УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СХОДА КОЛЕСНОЙ ПАРЫ С РЕЛЬСОВ

Заявляемое устройство относится к средствам обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте и может быть использовано для определения схода колесной пары с рельсов, а также для контроля деталей вагонов и локомотивов, выступающих за нижний габарит подвижного состава.
Известно устройство определения схода колесной пары состоящее из нескольких датчиков контроля бесконтактного типа, соединенных между собой в единую электрическую цепь. Каждый датчик помещен в отдельный ударопрочный корпус из диэлектрического материала и закреплен на основании на уровне подошвы рельсов. Датчики находятся внутри и снаружи рельсовой колеи. Основание расположено между шпалами, имеет амортизирующие прокладки и прикреплено к рельсам с помощью креплений. Электрическая цепь датчиков соединена с контрольной аппаратурой дежурного по станции и с аппаратурой управления входным светофором (патент РФ №155788, МПК B61L 23/00, опубл. 20.10.2015 г.) - прототип.
Недостаток известного решения состоит в том, что его основание прикреплено к рельсам. При наличии колебаний, возникающих от прохождения составов по рельсам, существует высокая вероятность срабатывания устройства из-за нарушения целостности электрической цепи и разрушения датчиков. Это снижает надежность работы устройства.
Другим недостатком устройства является относительно высокое расположение датчиков контроля (на уровне подошвы рельсов). Из-за этого датчики разрушаются при ударе колесной парой в случае ее схода с рельсов или при ударах массивными деталями подвижного состава и посторонними предметами, выступающими за нижний габарит, что вызывает необходимость замены датчиков.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение является повышение надежности работы устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве контроля схода колесной пары с рельсов, содержащем основание, расположенное между шпалами рельсошпальной решетки, установленные внутри и снаружи рельсовой колеи датчики бесконтактного типа, образующие между собой единую электрическую цепь, и амортизатор, датчики размещены в закрепленном на основании едином корпусе, амортизатор расположен между корпусом и основанием, а основание расположено в балластном слое верхнего строения пути ниже уровня поверхности шпал в их среднем сечении.
Устройство, в котором основание может быть выполнено в виде закладного бруса или шпалы.
Устройство, в котором основание выполнено из диэлектрического материала.
Устройство, в котором амортизатор выполнен в виде, по меньшей мере, одного слоя амортизирующих прокладок.
Оптимальный технический результат - обеспечение сохранности датчиков за счет исключения ударного воздействия колесной пары на корпус устройства при движении колесной пары по шпалам после схода с рельсов и от ударов деталями подвижного состава и посторонними предметами, выступающими за нижний габарит, а также за счет уменьшения воздействия колебаний от прохождения составов.
Оптимальный технический результат достигается при условии размещения основания ниже уровня поверхности шпал в их среднем сечении на расстоянии, исключающем ударное воздействие колесной пары на корпус при ее движении по шпалам после схода с рельсов.
Заявляемое устройство конкретизировано на фиг. 1, где представлена схема устройства, размещенного в верхнем строении пути. Устройство состоит из нескольких датчиков 1 контроля бесконтактного типа (например, электромагнитных датчиков), соединенных между собой в единую электрическую цепь 2. Датчики 1 помещены в корпус 3, выполненный из диэлектрического магнитопроницаемого материала, например, полипропилена.
Размещение всех датчиков 1 в едином корпусе 3 улучшает влагозащищенность датчиков от атмосферных осадков за счет уменьшения количества отверстий для прокладки электрической цепи 2, что также повышает надежность устройства.
Корпус 3 закреплен на поверхности 4 основания 8 с помощью креплений 9. Датчики 1 размещены в корпусе 3 таким образом, что находятся как внутри, так и снаружи рельсовой колеи 5. Основание 8 устройства расположено между шпалами 6 рельсошпальной решетки и заглублено в балластном слое верхнего строения пути настолько, что поверхность 10 корпуса 3 находится ниже уровня поверхности 7 шпал 6 в их среднем сечении 11.
Электрическая цепь 2 датчиков 1 соединена с контрольной аппаратурой дежурного по станции и с аппаратурой управления входным светофором (на фиг. 1 не показаны).
Основание 8 в виде закладного бруса или прямоугольной шпалы выполнено из диэлектрических материалов, например из дерева или композитных материалов. Между основанием 8 и корпусом 3 размещен амортизатор 12, выполненный, например, в виде пакета амортизирующих прокладок, которые размещают между основанием и корпусом с возможностью изменения положения корпуса относительно уровня верха головок рельсов. Амортизатор, например, охватывает всю плошадь корпуса устройства. Размещение амортизатора между корпусом и основанием служит для уменьшения вибраций устройства от остаточных колебаний балластного слоя, которые могут передаваться на датчики устройства через основание при прохождении составов. Изменяя количество прокладок в пакете, осуществляют корректировку положения поверхности 10 корпуса 3 относительно уровня головки рельсов 5. Это позволяет точнее выставить по высоте положение датчиков 1 по отношению к нижнему габариту, уровень которого выше уровня верха головок рельсов на 65 мм для необрессоренных частей кузова (ГОСТ 9238-2013). Выбор величины заглубления устройства производится для каждого конкретного случая. Оптимальным, но не единственно работоспособным вариантом размещения, является следующее. Чтобы колесо диаметром d колесной пары после ее схода с рельсов не достигало поверхности корпуса, корпус должен быть установлен на расстоянии h ниже уровня поверхности железобетонных шпал в их среднем сечении, при расстоянии  между верхними ребрами шпал в среднем сечении. Величина h может быть найдена из соотношения:
Это соотношение определяет связь между высотой h сегмента круга, диаметром d, и хордой , ограничивающей сегмент. При  (для рельсошпальной решетки с числом железобетонных шпал типа ШС-1, равным 1840 шт. на 1 км) и d=910 мм (минимальный диаметр колеса колесной пары РУ1-950 по вершине гребня при максимальной обточке), величина h составляет 40 мм.
Поверхность железобетонных шпал типа ШС-1 в среднем сечении ниже подошвы рельса на 50 мм. Высота рельсов типа Р65 равна 180 мм. Следовательно, поверхность корпуса устройства должна располагаться ниже уровня верха головок рельсов не менее, чем на (40+50+180) мм=270 мм. При таком минимальном расстоянии от уровня верха головок рельсов устройство не будет повреждено не только негабаритными предметами и деталями, но и колесной парой при ее сходе с рельсов (при условии сохранности шпал). Максимальная глубина расположения устройства ограничена толщиной балластного слоя, равной 40 см. Т.е. нижняя плоскость закладного бруса (шпалы) не должна быть ниже нижнего уровня балластного слоя.
Устройство работает следующим образом.
Датчики устройства настраивают так, чтобы охватить зону контроля от нижнего габарита до датчиков. Металлические предметы, появляющиеся в зоне контроля, влияют на частоту генерации сигнала датчика. Величина отклика сигнала снижается с увеличением расстояния пропорционально четвертой степени. Задавая пороговое значение сигнала, определяют расстояние от предмета до датчика, т.е. то расстояние, ближе которого будут выявляться металлические предметы. При приближении к датчику массивной металлической детали, находящейся ниже нижнего габарита, возникает превышение порогового сигнала от электромагнитного датчика, что инициирует его срабатывание.
Во время движения состава при сходе колесной пары происходит срабатывание одного или нескольких датчиков. Срабатывание может происходить и при прохождении над датчиком свисающих или волочащихся металлических деталей подвижного состава и посторонних предметов (частично отсоединившаяся часть автосцепки, свисающий в результате излома шейки оси буксовый узел, проволока и др.). Датчики преобразуют возникающее изменение электромагнитного поля, обусловленное появлением металлической детали, в электрический импульс. Этот импульс передается по электрической цепи на контрольную аппаратуру дежурного по станции и аппаратуру управления входным светофором. Импульс является управляющим сигналом для контрольной аппаратуры и воспринимается ею как сигнал о сходе. В результате передачи импульса на светофоре появляется запрещающий сигнал, а дежурный по станции получает возможность оперативного реагирования на случай схода. Он предпринимает действия по снижению скорости или остановке движущихся составов и расследованию причины срабатывания устройства. После выяснения причины срабатывания устройство снова приводится в рабочее состояние.