RU2453458C2

RU2453458C2 - Method of monitoring axle box displacements

Info

Publication number: RU2453458C2
Application number: RU2009112196/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Вольдемарович Алексеев (RU); Александр Вольдемарович Алексеев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НПП ТВЕМА"
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2012-06-20
Also published as: RU2009112196A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to control instrumentation intended for checking railway equipment for serviceability. Proposed method comprises measuring magnitude of axle box displacement in car (locomotive) motion. Said measurement is conducted by simultaneous contactless measurement of axle box displacement relative to bogie and displacement of the latter relative to car (locomotive) body. Note here that said measurements are carried out along aligned axis crossing wheel axle with help of, at least, range finders arranged on bogie.

EFFECT: higher accuracy at higher speed.

2 dwg

Description

Заявляемое техническое решение относится к области специального контрольно-измерительного оборудования, предназначенного для проверки состояния и оптимизации функционирования железнодорожной техники, с целью обеспечения безопасности движения поездов. Способ предназначен также для автоматизированного мониторинга динамики колеса вагона для оптимизации взаимодействия колеса и рельса, которое является одной из важнейших составляющих безопасности движения поездов.The claimed technical solution relates to the field of special instrumentation designed to check the condition and optimize the functioning of railway equipment in order to ensure the safety of train traffic. The method is also intended for automated monitoring of the dynamics of a car’s wheel to optimize the interaction of a wheel and a rail, which is one of the most important components of train safety.

Известен способ мониторинга состояния букс движущегося поезда, заключающийся в измерении параметров состояния букс и передаче полученной информации машинисту локомотива для принятия оперативного решения, в котором буксы, подлежащие контролю, снабжают активными приемопередатчиками, расположенными на внешней стороне крышки буксы, в комплекте с источником питания, состоящим из диска с магнитами, размещенного на конце оси колесной пары напротив обмотки проводов, выполненной в виде лепестков на внутренней стороне крышки буксы, с помощью которых считывают и передают информацию о состоянии букс на индикаторное устройство машинисту локомотива по радиоканалу беспроводной связи на протяжении всего времени движения поезда с заданным интервалом времени (заявка №2006146775 на изобретение RU, МПК В61К 9/04, дата подачи заявки 2006.12.26, «Способ мониторинга состояния букс движущегося поезда»).A known method for monitoring the condition of the axleboxes of a moving train, which consists in measuring the parameters of the axleboxes and transmitting the received information to the locomotive operator for making an operational decision, in which the axleboxes to be monitored are equipped with active transceivers located on the outside of the axlebox cover, complete with a power source consisting of from a disk with magnets placed on the end of the axis of the wheelset opposite the winding of wires, made in the form of petals on the inner side of the axle box cover, using They read and transmit information about the condition of the axleboxes to the indicator device to the locomotive driver via a wireless radio channel throughout the train’s movement with a specified time interval (application No. 2006146775 for invention RU, IPC В61К 9/04, application filing date 2006.12.26, “Method monitoring the condition of the axle boxes of a moving train ”)

Недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает высокой точности и скорости измерений на высокой скорости движения более 100 км/час, и используемые для его осуществления контрольно-измерительные устройства не являются высокоточным оборудованием.The disadvantage of this method is that it does not provide high accuracy and measurement speed at a high speed of more than 100 km / h, and the control and measuring devices used for its implementation are not high-precision equipment.

Известен способ мониторинга состояния буксы колесной пары, включающий измерение величины смещения буксы относительно лабиринтного кольца и определение состояния колесной пары, в котором измерение величины смещения буксы производят при движении колесной пары путем сравнения двух измеренных линейных профилей колеса с заранее известными профилями эталонной колесной пары и по результатам сравнения делают вывод о состоянии буксы колесной буксы, при этом в качестве одного из измеренных профилей используют наружный профиль колеса на уровне расположения буксы, а в качестве другого - профиль внутренней стороны колеса на уровне между рельсом и осью колесной пары, при этом измерение наружного и внутреннего профилей колеса проводят с использованием не менее чем двух оптических дальномеров, один из которых установлен снаружи рельсового пути, а другой - внутри рельсового пути; измерение величины смещения буксы производят при движении колесной пары на криволинейном участке пути, при этом производят измерение на том колесе колесной пары, которое движется по большему радиусу; а вывод о состоянии буксы колесной пары делают после наложения измеренного профиля внутренней или наружной поверхности колеса на эталонный профиль, при этом отклонение измеренного профиля колеса от эталонного не должно на любом отрезке профиля превышать контрольной величины (патент на изобретение RU №2258017, дата подачи заявки 2003.04.09, МПК7 В61К 9/00, «Способ мониторинга состояния буксы колесной пары»).A known method for monitoring the condition of the axle box axle box, including measuring the displacement of the axle box relative to the labyrinth ring and determining the state of the wheel pair, in which the measurement of the axle box displacement is carried out when the wheelset is moving by comparing two measured linear wheel profiles with previously known profiles of the reference wheel pair and according to the results comparisons make a conclusion about the condition of the axle box axle box, while the outer profile of the wheel at the level of not the location of the axle box, but as the other, the profile of the inner side of the wheel at a level between the rail and the axis of the wheelset, while the measurement of the outer and inner profiles of the wheel is carried out using at least two optical range finders, one of which is installed outside the rail track and the other - inside the track; the measurement of the displacement of the axlebox is carried out when the wheelset is moving on a curved section of the path, while the measurement is made on that wheel of the wheelset that moves along a larger radius; and the conclusion about the condition of the axle box axle is made after applying the measured profile of the inner or outer surface of the wheel to the reference profile, while the deviation of the measured profile of the wheel from the reference should not exceed the control value on any segment of the profile (patent for invention RU No. 2258017, application date 2003.04 .09, MPK7 V61K 9/00, “Method for monitoring the condition of the axle box axle box”).

Измерения, осуществляемые данным способом на криволинейном участке пути, имеют узконаправленное назначение для определения перемещений буксы относительно лабиринтного кольца, причем дальномеры размещены на железнодорожном полотне и предназначены для использования лишь на контрольных участках пути, исключая возможность мониторинга состояния буксы при движении состава на всем пути следования.The measurements carried out by this method on a curved section of the track have a narrow purpose for determining the movement of the axle box relative to the labyrinth ring, and the rangefinders are located on the railway track and are intended for use only on control sections of the track, eliminating the possibility of monitoring the condition of the axle box when the train moves along the entire route.

Задача заявляемого технического решения заключается в повышении эффективности мониторинга перемещений буксы путем повышения точности измерений, осуществляемых при движении на высоких скоростях.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of monitoring the movement of the axlebox by increasing the accuracy of measurements taken when driving at high speeds.

Поставленная задача решается благодаря тому, что для мониторинга перемещений буксы производят измерения величины вертикального перемещения буксы относительно кузова вагона (локомотива) путем одновременного бесконтактного измерения перемещений буксы относительно ходовой тележки и перемещений ходовой тележки относительно кузова вагона (локомотива), при этом измерения осуществляют по совмещенной оси, проходящей через ось колеса, с использованием не менее чем двух дальномеров, размещенных на ходовой тележке.The problem is solved due to the fact that to monitor the movement of the axle box make measurements of the vertical displacement of the axle box relative to the car body (locomotive) by simultaneously measuring the displacement of the axle box relative to the undercarriage and the movement of the undercarriage relative to the car body (locomotive), while the measurements are carried out along the combined axis passing through the axis of the wheel, using at least two rangefinders placed on the undercarriage.

Величина вертикальных перемещений буксы относительно кузова вагона (локомотива) является важным параметром движения для определения динамических характеристик вагона рельсового транспортного средства, отражающих динамическую картину взаимодействия подвижного состава и верхнего строения рельсового пути.The magnitude of the vertical displacement of the axle box relative to the body of the car (locomotive) is an important parameter of movement for determining the dynamic characteristics of the car of a rail vehicle, reflecting the dynamic picture of the interaction of the rolling stock and the upper structure of the rail track.

Измерения вертикальных перемещений буксы относительно ходовой тележки и перемещений ходовой тележки относительно кузова вагона (локомотива) позволяют в динамике отслеживать техническое состояние и взаимное перемещение таких важных конструктивных элементов как колесная пара, букса, рельсы, ходовая тележка, кузов вагона (локомотива).Measurements of the vertical displacements of the axle box relative to the undercarriage and the displacements of the undercarriage relative to the body of the wagon (locomotive) allow you to dynamically monitor the technical condition and mutual displacement of such important structural elements as a wheelset, axle box, rails, undercarriage, and the body of the wagon (locomotive).

Использование для осуществления данного способа в качестве бесконтактных дальномеров таких современных высокоточных приборов как лазеры позволяет существенно увеличить точность и скорость измерений, осуществляя их на высоких скоростях движения вагона (локомотива).The use of such modern high-precision instruments as lasers as non-contact range finders for the implementation of this method can significantly increase the accuracy and speed of measurements by performing them at high speeds of a car (locomotive).

Благодаря размещению бесконтактных оптических дальномеров на ходовой тележке вагона (локомотива) обеспечивается высокая точность измерений по оси, проходящей через ось колеса, повышая простоту и удобство осуществления данного способа.Due to the placement of non-contact optical range finders on the carriage of a wagon (locomotive), high accuracy of measurements along the axis passing through the wheel axis is ensured, increasing the simplicity and convenience of this method.

Перечисленные технические признаки данного способа обеспечивают высокую эффективность мониторинга динамики колеса (локомотива), отражающего динамическое состояние и взаимодействие подвижного состава и верхнего строения рельсового пути, необходимого для осуществления анализа с целью оптимизации и обеспечения безопасности движения поездов.The listed technical features of this method provide high efficiency for monitoring the dynamics of the wheel (locomotive), which reflects the dynamic state and the interaction of the rolling stock and the upper structure of the rail track, which is necessary for analysis to optimize and ensure the safety of train traffic.

Наличие отличительных признаков в заявляемом техническом решении позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features in the claimed technical solution allows us to conclude that it meets the condition of patentability “novelty”.

Существенные признаки заявляемого изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».The essential features of the claimed invention, which predetermine the receipt of the specified technical result, do not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the condition of patentability "inventive step".

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.The patentability condition "industrial applicability" is confirmed by the example of a specific implementation.

Сущность заявляемого способа поясняется чертежами, гдеThe essence of the proposed method is illustrated by drawings, where

на фиг.1 представлен фрагмент колесной пары,figure 1 presents a fragment of a wheelset,

на фиг.2 представлен вид А на фиг.1.figure 2 presents a view of figure 1.

По рельсовому пути 1 движется вагон (локомотив) 2, снабженный ходовыми тележками 3, колесами 4 с буксами 5. На кронштейне 6 ходовой тележки 3 закреплены оптические дальномеры 7 и 8 с соответствующими лазерными лучами 9 и 10 (фиг.2), направленными по одной оптической оси в противоположные стороны. Совмещенная оптическая ось лучей 9 и 10 совпадает в данном случае с вертикальной осью В-В, проходящей через ось колеса 4.A railroad car 1 (locomotive) 2 moves, equipped with running trolleys 3, wheels 4 with axle boxes 5. On the bracket 6 of the running trolley 3 are mounted optical rangefinders 7 and 8 with the corresponding laser beams 9 and 10 (figure 2), directed one by one optical axis in opposite directions. The combined optical axis of the beams 9 and 10 coincides in this case with the vertical axis BB passing through the axis of the wheel 4.

При движении вагона 2 возникают взаимные вертикальные перемещения вагона 2, колеса 4, буксы 5, ходовой тележки 3.When the car 2 moves, mutual vertical movements of the car 2, wheels 4, axle boxes 5, running carriage 3 occur.

Для мониторинга динамики колеса 4 вагона (локомотива) 2 производят измерение величины вертикальных перемещений буксы 5 относительно кузова вагона (локомотива) 2 при его движении. Для этого в процессе движения вагона (локомотива) 2 с помощью луча 9 оптического дальномера 7 производят измерения расстояния «С» между отражателем 11, неподвижно связанным с буксой 5, и ходовой тележкой 3, и одновременно с помощью луча 10 оптического дальномера 8 производят измерения расстояния «D» между ходовой тележкой 3 и отражателем 12, размещенным на кузове вагона (локомотива) 2.To monitor the dynamics of the wheel 4 of the car (locomotive) 2 measure the magnitude of the vertical displacement of the axle box 5 relative to the body of the car (locomotive) 2 during its movement. For this, during the movement of the car (locomotive) 2 using the beam 9 of the optical range finder 7, measure the distance "C" between the reflector 11, fixedly connected to the axle box 5, and the undercarriage 3, and simultaneously use the beam 10 of the optical range finder 8 to measure the distance "D" between the undercarriage 3 and the reflector 12 placed on the body of the car (locomotive) 2.

Суммируя совпадающие по времени перемещение буксы 5 относительно ходовой тележки 3 и перемещение ходовой тележки 3 относительно вагона (локомотива) 2 получают перемещение буксы 5 относительно вагона (локомотива) 2.Summing the time-coincident movement of the axle box 5 relative to the undercarriage 3 and the movement of the undercarriage 3 relative to the wagon (locomotive) 2, the axle box 5 is moved relative to the wagon (locomotive) 2.

Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает повышение эффективности мониторинга вертикальных перемещений буксы путем повышения достоверности измерений, осуществляемых на высоких скоростях движения вагона (локомотива), что достигается применением, по крайней мере, двух дальномеров, с совмещенной оптической осью, но направленных в противоположные стороны, один - к буксе, а другой - к кузову вагона, размещенных на ходовой тележке вагона и осуществляющих бесконтактный замер перемещений.Thus, the claimed technical solution provides improved monitoring of the vertical movement of the axlebox by increasing the reliability of measurements performed at high speeds of the car (locomotive), which is achieved by using at least two rangefinders, with a combined optical axis, but directed in opposite directions, one to the axle box, and the other to the car body, placed on the carriage of the car and carrying out non-contact motion measurement.

Благодаря данному способу мониторинга создается необходимая для анализа база данных вертикальных перемещений движущегося на разных скоростях вагона, по различным участкам железнодорожного пути. Получаемая база данных используется как для получения динамических характеристик конструктивных узлов подвижного состава, в частности, колеса с буксой, колесной пары, ходовых тележек и их составных элементов, так и вагона в целом.Thanks to this monitoring method, a database of vertical movements of the car moving at different speeds of the car, for different sections of the railway track, necessary for analysis, is created. The resulting database is used both to obtain dynamic characteristics of structural components of rolling stock, in particular, wheels with axle box, wheelset, undercarriages and their components, and the car as a whole.

Claims

A method for monitoring axlebox movements, comprising measuring the axlebox displacement during carriage (locomotive) movement, characterized in that they measure the axlebox vertical displacements relative to the carriage body by simultaneously measuring the axle box axlelessly relative to the undercarriage and the undercarriage displacement relative to the carriage (locomotive), while the measurements are carried out along the combined axis passing through the axis of the wheel, using at least two range finders, s on the undercarriage.