ПУТЕИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ПТ-9

Техническое решение относится к области рельсовых транспортных систем, в частности, к вспомогательному оборудованию железнодорожных систем, и представляет собой специальное транспортное средство, оборудованное контрольно-измерительными приборами для проверки состояния пути в процессе его эксплуатации, строительства и ремонтно-восстановительных работ.
Известен мобильный дефектоскоп-путеизмеритель, характеризующийся тем, что он выполнен в виде установленной на рельсах съемной тележки, на которой размещен автоматизированный диагностический комплекс, снабженный системой позиционирования, путеизмерительным оборудованием, дефектоскопным оборудованием и системным микропроцессорным блоком (патент на полезную модель №62571, МПК В61К 9/08, дата публикации 27.04.2007, Бюл. №12, «Дефектоскоп-путеизмеритель»). Данные измерений мобильного дефектоскопа-путеизмерителя поступают в устройство накопления данных для хранения, они считываются микропроцессором с устройства накопления и поступают на устройство отображения для предварительного оперативного контроля, кроме того, полученные данные измерений подаются на внешний сервер для дальнейшего анализа с целью осуществления диагностики рельсовых путей.
Недостаток данного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает расшифровку результатов измерений, включая взаимное расположение рельсовых нитей, с указанием выявленных нарушений и рекомендаций по их устранению, а также их визуализацию на месте осуществляемого контроля.
Известно также устройство для измерения геометрических параметров железнодорожных рельсов, включающее рельсовую тележку, в состав которой входят рама со складывающейся ручкой оператора, на которой установлены колеса, узлы прижатия колес, соединенные с блоком предварительной обработки сигналов, датчики, в том числе, датчик одометра, вторичный источник питания с электрическим соединителем для подключения к сети электрического тока, который, в свою очередь, подключен к аккумулятору, при этом в устройство введена носимая ЭВМ, подключенная
к блоку предварительной обработки сигналов (патент на полезную модель №62612, МПК Е01В 35/00, дата публикации 27.04.2007, Бюл. №12, «Устройство для измерения геометрических параметров железнодорожных рельсов»).
Известное устройство обеспечивает возможность просмотра в процессе измерений результатов контроля и обнаруженных неисправностей на экране мобильного компьютера, однако проведение полного анализа параметров исследуемого участка пути с обнаруженными отклонениями от заданных норм и с последующими рекомендациями по их устранению возможно лишь в режиме постобработки на внешнем стационарном компьютере с использованием специальных программных средств.
Задача заявляемого технического решения заключается в повышении эффективности диагностики рельсового пути путем повышении качества измерения параметров пути, их анализа и визуализации непосредственно на контролируемом участке.
Поставленная задача решается благодаря тому, что путеизмерительный комплекс, содержащий съемную рельсовую тележку и размещенные на ней устройство позиционирования, путеизмерительное оборудование для измерения текущей координаты пути, ширины рельсовой колеи, взаимного положения рельсовых нитей по высоте, а также система анализа параметров пути и интерфейс передачи данных через адаптер связи с внешней компьютерной базой данных, согласно новому техническому решению, снабжен автоматическим устройством измерения стрел изгиба рельсовых нитей в горизонтальной плоскости и размещенным на рельсовой тележке программно-аналитическим устройством, состоящим из блока регистрации результатов измерений, блока обнаружения отступлений параметров пути от заданных норм, блока цифровой индикации и графической визуализации значений регистрируемых параметров пути в процессе движения в реальном времени непосредственно на месте контроля с указанием выявленных отступлений от заданных норм и отметок неисправностей пути с возможностью голосового комментария каждой отметки, а также блока памяти результатов измерения параметров пути.
Оснащение съемной ручной рельсовой тележки расширенным комплексом путеизмерительного оборудования с возможностью обработки и анализа результатов измерений, а также цифровой индикации и графической визуализации значений регистрируемых параметров пути в процессе движения в реальном времени
непосредственно на месте контроля с указанием выявленных отступлений от заданных норм и отметок неисправностей пути с возможностью голосового комментария каждой отметки, обеспечивает оперативное обнаружение нарушений заданных норм и принятие правильных экстренных решений для устранения критических проблем, повышая безопасность железнодорожного движения.
Наличие отличительных признаков в заявляемом техническом решении позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.
Сущность нового технического решения поясняется представленными изображениями и техническими рисунками:
на фиг.1 - общий вид путеизмерительного комплекса (фото);
на фиг.2 - общий вид программно-аналитического устройства;
на фиг.3 - структурно-функциональная схема путеизмерительного комплекса.
Путеизмерительный комплекс ПТ-9 предназначен для контроля, регистрации и индикации значений текущей координаты пути, ширины рельсовой колеи (шаблона) и взаимного превышения одной рельсовой нити относительно другой (уровня) в процессе строительства, эксплуатации и ремонтно-восстановительных работ железнодорожного пути, а также визуального анализа записанных данных, представленных в графическом виде.
Путеизмерительный комплекс ПТ-9 выполнен в виде съемной рельсовой тележки, ходовая часть которой представляет собой цельносварную раму 1, опирающуюся на четыре колеса 2, два из которых закреплены на подпружиненной телескопической вилке (на фиг.1 не видна), обеспечивающей постоянное боковое прижатие и контакт колес с рельсами. Тележка снабжена складывающейся ручкой 3 для управления перемещением тележки.
Интерфейс связи 4 устройства позиционирования 5 путеизмерительного комплекса обеспечивает передачу данных от устройства позиционирования 5, снабженного датчиком GPS 6 - спутниковым приемником позиционирования, передачу синхронизирующих импульсов от датчика пути и скорости 7 в блок автоматической регистрации измерений, т.е. передачу текущих координат пути, необходимых для синхронизации работы путеизмерительного комплекса.
Путеизмерительное оборудование комплекса снабжено датчиком пройденного пути 7, датчиком уровня 8 и датчиком ширины 9 рельсовой колеи. Путеизмерительный комплекс ПТ-9 снабжен также автоматическим устройством измерения стрел изгиба 10 рельсовых нитей в горизонтальной плоскости.
Датчик пройденного пути 7 установлен на правом переднем колесе тележки. Он состоит из двух расположенных рядом датчиков Холла. Зазор датчика перекрывается сектором, вращающимся вместе с колесом. Датчик определяет величину и направление перемещения тележки, а также выдает синхронизирующие импульсы для работы микропроцессора программно-аналитического устройства 11 с шагом 0,125 м по координате пути.
На правом заднем колесе расположен откидной фиксатор-защелка, который стопорит вращение этого колеса при стоянке тележки на продольном уклоне рельсового пути.
Для измерения уровня рельсовых нитей внутри рамы 1 помещен маятниковый датчик уровня 8, который работает по принципу маятника, отслеживая направление гравитационной вертикали в поперечном сечении пути. Датчик уровня неподвижно закреплен на раме тележки. Его выходной сигнал прямо пропорционален поперечному углу крена рамы тележки относительно линии горизонта. По измеренному углу крена рамы бортовой микропроцессор вычисляет значение уровня.
Для измерения ширины рельсовой колеи внутри рамы тележки помещен датчик линейных перемещений 9. Микропроцессор вычисляет величину перемещения по количеству импульсов.
Для запоминания, анализа и индикации показаний путеизмерительных датчиков на раме 1 рельсовой тележки установлено программно-аналитическое устройство 11 с
жидкокристаллическим экраном 12 и клавиатурной панелью 13, с помощью которой осуществляется его управление.
Программно-аналитическое устройство 11 имеет энергонезависимую память, для питания электронной аппаратуры используются автономные аккумуляторные батареи.
Размещенное на рельсовой тележке программно-аналитическое устройство 11 снабжено блоком регистрации результатов измерений 14, блоком обнаружения отступлений параметров пути от заданных норм 15, блоком цифровой индикации и графической визуализации 16 значений регистрируемых параметров пути в процессе движения в реальном времени непосредственно на месте контроля с указанием выявленных отступлений от заданных норм и отметок неисправностей пути с возможностью голосового комментария каждой отметки, а также блоком памяти 17 результатов измерения параметров пути.
Блок автоматической регистрации результатов измерений 14 выполняет в режиме реального времени регистрацию каждого из замеряемых параметров пути, синхронизированных по единой координате пути.
Блок обнаружения отступлений параметров пути от заданных норм 15 осуществляет анализ каждого из измеренных параметров пути с нормативными требованиями, установленными для данного участка пути, после чего направляет результаты отступлений от норм в блок энергонезависимой автоматической памяти 17 программно-аналитического устройства 11.
Блок энергонезависимой автоматической памяти 17 фиксирует: результаты регистрации измерений параметров, поступающих из блока автоматической регистрации измерений 14 в реальном режиме времени; предварительно установленные нормы путеизмерительных параметров; результаты определения отступлений от нормативных параметров; параметры объектов инфраструктуры рельсового пути, находящихся на исследуемом, контролируемом участке.
Блок цифровой индикации и графической визуализации 16 обеспечивает цифровую индикацию и графическую интерпретацию результатов обработки и анализа всех параметров пути на экране монитора в реальном времени непосредственно на месте
замеров, включая результаты измерения стрел изгиба рельсовых нитей в горизонтальной плоскости - рихтовку, а также обнаруженных неисправностей пути, которые отмечаются голосовыми комментариями.
Устройство управления программным обеспечением 18 программно-аналитического устройства 11 выполняет ввод начальных параметров настройки путеизмерительного оборудования; выбор режимов работы путеизмерительного оборудования; управление выбором информации из блока регистрации измерений 14 и его вывод на экран 12 устройства визуализации 16; выбор пунктов в меню программного обеспечения программно-аналитического устройства 11.
Интерфейс связи 19 программно-аналитического устройства 11 с путеизмерительным оборудованием обеспечивает передачу результатов измерений от датчика пройденного пути 7, от датчика ширины 9 рельсовой колеи, от датчика уровня 8 рельсовых нитей, от датчика устройства измерения стрел изгиба 10 рельсовых нитей в горизонтальной плоскости.
Интерфейс связи 20 программно-аналитического устройства 11 используется для передачи данных через энергонезависимый блок памяти 17 в компьютер предприятия путевого хозяйства или в компьютерную базу данных департамента пути и сооружений управления железной дороги. Интерфейс двусторонней связи 20 с внешним компьютером или компьютерной базой данных обеспечивает удобный и универсальный обмен результатами измерений и анализа параметров пути.
Работает путеизмерительный комплекс ПТ-9 следующим образом. После включения энергопитания от автономных аккумуляторных батарей программно-аналитического устройства 11 происходит загрузка его микропроцессорного блока программами начальной установки для инициализации внутренних 4, 19 и внешнего 20 интерфейсных устройств, осуществляя тем самым подготовку программно-аналитического устройства 11 к работе. С устройства управления программным обеспечением 18 вводятся в микропроцессорный блок начальные параметры настройки путеизмерительного оборудования.
Включая в работу устройство позиционирования 5, производится «привязка» путеизмерительного комплекса ПТ-9 к местоположению контролируемого участка пути, на котором производятся замеры. Все вышеперечисленные операции по настройке и
«привязке» контролируются оператором путеизмерительного комплекса ПТ-9 на экране 12 блока цифровой индикации и графической визуализации 16. После ввода начальных параметров контролируемого участка производится одновременно их контроль и анализ.
С момента начала движения путеизмерительного комплекса ПТ-9 с датчика пройденного пути 7 через одинаковые отрезки пройденного рельсового пути (0,125 м) контролируемого участка поступают сигналы в микропроцессорный блок программно-аналитического устройства 11 и осуществляется синхронизация по единой координате пути всех интерфейсных устройств - интерфейса связи с устройствами позиционирования 4, с путеизмерительным оборудованием 19, интерфейса 20 двусторонней связи приема-передачи данных с внешним компьютером или внешними компьютерными базами данных.
Через внутренние интерфейсы связи 4, 19 происходит передача данных между программно-аналитическим устройством 11, устройством позиционирования 5 и измерительными датчиками 7, 8, 9, 10 путеизмерительного оборудования.
Результаты измерений, синхронизированные по единой координате пути, передаются в блок автоматической регистрации измерений 14, из которого они поступают в блок памяти 17.
В блоке памяти 17 находятся также предустановленные - заданные перед проездом контролируемого участка - данные о нормах замеряемых параметров.
Работа блока 15 обнаружения отступлений параметров пути от заданных норм заключается в том, что из блока памяти 17 поочередно берется «упакованный» файл - собранные в один пакет результаты измерений параметров пути, «привязанные» к единой координате пути, - соответствующий определенной координате пути, при этом каждый параметр путеизмерения численно сравнивается с его нормативным значением, соответствующим этой определенной координате пути, результат сравнения передается в блок памяти 17 и одновременно поступает в блок 16 цифровой индикации и графической визуализации.
Устройство управления программным обеспечением 18, работающее по командам оператора, обеспечивает выбор требуемой информации из блока памяти 17 и вывод на
экран 12 блока 16 цифровой индикации и графической визуализации. С помощью устройства управления программным обеспечением 18 осуществляется выбор режима работы путеизмерительного оборудования, а также выбор требуемого пункта меню программного обеспечения.
Полученные после обработки в микропроцессорном блоке программно-аналитического устройства 11 результаты контроля и анализа могут быть переданы оператором для дальнейшей обработки с помощью интерфейса двусторонней связи 20 приема-передачи данных внешним компьютерам, что повышает эффективность использования данного путеизмерительного комплекса за счет принятия оперативных решений по выполнению наиболее важных работ по техническому обслуживанию и ремонту рельсового пути, выполняя, таким образом, важную роль в принятии ответственных стратегических решений в железнодорожном движении.