СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ОСТРЯКА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА
METHOD FOR REMOTE MONITORING OF RAIL TRACK SWITCH SHAPE

Изобретение относится к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано при эксплуатации железнодорожного транспорта и метрополитенов, в частности для дистанционного контроля стрелочных переводов с целью определения целостности формы их остряка.
Прототипом является устройство для контроля состояния остряка стрелочного перевода рельсового пути, включающее подвижные и неподвижные элементы в виде соответственно остряка и шпал с закрепленными на последних примыкающего и второго рамных рельсов, и содержащее один датчик контроля положения остряка относительно примыкающего рамного рельса, предназначенный для шунтирования рельсовых цепей автоблокировки, при этом оно снабжено упорным башмаком, закрепленным на неподвижном элементе пути и предназначенным для ограничения перемещения остряка вдоль примыкающего рамного рельса, а датчик контроля положения остряка выполнен в виде стационарного и подвижного контактов, при этом стационарным контактом является упорный башмак, который электрически соединен с примыкающим рамным рельсом и электрически изолирован от второго рамного рельса, а подвижный контакт электрически соединен со вторым рамным рельсом, изолирован от примыкающего рамного рельса и установлен с возможностью силового взаимодействия с остряком и образования соединения с неподвижным контактом [Пат. РФ 2261814, МПК B61K 9/08, 2005].
Недостатками прототипа являются:
- недостаточная надежность контроля, вызванная формированием сигнала потери формы остряка только после его разрушения, что не позволяет заранее принять необходимые меры, упреждающие разрушение;
- ограниченные функциональные возможности, связанные с невозможностью контроля положения остряка при работе стрелочного перевода.
Задачей изобретения является повышение надежности контроля, расширение функциональных возможностей и повышение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что в способе дистанционного контроля формы остряка стрелочного перевода, включающем формирование датчиком информационного сигнала, трансформацию последнего после нарушения формы остряка и восприятие трансформации фактом повреждения формы, в качестве информационного сигнала используют поток излучения, который трансформируют изменением величины рассеяния его в окружающую среду. Контроль формы остряка производят после отвода последнего от рамного рельса. Контроль формы остряка совмещают с контролем его положения. Величину рассеяния меняют изменением показателя преломления окружающей среды. Информационный сигнал пропускают через световод. В качестве чувствительного элемента датчика используют магнитную жидкость. Рассеивание потока излучения производят путем удаления оболочки световода. Сердцевину, очищенную от оболочки, укладывают в датчике в виде петли. В качестве основы магнитной жидкости используют керосин. Магнитную жидкость помещают в прозрачный корпус.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Использование в качестве информационного сигнала потока излучения, который трансформируют изменением величины его рассеяния в окружающую среду, позволяет повысить надежность контроля за счет постоянного присутствия сигнала как до изменения формы остряка, так и после. В прототипе до разрушения электрическая цепь разомкнута, что может иметь место и при обрыве цепи, т.е. состояния обрыва цепи и отсутствия нарушения формы остряка не распознаются устройством, что снижает надежность контроля.
Проведение контроля формы остряка после отвода последнего от рамного рельса позволяет заблаговременно выявлять возможные повреждения рабочей поверхности остряка перед его прижимом к рамному рельсу. Это повышает эксплуатационные характеристики.
Совмещение контроля формы и положения остряка расширяет функциональные возможности и повышает надежность, если контроль положения остряка уже производится, например, по контрольной линейке.
Изменение величины рассеяния посредством показателя преломления окружающей среды повышает надежность контроля при изменении температуры, так как показатель преломления мало зависит от температуры и в небольших температурных интервалах даже может считаться постоянным. Температурный коэффициент показателя преломления пропорционален температурному коэффициенту плотности жидкости, который для подавляющего большинства жидкостей лежит в узких пределах от 0,0004 до 0,0006 1/град.
Пропускание информационного сигнала через световод повышает эксплуатационные характеристики, так как значительно уменьшается затухание сигнала по сравнению с передачей его по электрическим проводам на большие расстояния. Кроме того, по световоду при необходимости можно передавать значительно больше информации, чем по электрическому кабелю.
Использование в качестве чувствительного элемента датчика магнитной жидкости позволяет относительно легко изменять показатель преломления, что упрощает конструкцию устройства, а также повышает быстродействие за счет высокой скорости перемещения жидкости в магнитном поле.
Проведение рассеивания потока излучения путем удаления оболочки световода позволяет также относительно легко конструктивно изменять показатель преломления среды, и при необходимости выпускать устройства с различной чувствительностью, что улучшает эксплуатационные характеристики.
Укладывание в датчике в виде петли сердцевины, очищенной от оболочки, повышает восприимчивость чувствительного элемента.
Использование в качестве основы магнитной жидкости керосина улучшает эксплуатационные характеристики. Керосин имеет низкую температуру замерзания и высокую температуру кипения, что позволяет использовать устройства с его применением в широком температурном диапазоне. Кроме того, керосин является маслянистой жидкостью, обладающей антифрикционными свойствами, что уменьшает износ поверхности, по которой он движется (течет) и, следовательно, увеличивает срок службы устройства. Помещение магнитной жидкости в прозрачный корпус позволяет визуально проконтролировать работу устройства (чувствительного элемента) без специальной аппаратуры, что повышает эксплуатационные характеристики.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема устройства дистанционного контроля формы остряка стрелочного перевода. На фиг. 2 изображен вариант выполнения чувствительного элемента устройства.
Устройство дистанционного контроля формы остряка стрелочного перевода содержит размещенные около остряка 1, взаимодействующего с рамным рельсом 2, постоянный магнит 3 и выполненный из магнитомягкого материала магнитопровод 4 с чувствительным элементом, исполненным в виде трубки 5 с магнитной жидкостью 6, в которой с сердцевиной 7, очищенной от оболочки 8, размещен световод 9, который на расстоянии может быть оптически подключен одним концом к источнику 10 излучения, а другим - к фотоприемнику 11, выход которого через усилитель 12 соединен с преобразователем 13 аналогового сигнала в логический.
Способ реализуют следующим образом.
Контроль формы остряка 1 стрелочного перевода осуществляют в отведенном от рамного рельса 2 положении. Для этого заводят поток излучения от источника 10, например светодиода, в световод 9. В этом положении зазор между остряком и магнитопроводом с магнитом минимален и величина магнитного потока у торца трубки 5 чувствительного элемента значительна, поэтому магнитная жидкость 6 будет находиться в верхней части трубки, притягиваясь к магнитопроводу 4 (фиг. 1). Заметим, что в прижатом к рамному рельсу 2 состоянии остряка 1 указанный зазор будет максимален, и магнитная жидкость 6 будет находиться в нижней части трубки 5, обнажая сердцевину 7, с которой на участке L удалена оболочка 8. Удаление оболочки вызывает контакт поверхности сердцевины 7 с окружающей ее в трубке 5 средой. Закрывание сердцевины жидкостью уменьшает рассеяние идущего по световоду 9 потока излучения, а открывание - увеличивает рассеяние через разреженный в трубке воздух (вакуум). Причем рассеяние происходит тем интенсивней, чем больше разность в показаниях преломления сердцевины 7 и окружающей среды (см., например, Унгер Х.Г. Планарные и волоконные оптические световоды. - М.: Мир, 1980). Основное затухание происходит на участке L, при закрывании (заливании, погружении в жидкость) которого жидкостью 6 на величину H при ее перемещении, на выходе световода поток может быть найден по формуле
0
в
в
ж
Ф=Фexp(-αL)exp[H(α-α)],
0
ж
в
где Ф, Ф - соответственно поток на выходе и входе световода; α, α - соответственно коэффициент затухания в жидкости и в воздухе (вакууме).
Выкрашивание материала на рабочем участке остряка 1 или его излом приведут к увеличению зазора между последним и магнитом 3, что вызовет уменьшение магнитного потока и перемещение магнитной жидкости 6 под действием силы гравитации вниз. Рассеяние потока излучения увеличится, что повлечет изменение электрического сигнала на выходе фотоприемника 11, например фотодиода. Полученный сигнал усиливается усилителем 12 и поступает на преобразователь 13 аналогового сигнала в логический, т.е., тем самым, сигнал на выходе фотоприемника трансформируется в логический, свидетельствующий о нарушении формы рабочей поверхности остряка. Аналогичный сигнал будет сформирован и в случае, если остряк будет изогнут (деформирован) по какой-либо причине. Заметим, что если после срабатывания датчика выкрашивание материала будет признано допустимым, то необходимо придвинуть магнит 3 ближе к выкрошенному участку, для чего его нужно сделать при необходимости подвижным (регулируемым).
Указанный логический сигнал можно также использовать для контроля положения отведенного остряка. Если форма остряка не нарушена, и он отводится на нужное расстояние от рамного рельса, то рассеяние потока в чувствительном элементе будет незначительным, а это будет свидетельствовать об исправной работе остряка стрелочного перевода. Аналогичный датчик должен быть установлен и у другого остряка.
Для увеличения длины контролируемой поверхности вдоль остряка необходимо установить несколько датчиков (линейку), соединив их оптически последовательно. Если очищенную сердцевину 7 световода уложить петлей (или несколькими петлями), то чувствительность такого элемента возрастет (фиг. 2).
Заметим, что в процессе прижима остряка 1 к рамному рельсу 2 сигнал датчика будет изменяться, что можно использовать для проверки его работоспособности.
Внедрение изобретения позволит создать простое устройство для дистанционного контроля формы остряка стрелочного перевода.