СПОСОБ ВЗВЕШИВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
METHOD TO WEIGH RAILWAY OBJECTS

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может использоваться в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте для взвешивания железнодорожного подвижного состава в движении.
Известен, принятый за аналог, способ потележечного взвешивания вагонов на ходу (А.с. СССР №1016688, G01F 19/04), заключающийся в непрерывном измерении нагрузки на весовую платформу с одновременным подсчетом числа находящихся на весовой платформе осей вагона по ступеням изменений нагрузки на весовую платформу и регистрации веса при нахождении на весовой платформе заданного числа осей, причем в составе поезда, при наезде на весовую платформу осей первой тележки вагона запоминают измеренное значение веса, затем по нулевому сигналу измерителя в момент нахождения весовой платформы между тележками вагона формируют управляющий сигнал на регистрацию запомненного значения веса как веса первой тележки, а вес второй тележки регистрируют при наезде на весовую платформу такого же числа осей, что и до выдачи управляющего сигнала при нулевом сигнале измерителя веса, причем длину весовой платформы выбирают меньшей базы вагонов, но большей базы локомотива.
Недостаток аналога заключается в том, что на нем нельзя взвешивать часть железнодорожных объектов, например, хопперы или некоторые платформы.
min mo
т
т
и
min mo
т
и
Известен, принятый за прототип, способ поэлементного взвешивания железнодорожных объектов (патент РФ №2239799, G01G 19/04), включающий измерение и запоминание показаний d1, d2, … dn нагрузки на весы от первого до последнего максимума при проезде каждой оси или группы осей, определение веса оси или группы осей как среднего из показаний и запоминание результата, подсчет числа осей на весах по ступеням нагружения-разгружения, регистрацию в качестве значений веса первой и второй тележек выбранных результатов перед и после состояния "Весы свободны" в соответствии с осностью тележек, определение веса вагона как суммы весов тележек, осность и типы тележек распознают по комбинациям ступеней нагружения-разгружения, а длину платформы L по формуле M+М>L>М+L, где M - минимальное межосевое расстояние между соседними вагонами во взвешиваемых составах; М - база 2-осной тележки, L - минимально необходимый путь измерения.
Недостатком прототипа является тот факт, что эпюры нагружений тензодатчиков весьма сложны, имеют трехуровневый характер и кратковременные чередования наездов и выездов, так что могут быть пропущены программой, определяющей вес объекта при анализе, что затрудняет точное определение осности, типов тележек и веса вагона.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение и унифицирование способа взвешивания железнодорожных объектов, позволяющего без активного участия человека взвешивать различные типы вагонов и других объектов, обращающихся на железных дорогах. Нужно отметить, что потележечное взвешивание принципиально точнее, чем поосное или поколесное, хотя бы потому, что устраняет влияние перераспределения осевых нагрузок тележки непосредственно в процессе взвешивания имеющимися в тележке механизмами - балками и пружинами. При потележечном взвешивании все оси тележки находятся на весах, и не важно, как усилия распределены между осями тележки.
Технический результат достигается за счет того, что в способе взвешивания железнодорожных объектов, включающем измерение веса тележек и осей объектов между двумя соседними сигналами «весы свободны», подсчет числа осей на весах, определение веса вагонов как суммы весов тележек и отдельных осей, в отличие от прототипа, измерение веса тележки проводят, при учете последовательности перемещаемых осей тележек, с момента наезда любой «второй» оси до выезда «первой» наехавшей, после чего счетчик наехавших осей погашают, возобновляют счет осей, начиная измерение веса с очередной «первой» наехавшей оси, если далее поступает сигнал «весы свободны», измерение веса одиночной оси суммируют с весом прежде измеренной тележки, в случае наезда «второй» оси результат измерения веса одиночной оси погашают и повторяют измерение веса двух соседних осей до выезда «первой» наехавшей, при этом длину платформы весов L выбирают по формуле
min 3о
т
и
min 3о
т
и
L≥L>М+L, где L - минимальное межосевое расстояние между тремя осями любого объекта в составе, М - база 2-осной тележки, L - метрологически минимально необходимый путь измерения.
Существенные отличительные признаки способствуют достижению технического результата за счет того, что предлагаемый автором способ взвешивания за счет выбора весьма малой длины весовой платформы (всего 3,0 метра) обеспечивает то, что на такой весовой платформе не может размещаться более двух осей. Ближайшее межосевое расстояние у четырехосной тележки 3,2 метра. Двухосная тележка имеет длину по осям 1,85 метра +1,15 метра для прокатывания осей при измерении. Как будет показано в описании, эти размеры обеспечивают идентификацию всех типов тележек вагонов и локомотивов.
min 3о
т
и
Если длина весов L не находится в пределах, указанных в формуле L≥L>М+L, это сделает невозможным выполнение способа.
На фиг.1, 2 изображены кинематические схемы тележек объектов, с которыми оперирует способ, причем вагоны изображены в виде тележек, вторая половина вагона симметрична. На фиг.2 - кроме того, изображена блочная схема устройства, реализующего способ. Существенные отличия в рамках данного способа имеют пять типов железнодорожных объектов (фиг.1). Это двухосные (позиция а), трехосные (позиция б) и четырехосные (позиция в) тележки соответственно четырехосного, шестиосного и восьмиосного вагонов, а также (фиг.2) трехосные (позиция е) и двухосные (позиция д) тележки шестиосного и четырехосного локомотивов. Межосевое расстояние тележек у вагонов оно составляет Мт=1,85 метра, а у локомотивов 2,1 метра. У трехосной тележки межосевые расстояния 1,75 метра. Расстояние между двухосными тележками четырехосной тележки 1,35 метра.
Устройство, реализующее способ (фиг.2ж), содержит, например, весы, состоящие из балок 1, опирающихся на тензодатчики 2 и 3 (например, типа С16А С3 фирмы НВМ), выходы которых подсоединены к динамическому преобразователю 4 (например, типа ПД-03 фирмы Тензо-М, стандартным интерфейсом (например, RS-485), связанным с персональным компьютером 5 (например, Pentium). Балки 1 соединены между собой упорами 6. На балки 1 и подъездные пути 7 уложены рельсы (на фиг.2 не показаны).
1
Способ функционирует следующим образом. Рассмотрим фиг.1а, где показан проезд самой распространенной двухосной тележки по балкам 1. Измерение начинается в момент времени t, когда обе оси тележки наезжают на балки 1, которые здесь условно изображены вместе. Измерение заканчивается, когда первая ось съедет с балок 1. Поскольку длина балок 1 составляет 3 метра, то прокат тележки равен 3,00-1,85=1,15 метра, т.е достаточно большое расстояние.
Взвешивание 3-х осной тележки проходит в два этапа: во-первых взвешиваются две первых оси (фиг.1б; 1+2), а затем третья ось (фиг.1б; 3). Взвешивание третьей оси начинается с ее одиночного наезда на балки 1, а заканчивается ее выездом с появлением сигнала ВС «весы свободны». Таким образом, если первое взвешивание группы осей между двумя сигналами ВС начинается с наезда двух осей (поскольку одиночных осей) в железнодорожном составе нет, то второе взвешивание начинается со взвешивания одиночной оси, т.к. объекты с тремя осями есть. Прокат по балкам 1 двух первых осей составляет 3,0-1,75=1,25 метра, а для 3-ей оси 1,5 метра.
Взвешивание 4-х осной тележки поясняется фиг.1в. Здесь первые две оси взвешиваются по общему правилу при наезде двух первых осей тележки (фиг.1в; 1+2), а взвешивание 3 и 4 осей начинается с наезда одиночной третьей оси (фиг.1в; 3+4), причем в момент наезда четвертой оси результат по одиночной оси погашают и начинают взвешивание 3 и 4 осей (т.е. второй тележки) до выезда одной из осей. Прокат по балкам 1 двух первых осей четырехосной тележки составляет 3,0-1,85=1,15 метра, тот же результат и для 3, 4 осей. Сходным образом производится взвешивание находящихся в сцепке объектов (фиг.1; г).
На фиг.2 (д, е) приведено взвешивание тележек локомотивов. Двухосная тележка локомотива (фиг.2; д) взвешивается точно также как и двухосная тележка вагона, а трехосная тележка (фиг.2; е), как трехосная тележка вагона. Разница только в том, что сейчас производственники требуют, чтобы локомотивы не исключались, а взвешивались, т.к. хотят знать сколько горючего осталось, где был локомотив: в хвосте состава или в голове.
Способ реализуется следующим образом. Динамический преобразователь 4 типа ПД-003 с частотой от 150 до 600 Гц осуществляет посылки по последовательному каналу в компьютер 5 кодов нагрузок при проезде объектов по балкам 1.
В компьютере 5 имеется пакет программ по обработке поступающих массивов величин нагрузок, числа наездов и выездов осей. Это программа определения наездов и выездов, отбрасывания крайних значений измеренных величин веса тележек и осей, осуществляющая определение максимального значения нарастающего сигнала после того, как исчез сигнал «Весы свободны». Дело в том, что на сигнал тензодатчиков 2 и 3 наложена низкочастотная помеха и для минимизации ошибки необходимо производить интегрирование за целое число периодов этой помехи. Равным образом, при фиксации выезда на ниспадающем фронте сигнала также выбирают максимальное значение. Кроме того, имеется программа исключения выбросов, возникающих при ускорениях и торможениях состава. Также имеется программа подсчета средних значений по одиночным осям и тележкам и подсчета веса вагона в целом.