Пристрій для виміру висоти рейкових стиків залізничної і трамвайної колій

Реферат: Пристрій для виміру висоти рейкових стиків залізничної і трамвайної колій містить встановлені на вагоні-шляховимірнику вимірник пройденого шляху, обчислювальний пристрій, блок реєстрації, з'єднаний першим входом з виходом вимірника пройденого шляху, а другим - з виходом обчислювального пристрою, ідентичні по конструкції правий і лівий канали виміру геометричних параметрів стику, кожен з яких містить блок виміру стикових швидкостей і датчик стику, з'єднаний виходом з першим входом блока виміру стикових, швидкостей. Кожен канал виміру геометричних параметрів стику містить встановлені на буксі колісної пари датчики горизонтальної і вертикальної швидкостей букси, а кожен блок виміру висоти стику містить другий підсилювач, другий фільтр, третій і четвертий ключі, перший і другий блоки піднесення до квадрата, блок добування квадратного кореня, блок диференціювання, другий нуль-орган, перший і другий пристрої запам'ятовування. Виходи датчиків горизонтальної і вертикальної швидкостей букси підключено відповідно до другого і третього входів блока виміру стикових швидкостей, які з'єднані з входами відповідно першого і другого підсилювачів, вихід першого фільтра - з інформаційними входами першого і другого ключів, вихід першого ключа - з входом першого пристрою запам'ятовування, вихід якого - з першим входом обчислювального пристрою, з'єднаного виходом з другим входом блока реєстрації. Вихід датчика стику з'єднано з керуючим входом першого ключа, вихід другого фільтра з'єднано з інформаційним входом третього ключа і входом першого нуль-органу, вихід першого нуль-органу - з другим керуючим входом першого ключа, а також першими керуючими входами другого і третього ключів, виходи другого і третього ключів через перший і другий блоки піднесення до квадрата - з першим і другим входами блока підсумовування, який послідовно через блок добування квадратного кореня, блок диференціювання, другий нуль-орган з'єднано з керуючим входом четвертого ключа, інформаційний вхід якого з'єднано з виходом блока добування квадратного кореня, а вихід через другий пристрій запам'ятовування з'єднано з другим входом обчислювального пристрою. Вихід другого нуль-органа з'єднано з другими керуючими входами другого і третього ключів. UA 91565 U (12) UA 91565 U UA 91565 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до колієвимірювальної техніки і може бути використана для контролю геометричних параметрів рейкових стиків залізничних і трамвайних колій. Відомий пристрій для виміру висоти рейкових стиків залізничної і трамвайної колій, що містить двовісний шляховий візок, на платформі якого змонтовані вимірник пройденого візком шляху, лівий і правий канали виміру геометричних параметрів стику, виходи яких через обчислювальний пристрій з'єднані з блоком реєстрації, причому кожен канал виміру містить послідовно з'єднані датчик механічного контакту колеса з рейкою, вимірювальний перетворювач, нуль-орган, лічильник часу і керуючий ключ, вхід якого з'єднаний з виходом нуль-органа. Датчик механічного контакту встановлено на колесі вимірюваної колісної пари шляхового візка і виконаний безпровідним, а кожне колесо вимірюваної колісної пари виконано електромагнітно ізольованим від шляхового візка. (Деклараційний патент на корисну модель України № 4874, МПК Е01В35/00, Бюл. № 2, 2005). Недоліком даного пристрою є низька ефективність за рахунок обмеженої області застосування тільки виміром висоти стику типу "зазор - ступінь вниз", коли в зоні стику поверхня катання віддаючої рейки розташовується виключно вище поверхні катання приймаючої рейки, що і забезпечує особливий балістичний рух колеса вимірюваної колісної пари шляхового візка при переїзді стикової нерівності. Найбільш близьким до пропонованого технічного рішення є пристрій для контролю нерівностей на поверхні катання рейок, що містить встановлені на вагоні-шляховимірнику вимірник пройденого шляху, правий і лівий канали виміру геометричних параметрів стику, виходи яких з'єднані з блоком реєстрації. Кожен канал виміру містить послідовно з'єднані датчик вертикального прискорення, встановлений на буксі колісної пари, підсилювач, фільтр у вигляді блока інтегрування, релейний перемикач, суматор, обчислювальний блок, що містить послідовно з'єднані випрямляч і фільтр, перший і другий ключ, перший і другий портовий елемент. Керуючі входи першого і другого ключів з'єднані з виходом датчика стику рейок відповідно безпосередньо і через інвертор, а релейного перемикача - з виходом дешифратора, 4 з'єднаного входом з виходом вимірювача швидкості вагону (А.С. СССР № 1504297, МКИ Е01В36/06, бюл. № 32, 1989). Недоліком даного пристрою є низька ефективність, тому що не забезпечується вимір висоти стику, а функціональні можливості його обмежені тільки реєстрацією наявності стикової нерівності на встановленій довжині шляху. Технічний результат при використанні заявленої корисної моделі полягає в можливості вимірювання висоти стиків усіх типів, а також в підвищенні ефективності контролю геометричних параметрів стику за рахунок підвищення точності контролю стикових нерівностей рейкових колій, шляхом виміру їх висоти. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення пристрою для виміру висоти рейкових стиків, у якому застосування в кожному каналі виміру додаткових пристроїв, їхній взаємозв'язок і виконання, дозволяє збільшити точність контролю стикових нерівностей рейкової колії шляхом виміру їхньої висоти і за рахунок цього підвищити ефективність контролю геометричних параметрів стику, а також розширити функціональні можливості пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для виміру висоти рейкових стиків залізничної і трамвайної колій, що містить встановлені на вагоні-шляховимірнику вимірник пройденого шляху, обчислювальний пристрій, блок реєстрації, з'єднаний першим входом з виходом вимірника пройденого шляху, а другим - з виходом обчислювального пристрою, ідентичні по конструкції правий і лівий канали виміру геометричних параметрів стику, кожен з яких містить блок виміру стикових швидкостей, причому блок виміру стикових швидкостей містить перший і другий ключі, послідовно з'єднані перший підсилювач і перший фільтр, перший нуль-орган і блок підсумовування, згідно з корисною моделлю кожен канал виміру геометричних параметрів стику містить встановлені на буксі колісної пари датчики горизонтальної і вертикальної швидкостей букси, а кожен блок виміру висоти стику містить другий підсилювач, другий фільтр, третій і четвертий ключі, перший і другий блоки піднесення до квадрата, блок добування квадратного кореня, блок диференціювання, другий нуль-орган, перший і другий пристрої запам'ятовування, причому виходи датчиків горизонтальної і вертикальної швидкості букси підключено відповідно до другого і третього входів блока виміру стикових швидкостей, які з'єднані з входами відповідно першого і другого підсилювачів, вихід першого фільтра - з інформаційними входами першого і другого ключів, вихід першого ключа - з входом першого пристрою запам'ятовування, вихід якого - з першим входом обчислювального пристрою, з'єднаного виходом з другим входом блока реєстрації, при цьому вихід датчика стику з'єднано з керуючим входом першого ключа, вихід другого фільтра з'єднано з інформаційним входом третього ключа і входом першого нуль-органу, вихід першого нуль-органу - з другим керуючим 1 UA 91565 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 входом першого ключа, а також першими керуючими входами другого і третього ключів, виходи другого і третього ключів через перший і другий блоки піднесення до квадрата - з першим і другим входами блока підсумовування, який послідовно через блок добування квадратного кореня, блок диференціювання, другий нуль-орган - з'єднано з керуючим входом четвертого ключа, інформаційний вхід якого з'єднано з виходом блока добування квадратного кореня, в вихід через другий пристрій запам'ятовування з'єднано з другим входом обчислювального пристрою, при цьому вихід другого нуль-органа з'єднано з другими керуючими входами другого і третього ключів. Застосування в пристрої в кожному каналі виміру геометричних параметрів стику встановлених на буксі колісної пари датчиків вертикальної і горизонтальної швидкості букси, а в кожному блоці виміру висоти стику другого підсилювача, другого фільтра, третього ключа, першого і другого блоків піднесення до квадрата, блоків добування квадратного кореня і диференціювання, другого нуль-органу, четвертого ключа, першого і другого блоків запам'ятовування забезпечує одержання на виході першого пристрою запам'ятовування сигналу, величина якого пропорційна до ударної швидкості V1 букси колеса, а на виході другого пристрою запам'ятовування - пропорційної максимальному значенню після ударної швидкості V2max. При цьому сигнал на виході обчислювального пристрою з урахуванням залежності h  3r V1  V2  / 2V1 є пропорційним висоті h рейкового стику колії (тут r - радіус колеса). У підсумку збільшується точність контролю стикових нерівностей рейкової колії шляхом виміру їхньої висоти і за рахунок цього підвищується ефективність контролю геометричних параметрів рейкового стику, а також розширюються функціональні можливості пристрою. На фіг. 1 схематично зображено пристрій для виміру висоти рейкових стиків залізничної і трамвайної колій; на фіг. 2 - блок-схема правого каналу виміру пропонованого пристрою; на фіг. 3 - траєкторія руху букси колеса; на фіг. 4 - графік зміни за часом швидкості V2 букси на фазі заїзду колеса на приймаючу рейку (графік після ударної швидкості букси). Пристрій для виміру висоти рейкових стиків містить (фіг. 1) встановлені на вагонішляховимірнику 1: вимірник 2 пройденого шляху, обчислювальний пристрій 3, блок 4 реєстрації, ідентичні по конструкції правий і лівий канали виміру геометричних параметрів стику (на кресленні показано складові лише правого каналу), кожен з яких містить блок виміру стикових швидкостей, датчик 6 стику правого колеса 10, датчики горизонтальної 7 і вертикальної 8 швидкості правої букси 9 правого колеса 10. У пристрої датчики 7, 8 жорстко закріплені на правій буксі 9 - колісної пари вагонашляховимірника 1. Перший вхід блока 5 виміру стикових швидкостей з'єднаного з виходом датчика 6 стику правого колеса 10. Другий і третій входи блока 5 виміру стикових швидкостей з'єднані із виходами датчиків 7, 8 відповідно. Виходи першого 28 і другого 29 блоків запам'ятовування блока 5 виміру стикових швидкостей з'єднано відповідно з першим і другим входами обчислювального пристрою 3. Перший і другий входи блока 4 реєстрації з'єднано з виходами вимірнику 2 пройденого шляху і обчислювального пристрою 3 відповідно. Блок 5 виміру стикових швидкостей (фіг. 2) містить перший 13 і другий 14 підсилювачі; перший 15 і другий 16 фільтри; перший 17 і другий 26 нуль-органи; перший 18, другий 19, третій 20 і четвертий 27 ключі; перший 21 і другий 22 блоки піднесення до квадрата; блок 23 підсумовування; блок 24 добування квадратного кореня; блок 25 диференціювання; перший 28 і другий 29 пристрої запам'ятовування. На фігурі 2 виходи датчиків горизонтальної 7 і вертикальної 8 швидкості букси підключено відповідно до другого і третього входів блока 5 виміру стикових швидкостей, які з'єднані з входами відповідно першого 13 і другого 14 підсилювачів, вихід першого фільтра 15 - з інформаційними входами першого 18 і другого 19 ключів, вихід першого ключа 18 - з входом першого пристрою 28 запам'ятовування, вихід якого - з першим входом обчислювального пристрою 3, з'єднаного виходом з другим входом блока 4 реєстрації, причому вихід датчику 6 стику з'єднано з керуючим входом першого ключа 18, вихід другого фільтра 16 з'єднано з інформаційним входом третього ключа 20 і входом першого нуль-органу 17, вихід першого нульоргану - з другим керуючим входом першого ключа 18, а також першими керуючими входами другого 19 і третього 20 ключів, виходи другого і третього ключів через перший 21 і другий 22 блоки піднесення до квадрата - з першим і другим входами блока 23 підсумовування, який послідовно через блок 24 добування квадратного кореня, блок 25 диференціювання, другий нуль-орган 26 з'єднано з керуючим входом четвертого ключа 27, інформаційний вхід якого з'єднано з виходом блока добування квадратного кореня 24, а вихід - через другий пристрій 29 запам'ятовування з'єднано з другим входом обчислювального пристрою 3, причому вихід другого нуль-органу 26 з'єднано з другими керуючими входами другого 19 і третього 20 ключів. На фіг. 1-4: 2 UA 91565 U Vr , Vв - горизонтальна і вертикальна швидкості букси 9 в напрямку осей Ох і Оу відповідно; V1 - горизонтальна до ударна (до стикова) швидкість руху букси 9 в момент торкання колесом 10 торця приймаючої рейки 11; 5 10 15 20 25 30 35 2 V2  Vr2  Vв - швидкість букси 9 на фазі руху по траєкторії с1с 2 на інтервалі часу, коли колесо 10 заїжджає на приймаючу рейку 11; Дуга с1с 2 - траєкторія руху букси 9 на фазі заїзду колеса 10 на приймаючу рейку 11 з віддаючої рейки 12; V2 max - найбільше значення швидкості V2 букси 9 під час руху по дузі с1с2; t max - момент часу, коли швидкість V2 приймає максимальне значення; h - висота стику; r - радіус колеса. Пристрій працює наступним чином. При русі вагона-шляховимірника 1 наявність стику колії фіксується датчиком 6 стику. Вихідний сигнал датчика 6 надходить на керуючий вхід першого ключа 18 блока 5 виміру стикових швидкостей. Ключ 18 підключає до входу першого пристрою 28 запам'ятовування вихідний сигнал першого фільтра 15, який пропорційний горизонтальній швидкості Vr букси 9. В момент заїзду колеса 10 на приймаючу рейку 11, тобто руху букси по траєкторії с 1c2, на виході другого фільтра 16 з'являється сигнал Vв, пропорційний вертикальній швидкості букси 9. Від сигналу Vв спрацьовує перший нуль-орган 17, який своїм вихідним сигналом вмикає ключі 19 і 20 і вимикає ключ 18. При цьому на виході першого пристрою 28 запам'ятовування зберігається сигнал, пропорційний горизонтальній до стиковій швидкості букси 9 і відповідно до колеса 10, який надходить у вигляді сигналу V1 на перший вхід обчислювального пристрою 3. Вихідні сигнали Vr, Vв другого 19 і третього 20 ключів надходять на входи першого 21 і другого 22 блоків піднесення до квадрата. Після блока 23 підсумовування вихідний сигнал 2 блока 24 добування квадратного кореня V2  Vr2  Vв надходить на інформаційний вхід четвертого ключа 27 і далі на вхід другого пристрою 29 запам'ятовування. При цьому четвертий ключ 27 вмикається вхідним сигналом другого нуль-органу 26, який спрацьовує при нульовому значенні вихідного сигналу блока 25 диференціювання. Відповідно до закону зміни за часом швидкості V2 вихідний сигнал блока 25 диференціювання матиме нульове значення у момент часу tmax (фіг. 4), коли швидкість V2 приймає максимальне значення V2max. Обчислювальний пристрій 3 за закладеного в нього програмою h  3r V1  V2  / 2V1 , розраховує висоту h стику, що разом з даними про шлях S, що пройдено, від вимірника 2 надходять у блок 4 реєстрації. Блоком 4 реєстрації оформлюються дані про висоту h стику на відстані S від точки виміру у вигляді таблиці. Застосування пристрою забезпечує розширення функціональних можливостей, а також підвищення точності контролю стикових нерівностей рейкової колії і за рахунок цього підвищення ефективності контролю геометричних параметрів рейкового стику. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 Пристрій для виміру висоти рейкових стиків залізничної і трамвайної колій, що містить встановлені на вагоні-шляховимірнику вимірник пройденого шляху, обчислювальний пристрій, блок реєстрації, з'єднаний першим входом з виходом вимірника пройденого шляху, а другим - з виходом обчислювального пристрою, ідентичні по конструкції правий і лівий канали виміру геометричних параметрів стику, кожен з яких містить блок виміру стикових швидкостей і датчик стику, з'єднаний виходом з першим входом блока виміру стикових, швидкостей, причому блок виміру стикових швидкостей містить перший і другий ключі, послідовно з'єднані перший підсилювач і перший фільтр, перший нуль-орган і блок підсумовування, який відрізняється тим, що кожен канал виміру геометричних параметрів стику містить встановлені на буксі колісної пари датчики горизонтальної і вертикальної швидкостей букси, а кожен блок виміру висоти стику містить другий підсилювач, другий фільтр, третій і четвертий ключі, перший і другий блоки піднесення до квадрата, блок добування квадратного кореня, блок диференціювання, другий нуль-орган, перший і другий пристрої запам'ятовування, причому виходи датчиків горизонтальної і вертикальної швидкостей букси підключено відповідно до другого і третього входів блока виміру стикових швидкостей, які з'єднані з входами відповідно першого і другого підсилювачів, вихід першого фільтра - з інформаційними входами першого і другого ключів, вихід першого ключа - з входом першого пристрою запам'ятовування, вихід 3 UA 91565 U 5 10 якого - з першим входом обчислювального пристрою, з'єднаного виходом з другим входом блока реєстрації, при цьому вихід датчика стику з'єднано з керуючим входом першого ключа, вихід другого фільтра з'єднано з інформаційним входом третього ключа і входом першого нульоргану, вихід першого нуль-органу - з другим керуючим входом першого ключа, а також першими керуючими входами другого і третього ключів, виходи другого і третього ключів через перший і другий блоки піднесення до квадрата - з першим і другим входами блока підсумовування, який послідовно через блок добування квадратного кореня, блок диференціювання, другий нуль-орган з'єднано з керуючим входом четвертого ключа, інформаційний вхід якого з'єднано з виходом блока добування квадратного кореня, а вихід через другий пристрій запам'ятовування з'єднано з другим входом обчислювального пристрою, причому вихід другого нуль-органа з'єднано з другими керуючими входами другого і третього ключів. 4 UA 91565 U 5 UA 91565 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6