РЕЛЬСОВЫЙ ПУТЬ С ОТДЕЛЬНЫМИ РЕЛЬСОВЫМИ СТЫКАМИ
TRACK WITH SEPARATE RAIL JOINTS

Изобретение относится к рельсовому пути с отдельными рельсовыми стыками, оборудованному, по меньшей мере, одним электронным опознавательным элементом для рельсовых стыков, обменивающимся данными с устройством опроса, а также к способу обмена данными между указанным опознавательным элементом и устройством опроса.
В отношении рельсового пути указанного выше типа, описанного в DE 19549219 С1, речь идет о нанесении смазочного вещества на поверхность обода колеса единицы подвижного состава и/или на рельсовый стык. При этом известное устройство приводится в действие управляющим сигналом устройства управления. Устройство управления содержит датчик сигнала, передающий сигнал опроса в опознавательный элемент, расположенный в зоне железнодорожного полотна. Дополнительно предусмотрен приемник для приема опознавательного сигнала, передаваемого опознавательным элементом после приема сигнала опроса. В отношении опознавательного элемента речь идет о приемопередатчике, который после приема высокочастотного зондирующего импульса передает закодированный высокочастотный опознавательный сигнал. Таким образом достигается надежное опознавание соответствующего участка монорельса и обеспечивается положение, при котором соответствующий, подлежащий смазке участок дороги надежно обеспечивается смазочным веществом с учетом необходимого времени его доставки.
Наряду с такими электронными опознавательными элементами рельсовые стыки рельсового пути содержат механические опознавательные элементы, такие, как маркировки, гравированные метки, красочные метки и пр. Они служат обычно для характеристики рельсового стыка, например для указания устойчивости использованного материала, даты изготовления и пр. Однако такие механические маркировки связаны с недостатком, проявляющимся в том, что, в частности, после длительного использования рельсовых стыков едва ли можно их уверенно считать. Это вызвано коррозией рельсовых стыков и/или их загрязнением. Кроме того, такие маркировки, если и могут быть считаны, то с применением дополнительных вспомогательных средств, например карманного фонаря, в некомфортных условиях, так как в большинстве случаев они расположены в относительно недоступных местах.
Уровень техники согласно приведенному выше патенту DE 19549219 С1 не оказал существенного влияния на решение затронутых выше проблем, так как в этой связи с помощью опознавательного сигнала проводится обмен информацией, такой, как «начало левого закругления» или «конец закругления», между опознавательным элементом и устройством опроса. Т.е. речь идет исключительно о расположении участка дороги и вытекающих отсюда требованиях о возможной смазке, а не о свойствах и состоянии рельсового пути. С этого и начинается изобретение.
В основе изобретения лежит техническая задача усовершенствования рельсового пути с отдельными рельсовыми стыками описанного выше типа настолько, чтобы достигалось надежное опознавание рельсовых стыков и их характеристик. Кроме того, необходимо создать способ, пригодный для обмена соответствующими данными.
Для решения указанной технической задачи предусмотрен родственный монорельс с несколькими рельсовыми стыками, отличающийся в рамках изобретения тем, что между опознавательным элементом и устройством опроса производится обмен специфическими, касающимися рельсов опознавательными и/или контрольными данными. В противоположность документу DE 19549219 С1 речь идет преимущественно о том, что специфические, касающиеся рельсов данные передаются от опознавательного элемента на устройство опроса, а также, в случае необходимости, наоборот. В большинстве случаев обмениваются практически только такие специфические, касающиеся рельсов опознавательные и/или контрольные данные, хотя конечно во внимание могут приниматься и другие данные, например, о характере участка дороги.
Однако решающее значение имеет тот факт, что теперь не требуется механически наносить специфические, касающиеся рельсов опознавательные или контрольные данные на рельс в виде, например, маркировок или гравированных меток, так как они могут считываться электронным способом. Такие специфические, касающиеся рельсов опознавательные или контрольные данные представляют собой характеристики отдельных рельсовых стыков, такие, как наименование изготовителя, партия выпуска, дата изготовления, прочность, материал, номер партии, максимальная нагрузка и пр. Такие данные могут быть легко и при низких затратах определены согласно изобретению устройством опроса без необходимости предварительной очистки, удаления ржавчины и пр. Также заметно упростился и сам процесс считывания, так как контролеру более не требуется определять маркировки в недоступных местах, а лишь необходимо поднести устройство опроса к интересующему рельсовому стыку для считывания с его помощью с опознавательного элемента.
В действительности такой процесс считывания проводится регулярно дистанционно, хотя в принципе возможно и считывание контактным способом, который входит в объем изобретения. Как правило, с помощью устройства опроса (с собственным источником энергии) образуют несущий сигнал и таким способом электрическую энергию подают на антенное устройство, входящее в состав электронного опознавательного элемента. Опознавательный элемент представляет собой, без ограничения объема изобретения, приемопередатчик, т.е. комбинированное приемо-передающее устройство, с помощью которого после приема опросного импульса или несущего сигнала устройства опроса передается ответный импульс. В большинстве случаев такой ответный импульс передается на отличной от частоты опросного импульса частоте. Дополнительно может производиться шифрование передаваемых данных. Однако это не является обязательным. Пригодные к применению приемопередатчики, использующие описанную ранее индуктивную связь, описаны, например, в патенте США № 3299424, на который делается ссылка.
Если опознавательный элемент дополнительно подключен к одному или нескольким датчикам, то наряду с описанными специфическими, относящимися к рельсам опознавательными данными, которые в большинстве случаев остаются неизменными, с опознавательного элемента передаются на устройство опроса также специфические, касающиеся нагрузки опознавательные и контрольные данные. Такие специфические, касающиеся нагрузки опознавательные и контрольные данные несут информацию, например, о количестве рейсов единицы подвижного состава по рельсовому пути или соответствующему рельсовому стыку, при необходимости о весе единицы подвижного состава, температурных характеристиках и пр. Таким образом получают наряду с так называемыми постоянными характеристиками рельсовых стыков также зависимые от нагрузки данные, которые затем могут обрабатываться. Следовательно, на основе этих зависимых от нагрузки данных могут задаваться и проверяться интервалы технического обслуживания. Кроме того, на основе этих данных при необходимости можно сделать вывод и составить прогноз о замене в будущем отдельных или нескольких рельсовых стыков.
Кроме того, между опознавательным элементом и устройством опроса может производиться не только обмен специфическими, касающимися рельсов или зависимыми от нагрузки данными, но также во внимание могут приниматься данные, зависящие от положения. Так, например, возможно определять пространственное положение отдельных рельсовых стыков на основе опознавательного сигнала или переданного опознавательным элементом ответного импульса и регистрировать через определенные отрезки времени. В результате можно наблюдать и протоколировать по времени, например, сдвиг отдельных рельсовых стыков на рельсовом пути. Это имеет особое значение в том случае, когда в оптимальном варианте выполнения рельсовый путь или отдельные рельсовые стыки расположены в подземных выработках и вследствие, например, проседания пород возможны смещения рельсовых стыков. При этом соответствующее местное положение рельсового стыка детально определяется в результате того, что применяются, например, по меньшей мере, три (пространственно разделенных между собой) устройства опроса, и опознавательный сигнал или ответный импульс опознавательного элемента принимается с трех разных направлений пространства, в точке пересечения которых находятся опознавательный элемент и вместе с ним соответствующий рельсовый стык. Само собой разумеется, что вместо трех устройств опроса может применяться только одно, которое будет занимать три заданных (пространственно разделенных между собой) положения по отношению к опознавательному элементу или рельсовому стыку и таким образом получать описанную ранее информацию о пространстве.
Опознавательный элемент и факультативный датчик содержат, по меньшей мере, одну антенну или антенное устройство для индуктивной связи с устройством опроса и/или источником энергии подвижного состава. Действительно, например, единица подвижного состава, перемещающаяся по рельсовому пути, при каждом пересечении опознавательного элемента и соответствующего датчика может подпитывать током эти устройства, в результате чего датчик будет в состоянии регистрировать нагрузку подвижным составом, например, подсчитывать количество перемещающихся через соответствующий рельсовый стык осей и хранить это в энергонезависимой памяти. Благодаря этому информация не теряется, а именно в том случае, когда отсутствует источник энергии, обеспечиваемый единицей подвижного состава. Таким образом создается возможность, при которой опознавательный элемент и/или датчик может не иметь собственный источник энергии и может питаться электрической энергией от устройства опроса и/или источника энергии единицы подвижного состава.
Опознавательный элемент и/или датчик могут быть выполнены раздельно друг от друга. Однако, как правило, применяют интегральный блок, выполненный в виде специфичного прикладного микрочипа.
Также положительно зарекомендовало себя положение, при котором опознавательный элемент и/или датчик встроены в каждый отдельный рельсовый стык или в выбранные рельсовые стыки. В результате в идеальном случае каждый отдельный рельсовый стык может быть не только опознан, но и исследован в отношении удельных нагрузок. При этом опознавательный элемент и/или датчик, как правило, утапливают в выемке и заливают или размещают с перекрытием для предупреждения повреждения. Выемка расположена, как правило, на защищенной поверхности соответствующего рельсового стыка, например на поверхности, противоположной ходовой поверхности.
Рельсовые стыки представляют собой, без ограничения объема изобретения, стыки профильных ходовых рельсов для подвесных монорельсовых дорог, образующих подземный рельсовый путь, применяемый, например, при проведении горных работ или в тоннелестроении. Предметом изобретения является также способ обмена данными между электронным опознавательным элементом рельсового пути с отдельными рельсовыми стыками и устройством опроса. При этом способе специфичные, касающиеся рельсов опознавательные и/или контрольные данные передаются между опознавательным элементом и устройством опроса. Кроме того, изобретение касается применения рельсового пути с отдельными рельсовыми стыками, оборудованного, по меньшей мере, одним электронным опознавательным элементом для рельсовых стыков, который обменивается данными с устройством опроса для передачи специфичных, касающихся рельсов опознавательных и/или контрольных данных между опознавательным элементом и устройством опроса.
Несмотря на это опознавательный элемент, при необходимости, вместе с датчиком и факультативной антенной или антенным устройством в виде блока или раздельных элементов может встраиваться не только в отдельные или выбранные рельсовые стыки. Также в рамках изобретения альтернативно или дополнительно одно или несколько шарнирных соединений между отдельными рельсовыми стыками могут быть снабжены соответствующими элементами, т.е. опознавательным элементом и/или датчиком и/или антенной или антенным устройством.
В результате созданы рельсовый путь с отдельными рельсовыми стыками и способ обмена данными, с помощью которых обеспечивается особо удобное опознавание отдельных рельсовых стыков и их удельных нагрузок при эксплуатации.
Для этого контролер имеет мобильное устройство опроса, выполненное в виде обычного приемопередатчика, например радиостанции или мобильного телефона. С помощью такого устройства опроса контролер производит обход рельсового пути и при этом контрольном обходе получает любую важную информацию об отдельном рельсовом стыке. Также возможно передавать дополнительные важные для технического обслуживания данные или другую информацию непосредственно в центр управления по радио, которая, например, сделает необходимым последующее техническое обслуживание и/или замену и/или ремонт отдельных рельсовых стыков. В этом состоят основные преимущества.
Ниже изобретение подробнее поясняется с помощью чертежей, на которых изображен только один пример выполнения. При этом изображено на:
фиг.1 - рельсовый путь согласно изобретению в виде подземного рельсового пути, схематический вид сбоку;
фиг.2 - отдельный рельсовый стык в поперечном сечении;
фиг.3 - детально электронный опознавательный элемент 4;
фиг.4 - принципиальная схема передачи данных.
На фиг.1 изображен рельсовый путь с отдельными рельсовыми стыками 1. Рельсовые стыки 1 представляют собой, без ограничения объема изобретения, стыки 1 профильных ходовых рельсов с I-образным поперечным сечением, как показано на фиг.2. Действительно, соответствующий рельсовый стык 1 содержит верхнюю полку 2 и нижнюю полку 3, образующую ходовые поверхности 4. По ходовым поверхностям 4 перемещаются колеса не показанной подвесной монорельсовой дороги.
На верхней стороне верхней полки 2 выполнена выемка 5, имеющая в поперечном сечении форму кармана, при этом верхняя полка 2 имеет по существу вилочную или U-образную форму. На нижней стороне нижней полки 3 содержится выемка 6, имеющая в поперечном сечении форму кармана, при этом нижняя полка 3 по существу имеет обратную вильчатую или U-образную форму с ходовыми поверхностями, образованными U-образным основанием по обеим сторонам I-образной шейки. Имеющая форму кармана выемка 5 на верхней полке 2 предназначена для частичного размещения подвесных элементов подвесного устройства 7 на концах рельсов и для размещения, показанного на фиг.2, электронного опознавательного элемента 10.
Имеющая форму кармана выемка 6 на нижней полке предназначена для частичного размещения шарнирных деталей, изображенного шарнирного соединителя 8 рельсов, установленного на концах рельсов. U-образная верхняя полка 2 и U-образная нижняя полка 3 содержат плечи 9, конически расширяющиеся внутрь в направлении к U-образному основанию. Необходимо отметить, что изображенный на фигурах 1 и 2 рельсовый путь является всего лишь примером и, само собой разумеется, что в объем изобретения входят также другие рельсовые пути, а именно, проложенные на дневной поверхности.
Опознавательный элемент 10, находящийся в выемке 5 верхней полки 2, защищенный в ней и расположенный напротив ходовой поверхности 4, служит для обмена данными с устройством опроса 11, схематически изображенным на фиг.2. Как показано на фигурах 2, 3, это происходит бесконтактно. Обмениваемые данные представляют собой в основном специфические, касающиеся рельсов опознавательные и/или контрольные данные, передаваемые с опознавательного элемента 10 на устройство 11 опроса или наоборот. В качестве специфических, касающихся рельсов опознавательных данных используются характеристики рельсовых стыков 1, такие, как данные о партии, изготовителе, дате изготовления, прочности, материале, номере партии, марке изготовителя, максимальной нагрузке и пр.
Опознавательный элемент 10 соединен с датчиком 12 и образует с ним, без ограничения объема изобретения, интегральный узел 10, 12 в виде микрочипа или приемопередатчика 10, 12, установленного в выемке 5 и, например, залитого в ней. Датчик 12 способен, например, определять количество рейсов единицы подвижного состава подвесной монорельсовой дороги, вести счет и при необходимости регистрировать вес. В рамках примера выполнения только ведется счет количества осей подвижного состава подвесной монорельсовой дороги, которые проходят над соответствующим рельсовым стыком 1, считая, например, с даты монтажа рельсового стыка 1.
Ни опознавательный элемент 10, ни подключенный датчик 12 не имеют индивидуального источника энергии. В результате электронный опознавательный элемент 10 и датчик 12 или интегральный узел 10, 12 требуют лишь незначительного технического обслуживания и являются одновременно автономными. Действительно, как опознавательный элемент 10, так и датчик 12 снабжаются электрической энергией устройством опроса 11 и/или не показанным источником энергии подвижного состава.
В частности, блок 10, 12 содержит антенное устройство 13, которое индуктивно связано с соответствующим антенным устройством 14 устройства опроса 11 или единицы подвижного состава или подвесной монорельсовой дороги. Благодаря этому электрическая энергия подается на опознавательный элемент 10 или датчик 12 с устройства опроса 11 или единицы подвижного состава. Действительно, устройство опроса 11 или единица подвижного состава образует, показанный на фиг.4, несущий сигнал, который индуктирует ток в антенном устройстве 13 блока 10, 12 и таким образом запускает в работу блок 10, 12 или образованный им приемопередатчик.
В результате приемопередатчик 10, 12 или блок 10, 12 генерирует обратный сигнал или ответный импульс с половинной частотой несущего сигнала 15 или сигнала опроса, который передается устройством опроса. В результате предупреждается помеха для, с одной стороны, обратного сигнала и, с другой стороны, несущего сигнала 15. В целях полноты изложения следует указать, что названные емкости 16, с одной стороны, блока 10, 12 и емкости 17, с другой стороны, устройства опроса 11 указывают на то, что речь идет о колебательных контурах и подтверждается индуктивная связь.
На фиг.4 схематически изображена передача данных, а именно с помощью так называемого метода частотной манипуляции (FSK=frequency shift keying). Он приводится только в качестве примера и не ограничивает объема изобретения. Действительно, этот метод применяет уже упоминавшийся высокочастотный несущий сигнал 15, который не только обеспечивает необходимой энергией приемопередатчик 10, 12 или блок 10, 12, но и передается посредством половинной частоты (и естественно при уменьшенной амплитуде) в качестве обратного сигнала с блока 10, 12 на устройство опроса 11. В методе частотной модуляции частота изменяется и соответствует последовательному слову данных на протяжении отрезка времени, как это показано на фиг.4. Т.е. изменения частоты определяют последовательный ряд данных, которые могут обрабатываться в устройстве опроса 11 в качестве информации.
Кроме того, необходимо указать на наличие запоминающего устройства 18, входящего в состав блока 10, 12, которым является энергонезависимое полупроводниковое ЗУ. В этом ЗУ 18 могут храниться, например, зарегистрированные датчиком 12 данные о нагрузке (например, количество осей подвижного состава подвесной монорельсовой дороги, пересекших соответствующий рельсовый стык 1 с момента его монтажа) и при необходимости передаваться в устройство опроса 11. Действительно, в рамках описания каждый отдельный рельсовый стык 1 содержит опознавательный элемент 10 или блок 10, 12, благодаря чему по каждому рельсовому стыку 1 формируются индивидуальные данные.