чувствительный к деформации полотна 9 контролируемого пути, соединенный с ним измерительный блок 24.Each module 3 (a, b, ... n) (Fig. 4), designed to measure the shear of the subgrade 9, contains an element that is sensitive to deformation of the web 9 of the controlled path, a measuring unit 24 connected to it.

Элемент, чувствительный к деформации полотна 9 контролируемого пути, образован из двух соединенных друг с другом стержней, один из которых - основной стержень 25, а второй - опорный стержень 26, и шарнира 27.An element sensitive to deformation of the web 9 of the controlled path is formed of two rods connected to each other, one of which is the main rod 25, and the second is the support rod 26, and the hinge 27.

Основной стержень 25 одним своим концом прикреплен к шарниру 27, а другой его конец выполнен с возможностью прикрепления к рельсо-шпальной решетке 28 контролируемого пути, например, с помощью специально разработанного крепления 29, состоящего из стяжки и болтов. При этом основной стержень 25 может быть выполнен составным, например, из двух стержней (на чертеже не показано), соединенных шарниром (на чертеже не показано).The main rod 25 is attached at one end to the hinge 27, and its other end is adapted to be attached to the rail-sleeper grid 28 of a controlled path, for example, using a specially designed fastener 29, consisting of a coupler and bolts. In this case, the main rod 25 can be made integral, for example, of two rods (not shown in the drawing) connected by a hinge (not shown in the drawing).

Опорный стержень 26 одним своим концом через шарнир 27 закреплен в земляном полотне 9 контролируемого пути, например, путем закапывания его стойки 30 и плотного утрамбовывания землей, песком, гравием, а на другом его конце имеется площадка 31, на которой установлен измерительный блок 24, например, с помощью болтов 32.The support rod 26 is fixed at one end through a hinge 27 in the subgrade 9 of a controlled path, for example, by digging its stand 30 and compacting it with earth, sand, gravel, and at its other end there is a platform 31 on which the measuring unit 24 is mounted, for example using bolts 32.

Измерительный блок 24 соединен с помощью беспроводной связи со станцией 1.The measuring unit 24 is connected via wireless communication with the station 1.

Измерительный блок 24 включает внутренний источник (на чертеже не показано) питания, энергонезависимую память (на чертеже не показано), микроконтроллер (на чертеже не показано), приемопередатчик (на чертеже не показано) с антенной (на чертеже не показано) для связи со станцией 1, соединенные с микроконтроллером (на чертеже не показано) датчик 33 температуры и датчик 34 состояния элемента, чувствительного к деформации земляного полотна 9.The measuring unit 24 includes an internal power source (not shown), non-volatile memory (not shown), a microcontroller (not shown), a transceiver (not shown) with an antenna (not shown) for communication with the station 1, connected to a microcontroller (not shown) a temperature sensor 33 and a state sensor 34 of an element sensitive to deformation of the subgrade 9.

Датчик 33 температуры предназначен для измерения температуры площадки 31 и соответственно опорного стержня 26 и основного стержня 25. Его наличие позволяет скорректировать данные измерений с учетом деформации стержней из-за изменения их температур.The temperature sensor 33 is designed to measure the temperature of the pad 31 and, accordingly, the support rod 26 and the main rod 25. Its presence allows you to adjust the measurement data taking into account the deformation of the rods due to changes in their temperatures.

Датчик 34 выполнен с возможностью измерения углов поворота опорного стержня 26 и представляет собой, например, G-сенсор, снабженный акселерометром.The sensor 34 is configured to measure the rotation angles of the support rod 26 and is, for example, a G-sensor equipped with an accelerometer.

Все стержни 25 и 26, шарнир 27 и площадка 31 выполнены металлическими.All rods 25 and 26, the hinge 27 and the platform 31 are made of metal.

В качестве внутреннего источника (на чертеже не показано) питания применяют, например, аккумуляторную батарею.As an internal source (not shown) of the power used, for example, a battery.

Все элементы измерительного блока 24 расположены и зафиксированы в герметичном контейнере, представляющим собой цельную конструкцию, выполненную из высокопрочного и влагоустойчивого пластика с образованными полостями для размещения элементов блока 24, после монтажа которых, полости заполняют герметичным материалом.All elements of the measuring unit 24 are located and fixed in an airtight container, which is an integral structure made of high strength and moisture resistant plastic with formed cavities to accommodate the elements of the block 24, after installation of which, the cavities are filled with a sealed material.

Число измерительных модулей 3, соединенных между собой, может варьироваться в зависимости от длины контролируемой насыпи земляного полотна 9 вдоль рельса. Так, например, экспериментально установлено, что максимальное количество модулей 3 на 100 метровый участок вдоль рельса может составлять 20 шт. (на прямом участке пути).The number of measuring modules 3 interconnected may vary depending on the length of the controlled embankment of the subgrade 9 along the rail. So, for example, it was experimentally established that the maximum number of modules 3 per 100 meter section along the rail can be 20 pcs. (in a straight section of the road).

Каждый модуль 4 (а, b, … n) (Фиг. 5), предназначенный для измерения натяжения контактной сети 10, включает внутренний источник (на чертеже не показано) питания, энергонезависимую память (на чертеже не показано), микроконтроллер (на чертеже не показано), приемопередатчик (на чертеже не показано) с антенной (на чертеже не показано) для связи со станцией 1, соединенные с микроконтроллером (на чертеже не показано) датчик 35 температуры и датчик 36 технического состояния провода контактной сети 10, закрепленного на опорах 11 контролируемой контактной сети 10.Each module 4 (a, b, ... n) (Fig. 5), designed to measure the tension of the contact network 10, includes an internal power source (not shown), a non-volatile memory (not shown), a microcontroller (not shown) shown), a transceiver (not shown) with an antenna (not shown) for communication with station 1, connected to a microcontroller (not shown), a temperature sensor 35 and a sensor 36 for the technical condition of the wire of the contact network 10, mounted on supports 11 controlled contact network 10.

Датчик 35 температуры предназначен для измерения температуры внутри измерительного модуля 4.The temperature sensor 35 is designed to measure the temperature inside the measuring module 4.

Модуль 4 выполнен с возможностью его установки на подвижном ролике 37 компенсаторной подвески упомянутого провода, например, с помощью винтов 38. Датчик 36 технического состояния провода представляет собой датчик измерения углов поворота ролика 37. При этом модуль 4 может быть установлен в ролик 37 компенсаторной подвески несущего и/или контактного провода. На конце провода, идущего через ролик 37, закреплен груз 39 компенсатора.Module 4 is configured to be mounted on the movable roller 37 of the compensatory suspension of the aforementioned wire, for example, using screws 38. The sensor 36 of the technical condition of the wire is a sensor for measuring the angle of rotation of the roller 37. In this case, module 4 can be installed in the roller 37 of the compensatory suspension of the carrier and / or contact wire. At the end of the wire going through the roller 37, the load 39 of the compensator is fixed.

Все элементы модуля 4 расположены и зафиксированы в герметичном контейнере, представляющим собой цельную конструкцию, выполненную из высокопрочного и влагоустойчивого пластика с образованными полостями для размещения элементов модуля, после монтажа которых, полости заполняют герметичным материалом.All elements of module 4 are located and fixed in an airtight container, which is an integral structure made of high strength and moisture resistant plastic with formed cavities to accommodate module elements, after installation of which, the cavities are filled with airtight material.

Число измерительных модулей 4 определяется исходя из 1-2 шт. на один анкерный участок (максимально 1600 м), и в зависимости от общей длины контролируемого участка контактной сети 10.The number of measuring modules 4 is determined based on 1-2 pcs. on one anchor section (maximum 1600 m), and depending on the total length of the controlled section of the contact network 10.

Каждый модуль 5 (а, b, … n), предназначенный для измерения наклона опоры 11 контактной сети 10, включает внутренний источник (на чертеже не показано) питания, энергонезависимую память (на чертеже не показано), микроконтроллер (на чертеже не показано), приемопередатчик (на чертеже не показано) с антенной (на чертеже не показано) для связи со станцией 1, соединенные с микроконтроллером (на чертеже не показано) датчик температуры и датчик (на чертеже не показано) измерения углов отклонения опоры 11 относительно ее первоначальной установки (например, G-сенсор).Each module 5 (a, b, ... n), designed to measure the inclination of the support 11 of the contact network 10, includes an internal power source (not shown), a non-volatile memory (not shown), a microcontroller (not shown), a transceiver (not shown in the drawing) with an antenna (not shown) for communication with a station 1 connected to a microcontroller (not shown) a temperature sensor and a sensor (not shown) for measuring the deflection angles of the support 11 relative to its initial installation ( e.g. gs nsor).

Датчик (на чертеже не показано) температуры предназначен для измерения температуры внутри измерительного модуля 5.The temperature sensor (not shown) is used to measure the temperature inside the measuring module 5.

Модуль 5 выполнен с возможностью его установки на контролируемой опоре 11 на высоте не менее 3 м, например, с помощью винтов (на чертеже не показано) или металлического хомута (на чертеже не показано).Module 5 is configured to be mounted on a monitored support 11 at a height of at least 3 m, for example, using screws (not shown in the drawing) or a metal clamp (not shown in the drawing).

Все элементы измерительного модуля 5 расположены и зафиксированы в герметичном контейнере, представляющем собой цельную конструкцию, выполненную из высокопрочного и влагоустойчивого пластика с образованными полостями для размещения элементов модуля 5, после монтажа которых, полости заполняют герметичным материалом.All elements of the measuring module 5 are located and fixed in an airtight container, which is an integral structure made of high strength and moisture resistant plastic with formed cavities to accommodate the elements of module 5, after installation of which, the cavities are filled with a sealed material.

Число измерительных модулей 5 определяется исходя из расчета по 1 шт. на каждую опору 11, контроль за которой нужно установить.The number of measuring modules 5 is determined based on the calculation of 1 pc. on each support 11, the control of which must be established.

Каждая станция 1 сбора и первичной обработки данных выполнена с возможностью принимать информацию от измерительных модулей 2-5 и включает антенну 40 и приемопередатчик 41 для связи с измерительными модулями 2-5, антенну 42 и приемопередатчик 43 для связи с блоком 6 напрямую, антенну (на чертеже не показано) и приемопередатчик (например, Bluetooth модуль) (на чертеже не показано) для связи с ручным считывателем 44 (при его наличии), микропроцессор 45, внутренний источник 46 питания и соединенный с ним автономный источник 47 питания, в качестве которого применен ветряной генератор или солнечная батарея. Все элементы станции 1 расположены и зафиксированы на монтажной плите 48, которая прикреплена к задней стенке герметичного корпуса, закрытого крышкой, изготовленного из металла или высокопрочного и влагоустойчивого пластика и выполненного с возможностью закрепления на путевом столбе 11 (опоре), расположенного в непосредственной близости к контролируемому участку железнодорожного пути.Each data collection and primary processing station 1 is configured to receive information from measuring modules 2-5 and includes an antenna 40 and a transceiver 41 for communication with measuring modules 2-5, an antenna 42 and a transceiver 43 for communicating directly with block 6, an antenna (on not shown) and a transceiver (for example, a Bluetooth module) (not shown) for communication with a hand-held reader 44 (if any), a microprocessor 45, an internal power supply 46 and an independent power supply 47 connected to it, which is used A wind generator or solar panel is available. All elements of station 1 are located and fixed on a mounting plate 48, which is attached to the rear wall of the sealed enclosure, closed by a lid, made of metal or high-strength and moisture-resistant plastic and made with the possibility of fixing on the waybill 11 (support), located in close proximity to the controlled section of the railway track.

Заявляемая система может включать ручной считыватель (на чертеже не показано). При этом ручной считыватель 44, выполненный с возможностью получать информацию от станции 1 посредством беспроводной радиоволновой связи малого радиуса действия с низким энергопотреблением, например Bluetooth, состоит из микропроцессора (на чертеже не показано), внутренней памяти (на чертеже не показано), приемопередатчика (на чертеже не показано) для связи со станцией 1, клавиатуры (на чертеже не показано) и дисплея (на чертеже не показано). Ручной считыватель 44 предназначен для получения информации со станции 1, которая осуществляет сбор данных с каждого измерительного модуля 2-5. Ручной считыватель 44 выполнен с возможностью получения информации, обработки ее с помощью специального установленного программного обеспечения, отображения на экране дисплея (на чертеже не показано) в удобном и понятном для сотрудника железной дороги виде. Причем ручной считыватель 44 имеет возможность считывать и отображать информацию как за заданный период времени наблюдений, так и позволяет получать и отображать информацию в режиме реально времени (с частотой 1 Гц, т.е. 1 раз в секунду). Кроме того, ручной считыватель 44 при необходимости можно подключить к центральному блоку 6 сбора и обработки и передать на него все полученный от станции 1 данные. Кроме того, ручной считыватель 44 может применяться при первоначальной установке системы для оперативного контроля правильности приходящих данных (пуско-наладка.)The inventive system may include a manual reader (not shown). Moreover, the manual reader 44, configured to receive information from station 1 by means of a short-range wireless radio wave communication with low energy consumption, for example Bluetooth, consists of a microprocessor (not shown in the drawing), internal memory (not shown in the drawing), a transceiver (on not shown) for communication with station 1, a keyboard (not shown in the drawing) and a display (not shown in the drawing). The manual reader 44 is designed to receive information from station 1, which collects data from each measuring module 2-5. The manual reader 44 is configured to receive information, process it using special installed software, and display it on a screen (not shown in the drawing) in a convenient and understandable way for a railway employee. Moreover, the manual reader 44 has the ability to read and display information for a given period of time of observations, and allows you to receive and display information in real time (with a frequency of 1 Hz, i.e. 1 time per second). In addition, the manual reader 44, if necessary, can be connected to the central unit 6 for collecting and processing and transmit to it all the data received from station 1. In addition, the manual reader 44 can be used during the initial installation of the system for operational control of the correctness of incoming data (commissioning.)

Центральный блок 6 сбора данных представляет собой сервер, в котором происходит сбор, накопление, обработка и анализ измерительных данных, полученных от каждого измерительного модуля 2-5 и включает вычислительный блок (на чертеже не показано), базу (на чертеже не показано) данных, блок (на чертеже не показано) управления и приемопередатчик (на чертеже не показано), соединенный посредством радиоканала с приемопередатчиками 43 станций 1. Имеется по меньшей мере одно автоматизированное рабочее место 7 (а, b, …, n), связанное с центральным блоком 6 сбора данных и предназначенное для оператора, осуществляющего слежение за работой системы и анализирующей ее выходные данные.The central unit 6 of data collection is a server in which the collection, accumulation, processing and analysis of measurement data received from each measuring module 2-5 takes place and includes a computing unit (not shown in the drawing), a database (not shown) of data, control unit (not shown) and a transceiver (not shown) connected via radio channel to transceivers 43 stations 1. There is at least one workstation 7 (a, b, ..., n) connected to the central unit 6 failure data set and intended for the operator monitoring the system operation and analyzing its output data.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Для комплексного мониторинга объектов инфраструктуры железнодорожного пути элементы системы транспортируют к месту проведения измерений и устанавливают на соответствующих местах.For comprehensive monitoring of railway infrastructure facilities, the system elements are transported to the place of measurement and installed at appropriate locations.

Непосредственно перед установкой измерительных модулей 2, предназначенных для измерения удлинения рельса 8, определяют сечения, по которым будут производиться измерения. В этих сечениях к рельсу 8 точечной сваркой («холодная пайка») прикрепляют металлическую пластину 23, на которой предварительно закреплен тензометрический датчик 14. Датчик 19 температуры рельса 8 закрепляют так, чтобы он контактировал непосредственно с рельсом 8, этим достигается и высокая точность измерений. После этого производят крепление самого контейнера беспроводного модуля 2 и соединяют его с датчиком 19 температуры рельса 8 и тензометрическим датчиком 14. Данные измерений от каждого модуля 2 передаются в станцию 1, обрабатываются там и передаются сразу в центральный блок 6 сбора или на ручной считыватель (на чертеже не показано), а затем в центральный блок 6.Immediately before installing the measuring modules 2, designed to measure the elongation of the rail 8, determine the cross-section through which measurements will be made. In these sections, a metal plate 23 is attached to the rail 8 by spot welding (“cold soldering”), on which the strain gauge 14 is preliminarily fixed. The temperature sensor 8 of the rail 8 is fixed so that it contacts directly with the rail 8, thereby achieving high measurement accuracy. After that, the container of the wireless module 2 is fastened and connected to the rail temperature sensor 19 and the strain gauge sensor 14. The measurement data from each module 2 are transmitted to station 1, processed there, and transmitted immediately to the central collection unit 6 or to a manual reader (on not shown), and then to the central unit 6.

Непосредственно перед установкой измерительных модулей 3, предназначенных для измерения сдвига земляного полотна 9 насыпи железнодорожного пути, определяют сечения, по которым будет производиться измерение параметров состояния контролируемого земляного полотна 9. В этих сечениях устанавливают элемент, чувствительный к деформации земляного полотна 9, и прикрепляют к нему измерительный блок 24. С помощью датчика 33 отслеживают изменение температуры стержней 25 и 26 относительно их температуры в первоначальном положении и определяют изменение длины стержня 25 из-за влияния температуры. Затем эти данные используют для составления калибровочных таблиц.Immediately before installing the measuring modules 3, designed to measure the shift of the subgrade 9 of the embankment of the railway track, the sections are determined by which the state parameters of the controlled subgrade 9 will be measured. In these sections, an element that is sensitive to the deformation of the subgrade 9 is installed and attached to it measuring unit 24. Using the sensor 33 monitor the temperature change of the rods 25 and 26 relative to their temperature in the initial position and determine the change s length of the rod 25 due to the influence of temperature. Then these data are used to compile calibration tables.

При возникновении подвижек земляного полотна 9 происходит поворот опорного стержня 26 относительно шарнира 27, при этом на основании данных измерений датчика 34 отслеживают изменения координат в двух взаимно перпендикулярных плоскостях относительно первоначальной установки и с помощью калибровочных данных определяют величины подвижек земляного полотна 9 такие, как боковое смещение и смещение вниз насыпи земляного полотна 9 (просадка).When there is movement of the subgrade 9, the support rod 26 rotates relative to the hinge 27, while based on the measurement data of the sensor 34, coordinate changes are observed in two mutually perpendicular planes relative to the initial installation and using the calibration data, the values of the movement of the subgrade 9, such as lateral displacement, are determined and a downward displacement of the embankment of the subgrade 9 (subsidence).

При этом боковое смещение L (отсчитывается вдоль земляного полотна 9) определяется за счет измерения угла поворота α опорного стержня 26 датчиком 34 и равен: L=k*R*tgα, где R - длина части опорного стержня 26 до места крепления с основным стержнем 25, k - коэффициент, определяемый из калибровочных данных, соответствующий изменению длины опорного стержня 26 в результате температурного изменения.In this case, the lateral displacement L (measured along the subgrade 9) is determined by measuring the angle of rotation α of the support rod 26 by the sensor 34 and is equal to: L = k * R * tgα, where R is the length of the part of the support rod 26 to the attachment point with the main rod 25 , k is the coefficient determined from the calibration data corresponding to a change in the length of the support rod 26 as a result of a temperature change.

Смещение вниз насыпи земляного полотна 9 (просадка) h вычисляется как: h=L/sinβ, где β - угол наклона насыпи относительно горизонта.The downward displacement of the embankment of the subgrade 9 (subsidence) h is calculated as: h = L / sinβ, where β is the angle of inclination of the embankment relative to the horizon.

Пример вычислений при изменении угла поворота опорного стержня 26 на 1 градус (при R=100 мм, а k=1, т.к. предположим, что температура стержня 26 не менялась за исследуемый период времени): L=1*100*0,017=1,7 мм, h=1,7/sin20°=5 мм.An example of calculations when the angle of rotation of the support rod 26 is changed by 1 degree (at R = 100 mm, and k = 1, because suppose that the temperature of the rod 26 did not change over the studied time period): L = 1 * 100 * 0.017 = 1.7 mm, h = 1.7 / sin20 ° = 5 mm.

Данные измерений от каждого измерительного модуля 3 передаются в станцию 1, обрабатываются там и передаются сразу в центральный блок 6 сбора или на ручной считыватель (на чертеже не показано), а затем в центральный блок 6. По полученным данным, используя калибровочные таблицы, определяют точные подвижки земляного полотна 9 относительно шпальной решетки 28 железнодорожного пути. На основании результатов измерений делают выводы о текущем состоянии полотна 9, а проводя периодические измерения, контролируют его состояние с течением времени.The measurement data from each measuring module 3 is transmitted to station 1, processed there and transmitted immediately to the central collection unit 6 or to a manual reader (not shown in the drawing), and then to the central unit 6. The exact data are determined using the calibration tables the movement of the subgrade 9 relative to the sleepers lattice 28 of the railway track. Based on the measurement results, conclusions are drawn about the current state of the web 9, and by periodically measuring it, its state is monitored over time.

Непосредственно перед установкой измерительных модулей 4, предназначенных для измерения натяжения контактной сети 10, определяют критические анкерные участки и соответственно компенсаторные ролики 37, в которых непосредственно будут установлены измерительные модули 4. С помощью датчика 40 отслеживают изменение температуры внутри корпуса измерительного модуля 4 относительно его температуры в первоначальном положении и определяют расчетное значение деформации провода в зависимости от изменения этой температуры.Immediately before installing the measuring modules 4, designed to measure the tension of the contact network 10, critical anchor sections and, accordingly, compensating rollers 37, in which the measuring modules 4 will be directly installed, are determined using the sensor 40 to monitor the temperature change inside the housing of the measuring module 4 relative to its temperature in initial position and determine the calculated value of the deformation of the wire depending on the change in this temperature.

При возникновении деформации провода происходит поворот ролика 37 на определенный угол, при этом на основании данных измерений датчика 41 отслеживают этот угол поворота ролика 37.When a wire deformation occurs, the roller 37 rotates by a certain angle, while on the basis of the measurement data of the sensor 41, this angle of rotation of the roller 37 is monitored.

Данные измерений от каждого измерительного модуля 4 передаются в станцию 1, обрабатываются там и передаются сразу в центральный блок 6 сбора или на ручной считыватель (на чертеже не показано), а затем в центральный блок 6. По полученным данным определяют величину сжатия или растяжения контролируемого провода, например, следующим образом.The measurement data from each measuring module 4 is transmitted to station 1, processed there and transmitted immediately to the central collection unit 6 or to a manual reader (not shown in the drawing), and then to the central unit 6. Using the data obtained, determine the compression or extension of the monitored wire , for example, as follows.

Расстояние от груза 39 до земли В_теор. определяется по формулеThe distance from the load 39 to the ground In the _theory. determined by the formula

В_теор.=B₀+(K_л*L_ан)/2*Т_корп., гдеIn the _theory. = B ₀ + (K _l * L _en ) / 2 * T _bldg. where

В₀ - справочная величина необходимого для безопасной эксплуатации контактной сети 10 расстояния при Т_корп.=0°С;At ₀ - reference value necessary for the safe operation of the contact network 10 distance at T _Bldg. = 0 ° C;

K_л - коэффициент линейного теплового расширения провода (медь или сталь);K _l - coefficient of linear thermal expansion of the wire (copper or steel);

L_ан - длина анкерного участка (длина провода);L _en - the length of the anchor section (wire length);

Т_корп. - температура корпуса (примерно равная температуре окружающей среды).T _Bldg. - case temperature (approximately equal to the ambient temperature).

Величина деформации L провода в зависимости от изменения угла поворота ролика 37 определяется по формулеThe magnitude of the deformation L of the wire depending on the change in the angle of rotation of the roller 37 is determined by the formula

L=(πR*£)/360, гдеL = (πR * £) / 360, where

R - радиус ролика, £ - угол поворота ролика 37.R is the radius of the roller, £ is the angle of rotation of the roller 37.

Таким образом, текущее расстояние от груза 39 до земли В_текущ., определяется следующим образом:Thus, the current distance from the load 39 to the land In the current _. is defined as follows:

В_текущ.=В₀+L.In the _current. = B ₀ + L.

На основании результатов измерений делают выводы о текущем состоянии провода, а проводя периодические измерения, контролируют его состояние с течением времени. Основной задачей такого контроля является не допустить такого растяжения провода, при котором груз 39 компенсатора окажется ниже, чем за 20 см от земли, и его сжатия, при котором груз 39 окажется выше, чем за 20 см до ролика 37. Поэтому при |В_текущ.-В_теор.|<0,2 м - блок 6 сбора и обработки выдает информационный сигнал, например, на отображающем дисплее (на чертеже не показано), специальных светодиодных индикаторах (на чертеже не показано) или устройстве (на чертеже не показано) вывода информации на бумаге (принтер, факс), о том, что деформация провода в пределах нормы (например, в словесной форме или в виде цветового сигнала зеленого цвета). При 0,2<|В_текущ.-В_теор.|<0,4 - выдается предупреждающий сигнал (например, в словесной форме или в виде цветового сигнала желтого цвета). При |В_текущ.-В_теор.|>0,4 - выдается тревожный сигнал (например, в словесной форме или в виде цветового сигнала красного цвета), который свидетельствует о возможном обрыве, провисе или другом нештатном событии, требующем анализа и устранение проблемы.Based on the measurement results, conclusions are drawn about the current state of the wire, and by conducting periodic measurements, it is monitored over time. The main objective of this control is to prevent such stretching wires, in which the load compensator 39 is lower than 20 cm from the ground, and its compression, in which the load 39 will be higher than 20 cm to the roller 37. Therefore, | in _{the current .} -In _theor. | <0.2 m - the collection and processing unit 6 gives an information signal, for example, on a display display (not shown in the drawing), special LED indicators (not shown in the drawing) or a device (not shown in the drawing) for outputting information on paper ( printer, fax) that the deformation of the wire is within normal limits (for example, in verbal form or in the form of a green color signal). When 0.2 <| In the _current. -In _theor. | <0.4 - a warning signal is issued (for example, in verbal form or in the form of a yellow color signal). When | In _current. -In _theor. |> 0.4 - an alarm is issued (for example, in verbal form or in the form of a red color signal), which indicates a possible break, sag or other abnormal event requiring analysis and elimination of the problem.

Пример расчета при K_л=17*10^-6°С^-1 (медь), В₀=151 см, L_aн=630 м, Т_корп=30°С.Calculation example at K _l = 17 * 10 ^-6 ° C ^-1 (copper), B ₀ = 151 cm, L _an = 630 m, T _Bld = 30 ° C.

Тогда В_теор=B₀+(K_л*L_ан)/2*T_корп=151+(17*10^-6*630)/2*30=151,16 см.Then B _theor = B ₀ + (K _l * L _an ) / 2 * T _bldg = 151 + (17 * 10 ^-6 * 630) / 2 * 30 = 151.16 cm.

Поворот ролика 37 (угол изменения) составил 40°, т.е. £=40°, R=10 см.The rotation of the roller 37 (angle of change) was 40 °, i.e. £ = 40 °, R = 10 cm.

Деформация провода L=(πR*£)/360=(3,14*10*40)/360=3,5 см, соответственно В_текущ.=В₀+L=151+3,5=154,5 см.The deformation of the wire L = (πR * £) / 360 = (3.14 * 10 * 40) / 360 = 3.5 cm, respectively, In the _current. = B ₀ + L = 151 + 3.5 = 154.5 cm.

Осуществляют сравнительный анализ и определяют состояние деформации на предмет безопасности |В_текущ.-В_теор.|=154,5-151,16=3,34 см, это <0,2 м, следовательно, деформация провода контактной сети 10 в пределах нормы.Perform a comparative analysis and determine the state of deformation for safety | In the _current. -In _theor. | = 154.5-151.16 = 3.34 cm, this is <0.2 m, therefore, the deformation of the wire of the contact network 10 is within normal limits.

Непосредственно перед установкой измерительных модулей 5, предназначенных для измерения наклона опоры 11 контактной сети 10, определяют те опоры 11, состояние которых визуально определяется как неустойчивое (например, уже имеют видимое отклонение от первоначального состояния установки или имеют большие амплитуды колебаний), на которых непосредственно будут установлены измерительные модули 5. При возникновении отклонений опоры 11 от первоначального положения датчик (на чертеже не показано) измерения углов фиксирует изменения координат Χ, Y относительно первоначальной установки и выдает значение угла в градусах, на который наклонилась опора 11.Immediately before installing the measuring modules 5, intended for measuring the inclination of the support 11 of the contact network 10, those supports 11 are determined whose state is visually defined as unstable (for example, they already have a visible deviation from the initial state of the installation or have large oscillation amplitudes), on which measuring modules 5 are installed. If deviations of the support 11 from the initial position occur, the sensor (not shown in the drawing) measures the angles and records changes in the coordinates Χ, Y relative to the initial installation and gives the value of the angle in degrees, which leaned the support 11.

Станции 1 и ручные считыватели (при их наличии) располагают непосредственно вблизи контролируемых объектов железнодорожной инфраструктуры (рельса 8, опоры 11, участка контактной сети 10, насыпи земляного полотна 9).Stations 1 and hand readers (if available) are located directly near the monitored objects of the railway infrastructure (rail 8, support 11, section of the contact network 10, embankment of the subgrade 9).

Центральный блок 6 располагают, например, в серверных помещениях (на чертеже не показано) железных дорог, а связанные с ними автоматизированные рабочие места 7 располагают, например, в помещении диспетчерского центра (на чертеже не показано).The central unit 6 is located, for example, in the server rooms (not shown in the drawing) of the railways, and the associated workstations 7 are located, for example, in the control room (not shown).

На основании результатов измерений делают выводы о текущем состоянии объектов инфраструктуры железнодорожного пути, а проводя периодические измерения, контролируют их состояние с течением времени.Based on the measurement results, conclusions are drawn about the current state of the infrastructure of the railway track, and conducting periodic measurements, they monitor their condition over time.

При этом время проведения контроля определяется исходя из требований заказчика (РЖД) за контролем того или иного участка на определенное время, для сбора данных и понимания характера деформаций объектов. Это необходимо для принятия решения по устранению проблемы или дальнейшему наблюдению до достижения критического состояния, не позволяющего гарантировать безопасность железнодорожного движения.At the same time, the time of control is determined based on the requirements of the customer (Russian Railways) over the control of a particular site for a certain time, to collect data and understand the nature of deformations of objects. This is necessary to make a decision to correct the problem or further observation until a critical condition is reached that does not guarantee the safety of railway traffic.

Таким образом, достигается технический результат: повышение точности контроля при одновременном расширении функциональных возможностей.Thus, a technical result is achieved: improving the accuracy of control while expanding the functionality.

Claims

A monitoring system for railway infrastructure facilities comprising at least one data collection and primary data processing station and measuring modules connected with it and with each other via radio communication located in critical places of the railway infrastructure objects under control, a central data collection unit connected to the data collection and primary data processing, at least one workstation associated with a central data acquisition unit, with each measuring module including t an autonomous power supply, sensor sensors, a transceiver and a microcontroller, each data collection and primary processing station includes an autonomous power source, a controller and a transceiver connected via a radio channel to the transceivers of the measurement modules, and the central data acquisition unit includes a computing unit, a database, and a control unit and a transceiver connected via a radio channel to the transceivers of the data collection and primary data processing stations, characterized in that the measurement the modules are configured to measure rail elongation, subgrade shear, contact network tension, tilt of the contact network support, respectively, wherein a measuring module for measuring rail elongation is configured to be mounted on the neck of a monitored rail and further comprises a multi-axial strain gauge force sensor and a rail temperature sensor, a measuring module for measuring the shift of the subgrade, is configured to be installed the subgrade of the embankment of the controlled path and additionally includes a sensor for measuring the angle of rotation of the support rod and a temperature sensor of the main rod, a measuring module designed to measure the tension of the contact network is made with the possibility of its installation in the movable roller of the compensatory suspension of the contact or carrier wire mounted on the controlled support, and additionally includes a sensor for measuring the rotation angles of the movable roller and an ambient temperature sensor, a measuring module, designated for measuring the inclination of the support of the contact network, made with the possibility of its installation on a controlled support of the contact network and further includes a sensor for measuring the angle of deviation of the support relative to its initial installation.