СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СМЕНЫ СТАНДАРТА КОЛЕИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ
SYSTEM FOR MONITORING OF MOUNTED AXLE GAGE STANDARD CHANGE

Данное изобретение относится в целом к системе мониторинга смены стандарта колеи колесной пары, и в частности к системе мониторинга смены стандарта колеи колесной пары с использованием наземного регулировочного оборудования, для осуществления мониторинга смены стандарта колеи колесной пары ж/д состава.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В целом железная дорога является важным средством транспортировки, обеспечивающим безопасность перевозки пассажиров наряду с авто-, авиа- и судоперевозками. Железные дороги используются для крупномасштабной перевозки пассажиров и грузов между областями в индустриальных регионах.
Кроме того, с развитием индустриального общества, железнодорожная отрасль также развивается в направлении увеличения скорости перевозки, внедрения новейших технологий, глобализации. В последнее время наряду с железными дорогами внутреннего значения строились и международные железные дороги, соединяющие страны или континенты.
Использование межконтинентальных железных дорог позволяет значительно сократить транспортные расходы и срок перевозки, так что многие страны приложили определенные усилия для развития сопутствующих технологий в стремлении первыми занять соответствующий рынок. В частности, технология колесной пары изменяемого стандарта является одной из ключевых технологий в данной области. Различные страны в той или иной степени продвинулись в поиске решений, подходящих для их конкретных условий и ситуаций.
В различных странах используется различный стандарт железнодорожной колеи. В целом колеи стандартно делятся на узкие колеи (более узкие, чем стандартная: примером может служить колея 1067 мм, используемая на обычной японской железной дороге, а также стандарты 1372 мм, 1000 мм, 891 мм, 763 мм и 610 мм), стандартные колеи (такие как 1435 мм, используемые на железных дорогах Кореи и на путях японского пассажирского экспресса; такая колея используется на 60% железных дорог в мире) и широкая колея, которая шире стандартной (включая колею 1524 мм на транссибирской магистрали, колеи 1600 мм, 1668 мм и 1676 мм, используемые в Бангладеш, Аргентине и пр. странах).
Такая разница в используемых стандартах колеи вынуждает применять поезда с регулируемым стандартом колесной пары и соответствующее оборудование для смены стандарта в случае необходимости. Система регулировки стандарта колесной пары является приспособлением для автоматической смены ширины колесной пары, делая возможным передвижение состава по железным дорогам с различным стандартом колеи без смены ходовой части либо перевалки груза. Фиг.1 - ныне применяемое стационарное регулировочное оборудование, используемое с системами регулировки стандарта колесной пары.
Процесс смены стандарта колеи поезда с регулируемой колесной парой происходит при помощи регулировочного оборудования, устанавливаемого на приграничных станциях. Стационарное регулировочное оборудование, показанное на Фиг.1, включает левые направляющие рельсы 1 и 3, левый желобчатый рельс 2, левый отпускной рельс 4, левый стопорный отпускной рельс 5, правый стопорный отпускной рельс 6, правый отпускной рельс 7, правые направляющие рельсы 8 и 10 и правый желобчатый рельс 9.
Однако такое регулировочное оборудование не оснащено прибором для мониторинга процесса регулировки в реальном времени, что затрудняет обнаружение ошибок в процессе, которые могут возникнуть в ходе регулировки и могут представлять угрозу для безопасности поезда и перевозимых грузов.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, данное изобретение сделано с учетом недоработок предыдущего уровня технологии, и целью изобретения является предоставление системы для мониторинга смены стандарта колеи, способной контролировать процесс регулировки колесной пары, отслеживая изменения в напряженном состоянии соответствующих рельсов при движении железнодорожного состава, и отслеживать ошибки, возникающие в ходе процесса регулировки.
Для удачного достижения вышеуказанной цели данное изобретение предлагает систему для мониторинга смены стандарта колеи, включающую блок датчиков, устроенный таким образом, что рельсы наземного регулировочного оборудования также разделяются на сенсорные линии, по которым распределяются датчики, блок обработки сигналов, настроенный на прием сигнала с блока датчиков и обработку этого сигнала, и блок мониторинга, настроенный на отслеживание статуса работы регулировочного оборудования, обнаружение ошибок в техническом процессе, на основании обработанного сигнала с датчиков.
В соответствии с изобретением, система подключена к одному или более персональным компьютерам (ПК), соединяемым с блоком мониторинга 60 посредством сети таким образом, что информация о смене стандарта колеи, статусе работы оборудования и ошибках немедленно поступает в распоряжение одного или нескольких удаленных операторов.
Кроме того, блок датчиков включает плату сбора информации, подключенную ко всем сенсорным линиям и настроенную на измерение сигналов в реальном времени.
Сенсорные линии устанавливаются в направляющие рельсы, желобковые рельсы, отпускные рельсы и стопорные отпускные рельсы наземного регулировочного оборудования, и блок датчиков настраивается следующим образом: датчики деформации устанавливаются на направляющие рельсы, желобковые рельсы и отпускные рельсы, а датчики смещения - на стопорные отпускные рельсы В этом случае датчики смещения устанавливаются во фронтальной и тыльной позициях по ходу движения поезда, а датчики деформации - на равных интервалах друг от друга.
Блок мониторинга задает начальные данные расположения датчиков, проверяет наличие ошибок исходя из изначальных значений и в случае их наличия издает сигнал тревоги.
Кроме того, блок мониторинга измеряет деформацию и смещение при помощи соответствующих датчиков в нормальных условиях смены стандарта колеи при пустом и загруженном поезде, поддающемся смене стандарта колеи, и исходя из этих данных задает диапазон нормальных рабочих значений.
В соответствии с настоящим изобретением система оснащается базой данных для хранения информации о каждом ж/д составе, проходящем через наземное регулировочное оборудование, и сенсором распознавания поездов для автоматического определения прохода состава через наземное регулировочное оборудование.
Вышеописанная система мониторинга смены стандарта колеи имеет следующее преимущество: отклонения в статусе сил, воздействующих на рельсы при движении по ним поезда, измеряются соответствующими датчиками, и данные о процессе смены выводятся на экране оператора, что дает возможность в любой момент проверить состояние процесса смены и выявить угрозу возникновения ошибок в технологическом процессе при смене стандарта колеи.
Кроме того, система мониторинга смены стандарта колеи в соответствии с данным изобретением характеризуется возможностью настройки наземного оборудования для автоматической смены стандарта колеи, что достигается путем распознавания типа подходящего поезда.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - внешний вид наземного регулировочного оборудования системы смены стандарта колеи при известном уровне техники.
Фиг.2 - общее устройство системы мониторинга смены стандарта колеи в соответствии с данным изобретением.
Фиг.3 - устройство системы мониторинга смены стандарта колеи с применением второго варианта воплощения данного изобретения.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение может быть подвергнуто модификации и применено в различном виде. Особые способы применения показаны на чертежах и будут детально описаны ниже. Однако это не ограничивает данное изобретение указанными способами применения. Должно быть ясно, что данное изобретение включает в себя все модификации, аналоги и субституты, совпадающие по духу и технологическому уровню с данным изобретением. В описании соответствующих чертежей одни и те же обозначения используются для указания схожих элементов.
Термины, использованные при описании данного изобретения, используются исключительно для обозначения особых воплощений и не ограничивают область изобретения.
Описание в единственном числе относится также и ко множеству, если не указано иное. Термины «включает» или «имеет» в контексте данного описания изобретения предназначены для обозначения существования определенных характеристик, чисел, этапов, операций, элементов, деталей либо комбинации указанного выше, однако не исключают возможности существования также каких-либо характеристик, чисел, этапов, операций, элементов, деталей либо комбинации указанного выше в рамках изобретения.
Если иное не указано, все использованные в описании термины, включая технические и научные, употребляются в том значении, в котором они понятны для пользователя, имеющего общие познания в сфере применения изобретения. Термины, употребленные в общем и приведенные в словарях, имеют значение, аналогичное тем, что употребляются в контексте технологии, к которой они относятся. Если иное не указано напрямую в данном описании, термины не должны рассматриваться как имеющие исключительно одно конкретное значение.
Оптимальные воплощения данного изобретения будут детально описаны ниже со ссылками на соответствующие чертежи.
Фиг.2 показывает общее устройство системы мониторинга смены стандарта колеи в соответствии с данным изобретением, а Фиг.3 показывает устройство системы мониторинга смены стандарта колеи с применением второго варианта воплощения данного изобретения.
Говоря о Фиг.2, система мониторинга смены стандарта колеи оснащена блоком датчиков 30, настроенным таким образом, что рельсы наземного регулировочного оборудования 20 также разделяются на сенсорные линии S1~S5, по которым распределяются датчики, блок обработки сигналов 50, настроенный на прием сигнала с блока датчиков 30 и обработку этого сигнала, и блок мониторинга 60, настроенный на отслеживание статуса работы регулировочного оборудования, обнаружение ошибок в техническом процессе, на основании обработанного блоком обработки сигналов 50 сигнала с датчиков.
Кроме того, в соответствии с изобретением система может быть подключена к одному или более персональным компьютерам (ПК), соединяемым с блоком мониторинга 60 посредством сети таким образом, что информация о смене стандарта колеи, статусе работы оборудования и ошибках немедленно поступает в распоряжение одного или нескольких удаленных операторов.
Блок датчиков 30 измеряет сигналы, поступающие с датчиков в реальном времени при помощи платы сбора данных 40, подключенной к сенсорным линиям S1~S5.
Для установки сенсорных линий S1-S5 наземное регулировочное оборудование 20 разделяется на пять участков: направляющие рельсы 1 и 3, желобковый рельс 2, отпускной рельс 4 и стопорный отпускной рельс 5, на которые и устанавливаются сенсорные линии S1~S5.
Необходимое количество датчиков устанавливается на каждую из сенсорных линий S1~S5 в зависимости от размеров наземного регулировочного оборудования 20. На 1 м устанавливается 1 датчик. Желательно применять оптоволоконные датчики, не поддающиеся влиянию электромагнитных волн на железных дорогах, использующих электролинии.
Датчики деформации 31 устанавливаются на сенсорные линии S1~S4, а датчики смещения 32 и 32а - на сенсорную линию S5.
Здесь они размещаются соответственно на линиях 35-1 и 35-2, соответственно расположенных на фронтовой и тыльной стороне по ходу движения поезда.
В блоке мониторинга 60 установлена программа мониторинга (не показано). В этой программе задаются исходные данные относительного расположения датчиков 31, 32 и 32а на основании калибровки.
Также программа мониторинга измеряет допустимые уровни деформации и смещения для относительных датчиков деформации и смещения в нормальных условиях смены стандарта колеи при пустом и загруженном поезде, поддающемся смене стандарта колеи, и исходя из этих данных задает диапазон нормальных рабочих значений.
Соответственно, блок мониторинга 60 настраивается таким образом, чтобы осуществлять сравнение с сигналом, измеренным блоком датчиков 30 на основании установленных исходных значений и нормального рабочего диапазона в ходе процесса смены стандарта колеи, и отправлять сигнал тревоги в случае обнаружения ошибки в технологическом процессе.
Сигнал тревоги может передаваться на динамик в виде звукового сообщения, на ПК оператора в виде сообщения либо сообщения или звонка на телефон.
В данном случае для удобства пользователя блок мониторинга может быть выполнен в виде графического пользовательского интерфейса (GUI).
Как показано на Фиг.3, система мониторинга включает базу данных 70 для хранения информации о типах и индивидуальных номерах ж/д поездов, проходящих через наземное регулировочное оборудование 20, и датчик распознавания поездов 80 для автоматического распознавания индивидуальных номеров поездов на подходе в дополнение к блоку датчиков 30, блоку обработки сигналов 50 и блоку мониторинга 60.
Соответственно, при прохождении поезда через наземное регулировочное оборудование 20 уникальный номер и тип поезда автоматически распознается при помощи базы данных 70 и сенсора распознавания поездов 80, и наземное регулировочное оборудование 20 может приступить к процедуре смены стандарта колесной пары для данного конкретного поезда, что позволяет автоматизировать процесс.
Работа системы мониторинга смены стандарта колесной пары в соответствии с воплощением данного изобретения будет рассмотрена более детально со ссылкой на чертеж и таблицу.
Работа системы мониторинга смены стандарта колесной пары в соответствии с воплощением данного изобретения предусматривает разделение рельсов, в зависимости от изменения характеристик при изменении стандарта колесной пары, на пять участков, зависящих от изменения статуса сил, воздействующих на каждый рельс, на основании ситуации, когда стандарт изменяется с широкой колеи на стандартную, как показано в таблице 1. В данном случае количество датчиков для каждого участка зависит от длины рассматриваемого модуля наземного регулировочного оборудования.
При том, что характеристики каждого рельса наземного регулировочного оборудования 20 на каждом участке приведены для левосторонних деталей 1-5 наземного регулировочного оборудования 20, они справедливы и для правосторонних деталей 6-10, т.к. левосторонние и правосторонние детали идентичны (см. Фиг.1).
В таблице 1 используется распределение «участок - расположение». К примеру, «1-1» обозначает расположение 1 на участке 1, что представляет собой левый направляющий рельс 1.
В случае нормальной реализации процесса смены стандарта колесной пары сигнал с датчика деформации 31 всегда измеряется на расположении 2 (левый желобчатый рельс) на протяжении всего процесса. В случае, если сигнал датчика на соответствующем расположении не получен, может иметь место схождение с рельсов.
Если предполагается, что смена колеи происходит нормально, участок 1 отвечает ситуации, когда стопорный отпускной рельс (5(=6)) работает в нормальном состоянии широкой колеи, при котором сигнал измеряется датчиком смещения 30а 1-5 и отсутствует на 1-1, 1-3 и 1-4 остальных сенсорных линий. Участок 2 отвечает ситуации, когда стопор открыт, фланец сдвинут отпускным рельсом 4 (=7) и фиксация сброшена, при этом сигнал измеряется лишь на расположении 2-4.
Участок 3 отвечает ситуации, при которой стандарт неблокированных колес изменяется с широкой колеи на нормальную, при этом давление воздействует на внешнюю поверхность левого направляющего рельса, таким образом сигнал измеряется исключительно в расположении 3-1. В случае смены со стандартной колеи на широкую, нагрузка читается на расположении 3-3, отвечающем внутренней поверхности направляющего рельса. 1.
Участок 4 отвечает ситуации, когда фланец возвращается на исходное положение и колея фиксируется, в таком случае сигнал измеряется на расположении 4-4. Наконец, на участке 5 смена стандарта колеи завершается и стопор фиксируется, и на этом участке сигнал измеряется только на расположении 5-5.
Соответственно, когда сигнал блока датчиков 30 преобразуется в цифровой сигнал на блоке обработки сигналов 50 и затем передается далее, блок мониторинга 60 может фиксировать нормальную работу, ошибки и их тип в ходе процесса смены стандарта колеи, используя данные датчиков деформации и смещения с каждого расположения.
Также блок мониторинга 60 может определять ситуацию ошибки, связанную с приложением силы, как показано в таблице 2, может передавать на графический интерфейс информацию для оператора о нормальной или ошибочной работе в реальном времени и может передавать сообщения об ошибке в случае ее возникновения.
Несмотря на то, что описание изобретения было предоставлено со ссылкой на конкретные варианты воплощения, опытные специалисты заметят, что оставлен широкий простор для модификации и изменения предложенной схемы без противоречия ее духу и в рамках ее технического уровня, как описано ниже в формуле изобретения.