Спосіб визначення параметрів взаємодії колеса з рейкою

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров взаимодействия колеса с рельсом. Известен способ определения параметров взаимодействия колесной пары с рельсовой колеей, заключающийся в том, что на шейке рельса размещают датчики, приводят во взаимодействие колесную паруй рельсовую колею в месте размещения датчиков и измеряют сигналы с датчиков (авт. св. № 1305532, МКИ 4 G 01 В 7/18 от 05.04.87 г.). Недостатком данного способа является узкая функциональная возможность, поскольку этим способом возможно определить только вертикальные силы, действующие на рельсы, и угол между осью колесной пары и продольной осью рельсовой колеи. При этом такие параметры, как горизонтальная сила, действующая на рельс, и положение точки контакта колеса относительно рельса остаются неизменными. Недостатком также является сложность реализации способа, заключающаяся в необходимости размещения датчиков на шейке второго рельса в плоскости, проходящей через датчики на первом рельсе и перпендикулярной оси рельсовой колеи. При этом могут возникнуть тр удности при определении этой плоскости, связанные с единичными неровностями и отклонениями геометрических параметров пути в пределах допуска. Наиболее близким к заявляемому (прототипом) является способ определения параметров взаимодействия колесной пары с рельсовой колеей, заключающийся в том, что на шейке одного из рельсов размещают группу из шести датчиков для измерения горизонтальных и вертикальных сил. Датчики устанавливают попарно симметрично относительно вертикальной оси на фиксированных расстояниях от головки рельса, приводят во взаимодействие колесную пару и рельсовую колею в месте размещения датчиков и измеряют сигналы с датчиков (авт. св. № 1651633, МКИ 4 G 01 В 7 /18 от 29.06.88 г.). Недостатками прототипа являются ограниченность применения, вызванная невозможностью определения точки контакта колеса с рельсом, и недостаточная точность измерения горизонтальной силы (не учитывается прогрессивное уменьшение напряжений по мере удаления от точки приложения силы) и угла набегания колеса на рельс (такие параметры как радиус колеса, угол наклона рабочей поверхности гребня колеса и расстояние от уровня головки рельса до точки прижатия гребня к рельсу в значительной мере зависят от степени износа колеса и рельса и их взаимного расположения). Задачей данного изобретения является расширение функциональных возможностей путем определения точек контакта колеса с рельсом, его траектории движения и повышение точности измерения горизонтальной силы. Указанная задача достигается тем, что в заявляемом способе определения параметров взаимодействия колеса с рельсом, заключающимся в том, что на шейке одного из рельсов размещают гр уппу из шести датчиков, расположенных в вертикальной плоскости и установленных попарно симметрично относительно вертикальной оси на фиксированных расстояниях от головки рельса, приводят во взаимодействие колесную пару и рельсовую колею в месте размещения датчиков и измеряют сигналы с датчиков, согласно изобретению устанавливают несколько групп датчиков на рельсе через интервалы и каждую пару датчиков включают в отдельную схему. При регистрации сигналов с датчиков измеряют сдвиг по времени между сигналами от различных групп и используют полученные данные для определения вертикальных и горизонтальных сил в контакте колеса с рельсом, траектории движения колеса и угла его набегания на рельс. При этом траекторию движения колеса относительно рельса вычисляют посредством нахождения точек контакта колеса с рельсом в местах установки групп датчиков и последующей интерполяции математического выражения траектории движения колеса, дифференциал которого определяет угол набегания колеса на рельс. Повышения точности измерения горизонтальной силы достигают учетом прогрессивного уменьшения напряжений по мере удаления отточки приложения силы посредством обработки сигналов от крайних пар датчиков каждой группы различными схемами с уче том поправочных коэффициентов. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема расположения датчиков на рельсе; на фиг. 2, 3 и 4 - схемы включения датчиков. Способ определения параметров взаимодействия колеса с рельсом осуществляют следующим образом. На рассматриваемом участке рельса 1 через определенные интервалы устанавливают группы тензодатчиков, каждая из которых состоит из шести датчиков 2-7 (фиг. 1), установленных попарно симметрично относительно вертикальной оси на фиксированных расстояниях от головки рельса. Датчики каждой группы размещают β вертикальной плоскости и каждую пару датчиков включают в отдельную мостовую схему (фи г. 2-4). Приводят во взаимодействие колесную пару и рельсовую колею в местах установки датчиков и для каждой группы регистрируют сигналы с датчиков 2-7 и сдвиг по времени между сигналами от различных групп. Мостовые схемы (фиг. 2 и 3) служат для измерения изгибающих моментов Мр и Мq в сечениях 2-3 и 6-7 соответственно (фиг. 1). Выходные сигналы U1 и U2 эти х схем определяются следующими зависимостями (при . условии равенства момента сопротивления в сечениях 2-3 и 6-7). где g - коэффициент тензочувстви тельности датчиков; С1 - коэффициент пропорциональности для схем фиг. 2 и 3; ρ и q - расстояния от головки рельса до пар датчиков 2-3 и 6-7 соответственно (определяют уменьшение напряжений по мере удаления от точки контакта колеса с рельсом, подчиняющееся линейному закону). При этом изгибающие моменты Мр и Mq равняются MP = U1*p/(g*C1), Горизонтальная поперечная сила Υ определяется из выражения Мостовая схема (фиг. 4) служит для измерения вертикальной силы D. Выходной сигнал Уз этой схемы пропорционален величине силы D. где С2 - коэффициент пропорциональности для схемы фиг. 4. Точки контакта Ε колеса с рельсом в местах установки групп датчиков определяют по формуле и используют, для интерполяции математического выражения траектории движения колеса относительно рельса, по дифференциалу которого находят угол набегания, Способ позволяет определять такие параметры взаимодействия колеса с рельсом, как горизонтальные поперечные и вертикальные силы в контакте, траекторию движения и угол набегания колеса на рельс.