ПУТЕИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области железнодорожной техники и может использоваться в устройствах автоматизированного контроля параметров объектов железнодорожной инфраструктуры для проверки состояния рельсового пути и контроля габаритов приближения строений.
Контроль состояния объектов железнодорожной инфраструктуры имеет исключительно важное значение с точки зрения обеспечения безопасности на железнодорожных магистралях. Для этого используется контрольно-измерительное оборудование, выполненное преимущественно в виде мобильных средств. При этом исключительно важным является контроль комплекса параметров, к которым относятся основные параметры геометрии рельсовой колеи, такие как ширина колеи (шаблон колеи) и положение рельсовых нитей по высоте (уровень), и параметры габаритов приближения строений. Важным также является обнаружение и фиксация явлений, которые могут возникать на железнодорожном пути и рядом с ним. Известны различные путеизмерительные устройства, позволяющие регистрировать и анализировать те или иные такие параметры.
Известен, например, мобильный диагностический комплекс для автоматизированной оценки состояния объектов железнодорожной инфраструктуры, выполненный в виде состава из трех вагонов, выполненных в виде системного, аналитического и лабораторного модулей и включает бортовой контрольбно-вычислительный комплекс и системы контроля и оценки геометрических параметров пути, дефектоскопии рельсов, визуального обнаружения дефектов пути, георадиолокационного контроля, контролю габаритов приближения строений, состояния железнодорожной автоматики и телемеханики, состояния контактной сети, контроля параметров радиосвязи (RU 2438903 С2, 2012). Этот комплекс относится к классу несъемных мобильных средств контроля и предназначен для скоростного определения и анализа ряда параметров геометрии рельсового пути (неровности поверхности катания, износа рельсов, величины стыковых зазоров), выявления и анализа дефектов в рельсах, определения габаритов приближения строений, определения состояния объектов инфраструктуры в припутевой полосе. Однако это средство контроля исключительно сложно по конструкции и в эксплуатации, дорогостояще, и, являясь несъемным, практически не может использоваться для оперативного контроля отдельных участков железнодорожного пути. Кроме того, не предусмотрен контроль такого важного с точки зрения безопасности движения геометрического параметра, как ширина колеи.
Известен, например, мобильный дефектоскоп-путеизмеритель, выполненный в виде вагона и содержащий размещенные в нем регистрирующий программно-аппаратный комплекс, бортовой контрольно-вычислительный комплекс, включающий информационно-измерительную систему, и путеизмерительное оборудование для измерения положения рельсовых нитей по высоте (измерения уровня), ширины колеи (шаблона колеи) и стрел изгиба рельсовых нитей в горизонтальной плоскости (рихтовки), а также дефектоскопное оборудование (RU 62569 U1, 2007). Это устройство также относится к классу несъемных мобильных средств контроля и предназначено для тех же целей. Оно менее сложно, однако оно, также являясь несъемным средством, не может эффективно использоваться для оперативного контроля отдельных участков железнодорожного пути. Оно не обеспечивает контроль такого важного параметра как габариты приближения строений.
Известно, например, путеизмерительное устройство, предназначенное для определения пространственных параметров объектов инфраструктуры железной дороги и выполненное в виде снабженной датчиками пути и ширины колеи ходовой съемной тележки с опорным, измерительным и мерным колесами, на которой размещены блок пространственной ориентации, управляющий компьютер, спутниковая система позиционирования и узел лазерного сканирования (RU 116862 U1, 2012). Это устройство удобно в эксплуатации. Однако геометрические параметры пути, кроме ширины колеи, посредством этого устройства не контролируются непосредственно, а вычисляются по результатам лазерного сканирования окружающего пространства, что не обеспечивает высокой точности и достоверности контроля. Кроме того, оно не предусматривает контроль габаритов приближения строений.
Известны и другие путеизмерительные устройства (например, SU 1041613 А1, 1983; RU 62612 U1, 2007; RU 143958 U1, 2014; RU 166664 U1, 2016; RU 2261302 С2, 2005; 2442713 С1, 2012; US 3864039 А, 1975; DE 10045468 А1, 2002; ES 2274742 А1, 2007). Однако все они, имея те или иные преимущества, не обладают функциональными возможностями, удовлетворяющими требованиям обеспечения контроля наиболее опасных (с точки зрения эксплуатации железнодорожного транспорта) параметров объектов железнодорожной инфраструктуры.
Из известных устройств наиболее близким к предложенному является путеизмерительное устройство, выполненное в виде рельсовой съемной тележки, содержащей полую раму с установленными на ней двумя парами колес, одна из которых закреплена на подпружиненной телескопической вилке, программно-аналитический блок и соединенные с ним размещенный на одном из колес датчик пути, узел позиционирования, датчик шаблона рельсовой колеи и датчик уровня рельсовых нитей, связанный с подпружиненной телескопической вилкой, и аккумуляторную батарею (RU 2438902 С2, 2012). Это устройство просто по конструкции и в использовании и, являясь легкосъемным мобильным средством контроля, может использоваться для оперативного контроля отдельных участков железнодорожного пути. Однако оно имеет недостаточно широкие функциональные возможности из-за того, что оно не позволяет контролировать такой важный параметр как габариты приближения строений, получать изображения объектов железнодорожной инфраструктуры, фиксировать нежелательные явления на железнодорожном полотне и рядом с ним.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, является создание путеизмерительного устройства, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в расширении функциональных возможностей путеизмерительного устройства.
Это достигается тем, что в путеизмерительное устройство, выполненное в виде рельсовой съемной тележки, содержащей полую раму с установленными на ней двумя парами колес, одна из которых закреплена на подпружиненной телескопической вилке, программно-аналитический блок и соединенные с ним размещенный на одном из колес датчик пути, узел позиционирования, датчик шаблона рельсовой колеи и связанный с подпружиненной телескопической вилкой датчик уровня рельсовых нитей, и аккумуляторную батарею, введены узел видеопротоколирования, узел пространственного сканирования и узел отметки пикетов и явлений, размещенные на полой раме и соединенные с программно-аналитическим блоком. Программно-аналитический блок может быть выполнен в виде связанных между собой блока цифровой обработки данных и синхронизации и программного блока, снабженного жидкокристаллическим экраном и клавиатурой. Программный блок может быть выполнен в виде персонального компьютера. Узел видеопротоколирования может быть выполнен в виде цифровой видеокамеры. Узел пространственного сканирования может быть выполнен в виде сканирующего лазерного излучателя со светочувствительным приемным элементом. Узел отметки пикетов и явлений может быть выполнен в виде двух электрических кнопок.
Указанный технический результат обеспечивается в рамках реализации назначения всей совокупностью существенных признаков, представленной в формуле полезной модели, каждый признак которой необходим, а вместе они достаточны для решения указанной технической проблемы и для достижения указанного технического результата. Предложенное путеизмерительное устройство представляет собой одно устройство, конструктивные элементы которого, характеризуемые соответствующими существенными признаками, находятся в конструктивном единстве и функционально взаимосвязаны (находятся в конструктивно-функциональном единстве). Для возможности эксплуатации устройства они объединены в единую конструкцию и при изготовлении устройства соединяются между собой сборочными операциями. Их совместное использование привело к созданию нового устройства с указанным техническим результатом.
На фиг. 1 показан конструктивный вариант путеизмерительного устройства. На фиг. 2 показана его электронная блок-схема.
Путеизмерительное устройство выполнено в виде рельсовой съемной тележки. Она содержит полую раму 1, например, цельносварную. На полой раме 1 установлены две пары колес 2, при этом одна из пар колес 2 закреплена на подпружиненной телескопической вилке 3. Рельсовая съемная тележка содержит также программно-аналитический блок, который выполнен преимущественно в виде связанных между собой блока 4 цифровой обработки данных и синхронизации и программного блока 5, снабженного жидкокристаллическим экраном и клавиатурой. Блок 4 цифровой обработки данных и синхронизации может быть размещен как на полой раме 1, так и внутри нее. Программный блок 5 размещен на полой раме 2 и выполнен преимущественно в виде персонального компьютера (планшетного или переносного компьютера с энергонезависимой памятью). На одном из колес 2 размещен датчик 6 пути, который может состоять, например, из по меньшей мере двух, расположенных рядом, датчиков Холла и снабжен вращающимся сектором (на чертежах не показаны). На полой раме 1 размещены узел 7 позиционирования, узел 8 видеопротоколирования, узел 9 пространственного сканирования и узел 10 отметки пикетов и явлений. Датчик 11 шаблона рельсовой колеи и датчик 12 уровня рельсовых нитей размещены, например, внутри полой рамы 2. Узлы 7, 8, 9, 10 и датчики 6, 11, 12 соединены с программно-аналитическим блоком посредством соответствующих интерфейсов (на чертежах не показаны). Путеизмерительное устройство снабжено аккумуляторной батареей 13, которая размещена на раме 1. На полой раме 1 также могут быть установлены складываемая рукоятка 14, боковые ручки (на чертежах не показаны) и путевой пассивный сигнал, например, флаг 15 и/или активный сигнал, например, сигнальный электрический фонарь (на чертежах не показан). Узел 7 позиционирования может быть выполнен, например, в виде приемника ГЛОНАСС/GPS. Узел 8 видеопротоколирования выполнен преимущественно в виде цифровой видеокамеры, снабженной, например, вариофокальным объективом и ИК-подсветкой. Узел 9 пространственного сканирования выполнен преимущественно в виде сканирующего лазерного излучателя со светочувствительным приемным элементом, например, инфракрасного диапазона. Узел отметки пикетов и явлений выполнен преимущественно в виде двух электрических кнопок, размещенных, например, в одном корпусе, закрепленном на складываемой рукоятке 14. Датчик 11 шаблона рельсовой колеи может быть выполнен, например, в виде датчика линейных перемещений с обеспечением возможности регистрации перемещения подпружиненной телескопической вилки 3. Датчик 12 уровня рельсовых нитей может быть выполнен, например, маятникового типа с обеспечением возможности регистрации крена полой рамы 1 относительно горизонтального уровня.
Для приведения путеизмерительного устройства в рабочее состояние рельсовую съемную тележку ставят на рельсы, включают электропитание от аккумуляторной батареи 13 и начинают передвигать рельсовую съемную тележку со скоростью до 5 км/час, наблюдая выведенные на жидкокристаллический экран программного блока 5 данные в виде результатов контроля геометрических параметров рельсового пути и габаритов приближения строений и отображение фактического состояния пути и околопутевого пространства. При этом подпружиненная телескопическая вилка 3 обеспечивает постоянное боковое прижатие и контакт колес 2 с рельсами. Нажатием соответствующей кнопки узла 10 отметки пикетов и явлений регистрируют наличие пикетов (путевых столбиков с разметкой расстояния), а также заслуживающих внимания явлений - осыпей, оползней, курумов, селей, нарушений стенок тоннелей и других. В путеизмерительном устройстве блок 4 цифровой обработки данных и синхронизации регистрирует измеряемые параметры с синхронизацией по единой координате пути. Узел 10 отметки пикетов и явлений позволяет обеспечить дополнительную синхронизацию результатов измерений параметров с текущими координатами пути по пикетным отметкам. Программный блок 5 обеспечивает анализ полученных данных, индикацию измеряемых параметров и визуализацию объектов железнодорожной инфраструктуры с регистрацией отступлений от норм, запись и хранение полученной информации. Все регистрируемые данные привязаны к текущему пути и местоположению путеизмерительного устройства на местности в реальном времени. Все данные и изображения сохраняются в энергонезависимой памяти программного блока 5 для возможности последующего анализа и передачи в специализированные службы. В путеизмерительном устройстве датчик 6 пути регистрирует количество оборотов колеса 2 и позволяет определять величину и направление перемещения рельсовой съемной тележки, а также выдает соответствующие импульсы синхронизации в блок 4 цифровой обработки данных и синхронизации. Узел 7 позиционирования обеспечивает географические координаты текущего местоположения путеизмерительного устройства и возможность синхронизации их с производимыми измерениями. Узел 8 видеопротоколирования обеспечивает видеосъемку объектов железнодорожной инфраструктуры. Узел 9 пространственного сканирования обеспечивает контроль габаритов приближения строений. Датчик 11 шаблона рельсовой колеи обеспечивает измерение ее ширины. Датчик 12 уровня рельсовых нитей регистрирует угол крена полой рамы 1 и позволяет определить величину превышения одной рельсовой нити относительно другой. Такое оснащение путеизмерительного устройства реализует его широкие функциональные возможности, которые удовлетворяют требованиям безопасности эксплуатации железнодорожного транспорта за счет обеспечения выявления комплекса наиболее опасных отклонений параметров объектов железнодорожной инфраструктуры от норм (шаблон рельсовой колеи, уровень рельсовых нитей, габариты приближения строений, нежелательные явления).
Полезная модель реализована в виде путеизмерительного устройства «ГАБАРИТ-С», технические условия ВДМА.663500.182 ТУ и представляет собой рельсовую съемную тележку с датчиками 6, 11, 12, электронными узлами 7, 8, 9, 10 и блоками 4, 5, которая может вручную свободно и плавно перемещаться по железнодорожной колее. Габаритные размеры путеизмерительного устройства 1590×600×850 мм, масса 35 кг. Оно снабжено узлом 8 видеопротоколирования в виде цифровой IP-видеокамеры Bedword BD 4640RCV2 с вариофокальным объективом 3,0-10,5 мм и ИК-подсветкой из трех светодиодов. Снабжено узлом 9 пространственного сканирования в виде сканирующего лазерного излучателя со светочувствительным приемным элементом - SICK LMS 111-10100S01, длина волны инфракрасного излучения составляет 905 нм, дальность сканирования -18 м. Снабжено легкозаменяемым программным блоком 5 в виде персонального компьютера Notebook PC ASUS K501L с процессором Intel Core i3 (может быть установлен любой другой с аналогичный). Путеизмерительное устройство обеспечивает круговую развертку измерительного сечения в пределах от 0 до 270°, контроль нарушения габаритов приближения строений, обзорное видеонаблюдение, измерение пройденного пути, контроль ширины рельсовой колеи и уровня рельсовых нитей с привязкой координат на местности. Такие функциональные возможности обеспечивают наиболее эффективное использование этого путеизмерительного устройства для обслуживания железнодорожной инфраструктуры.
Путеизмерительное устройство, выполненное в соответствии с полезной моделью, обладает более широкими функциональными возможностями по сравнению с известными аналогичными, что позволяет контролировать комплекс наиболее важных показателей железнодорожной инфраструктуры для повышения безопасности эксплуатации подвижных составов.