Путеизмерительный шаблон

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Данная полезная модель относится к области технического обслуживания железнодорожных путей, в частности, к контролю и измерению параметров железнодорожного пути при его эксплуатации и ремонте.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для обеспечения безопасности на железной дороге необходимо следить за состоянием железнодорожного пути, по которому перемещаются железнодорожные средства передвижения. Для измерения отклонений различных параметров железнодорожного пути, как правило, используются различные путевые шаблоны.
Из уровня техники известен переносной инструмент для измерения параметров железнодорожной колеи – ПШ-1520П. Путевые шаблоны ПШ-1520П предназначены для измерения таких параметров железнодорожного пути как ширина колеи и относительное возвышение рельсов (уровень). Известный шаблон состоит из следующих основных устройств, смонтированных на корпусе, прессованном из алюминиевого сплава. Одним из основных устройств является устройство измерения ширины колеи, которое состоит из неподвижного и подвижного упоров, электрически изолированных от корпуса. Подвижный упор соединен с рычагом и ручкой посредством тяги, размещенной внутри корпуса. На тяге закреплен указатель (стрелка), взаимодействующий со шкалой, закрепленной на корпусе. Другое основное устройство - устройство измерения относительного возвышения рельсов (уровень), содержит скобу, внутри которой шарнирно закреплен подпружиненный корпус. Внутри корпуса также закреплена пузырьковая ампула. На другом конце корпуса закреплен палец, опирающийся на спираль улитки. На улитку надет лимб со 160-ю делениями, соответствующими возвышению рельсов. Устройство измерения расстояния контррельс-усовик (1435 мм) содержит вторую стрелку, закрепленную на тяге, взаимодействующую со шкалой, закрепленной на корпусе шаблона. Так как размер 1435 мм относится к категории охватывающих, то измерение его производят при рычаге, нажатом до контакта с упорами ширины колеи в контррельс и усовик. Однако шаблоны ПШ-1520П не содержат никаких электронных блоков для автоматического фиксирования измеренных параметров и передачи цифровых данных, включающих эти измеренные параметры, в сторонние системы для дальнейшего учета и обработки. Как указано выше, данные шаблоны снабжены различными шкалами и указателями для считывания измеренных параметров вручную, что увеличивает возможность допущения ошибки в силу человеческого фактора, потери записанных результатов, а также требует больших затрат времени на проведение измерений и запись результатов.
Из уровня техники также известен путевой шаблон АПШ-3 для измерения длины и горизонтального отклонения двух плоских поверхностей. АПШ-3 состоит из металлического конструктива в виде алюминиевой штанги, снабженной ручкой, на котором закреплены датчик линейного перемещения, инклинометр и контейнер с электронным блоком. Принцип действия данного шаблона основан на получении информации от датчиков, измеряющих параметры в виде аналоговых электрических сигналов, предварительного преобразования их в цифровые величины и обработки полученных данных с помощью специализированного программного обеспечения с выдачей информации на соответствующий индикатор.
Однако данный шаблон имеет ограниченные эксплуатационные возможности по сравнению с шаблоном ПШ-1520П. Кроме того, шаблон АПШ-3, как и шаблон ПШ-1520П, не содержит GPS-модуль для определения координат нахождения шаблона во время проведения измерений. Экран данного шаблона, на котором отображается информация, расположен на корпусе вдоль самого корпуса (параллельно железнодорожному пути, экраном вверх), что приводит к затрудненной визуализации экрана из-за бликов от естественного света или источников уличного освещения и пр.
В качестве прототипа настоящего решения рассматривается путевой шаблон, раскрытый в публикации CN 205347907 U («Take GPS positioning function's digital display gaging rule»), который дополнительно содержит GPS-модуль, обеспечивающий возможность определения координат нахождения путевого шаблона. GPS-модуль данного шаблона непрерывно получает информацию относительно координат местоположения путевого шаблона и передает их на микропроцессор путевого шаблона, который записывает эту информацию или передает ее в соответствующую сеть. Кроме того, данный известный путевой шаблон снабжен электронным дисплеем для отображения данных измерений.
Недостатком данного известного шаблона является то, что указанный GPS-модуль расположен в корпусе шаблона, который не является радиопрозрачным. Для приведения его в рабочее состояние данный модуль должен быть извлечен из корпуса таким образом, чтобы он находился в свободном пространстве, иначе он экранируется корпусом шаблона. Кроме того, расположение кнопок включения и управления на корпусе шаблона таково, что эксплуатация шаблона с помощью только одной руки не представляется возможным. Кнопки включения и управления процессом измерения расположены на штанге шаблона, таким образом, одной рукой необходимо удерживать шаблон рукояткой и оперировать подвижным элементом рукоятки, а второй – нажимать кнопки управления процессом измерения. В качестве дополнительного недостатка можно отметить расположение экрана на корпусе вдоль самого корпуса (параллельно железнодорожному пути, экраном вверх), что приводит к затрудненной визуализации экрана из-за бликов от естественного света или источников уличного освещения и пр.
Задачей настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей путеизмерительных шаблонов. В частности, настоящее решение направлено на обеспечение путеизмерительного шаблона со следующими преимуществами по сравнению с известными решениями:
- повышенная эргономичность, которая обеспечивается за счет возможности эксплуатации путевого шаблона одной рукой;
- устранение проблемы бликования экрана дисплея;
- одновременная фиксация в блоке памяти шаблона таких параметров как результаты измерений, время проведения измерений и географические координаты нахождения путевого шаблона при проведении измерений;
-  автоматическое выявление аварийных отклонений измеренных параметров с подачей светового и/или звукового сигналов оповещения;
- возможность автоматической передачи в режиме реального времени информации о проведенных измерениях на удаленные внешние системы.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Указанная задача решается посредством путеизмерительного шаблона, который содержит корпус; рукоятку с поводком тяги, неподвижный угловой упор и подвижный угловой упор, смонтированные на корпусе, причем подвижный угловой упор соединен с поводком тяги; пульт управления, выполненный с возможностью формирования команд управления, закрепленный на упомянутой рукоятке и содержащий дисплей, расположенный под наклоном относительно поверхности корпуса; электронный датчик линейного перемещения, соединенный с подвижным угловым упором и выполненный с возможностью фиксации линейных параметров железнодорожной колеи, измеренных с помощью подвижного углового упора, управляемого рукояткой через тягу, в ответ на команду управления, принятую от пульта управления; электронный блок, закрепленный на поверхности корпуса и содержащий электронный датчик угла наклона, выполненный с возможностью фиксации относительного возвышения рельсов, и блок обработки информации, выполненный с возможностью приема данных от электронного датчика линейного перемещения и электронного датчика угла наклона и сравнения принятых данных с заданными паспортными характеристиками колеи; и радиотехнический блок в радиопрозрачном корпусе, закрепленный на упомянутом электронном блоке и содержащий модуль системы глобального позиционирования, выполненный с возможностью получения координат нахождения путеизмерительного шаблона при проведении измерений и момента времени проведения измерений,
причем блок обработки информации дополнительно выполнен с возможностью получения данных от модуля системы глобального позиционирования и привязки упомянутых координат нахождения и момента времени к принятым данным,
причем радиотехнический блок дополнительно содержит модуль беспроводной передачи данных, выполненный с возможностью передачи принятых данных на внешние системы.
Линейные параметры железнодорожной колеи, фиксируемые электронным датчиком линейного перемещения, включают в себя ширину колеи, расстояние между рабочими гранями сердечника и контррельса, расстояние между рабочими гранями усовика и контррельса и боковой износ рельса.
Модуль беспроводной передачи данных согласно варианту осуществления настоящей полезной модели содержит модуль мобильной сотовой связи (GSM) и приемопередатчик стандарта Bluetooth.
Опционально, блок обработки информации выполнен с возможностью формирования сигналов оповещения о выявленном отклонении, если в результате сравнения принятых данных с заданными паспортными характеристиками колеи выявлено отклонение принятых данных от заданных паспортных характеристик колеи, превышающее допустимое пороговое отклонение.
Дисплей согласно варианту осуществления настоящей полезной модели выполнен с возможностью отображения принятых данных и отображения меню управления для задания команды управления оператором.
Электронный блок путеизмерительного шаблона согласно варианту осуществления настоящей полезной модели дополнительно содержит блок хранения информации, выполненный с возможностью приема и хранения данных от блока обработки информации.
Настоящая полезная модель обеспечивает повышенную эргономичность за счет расположения пульта управления на верхней части рукоятки шаблона, так как такое расположение позволяет оператору производить измерения одной рукой, удерживая шаблон кистью руки, а большим пальцем той же руки нажимая на выбранную кнопку на пульте управления. Кроме того, дисплей пульта управления настоящей полезной модели расположен под углом в 45˚ к поверхности путевого шаблона, что улучшает визуализацию отображаемой на дисплее информации, поскольку он находится перпендикулярно оси зрения оператора, а также за счет снижения бликования экрана дисплея от естественного света и от источников уличного освещения. Кроме того, блок GSM согласно настоящей полезной модели находится в радиопрозрачном корпусе, расположенном на корпусе шаблона; этот блок автоматически включается в функциональную деятельность путеизмерительного шаблона.
Технический результат, достигаемый посредством использования настоящей полезной модели, заключается в реализации назначения путеизмерительного шаблона.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие признаки и преимущества настоящей полезной модели станут очевидны после прочтения нижеследующего описания и просмотра сопроводительных чертежей, на которых:
Фиг.1 представляет собой структурную схему вида сбоку путеизмерительного шаблона;
Фиг.2 представляет собой структурную схему вида сверху путеизмерительного шаблона;
Фиг. 3 представляет собой структурную схему узла тяги путеизмерительного шаблона.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Заявленная полезная модель описывается в дальнейшем более подробно со ссылкой на чертежи. Заявленный путеизмерительный шаблон относится к группе перемещаемых нестационарных изделий, не работающих в движении и предназначенных для манипулирования и перемещения людьми – операторами. Фиг.1 и Фиг.2 представляют собой структурную схему вида сбоку и вида сверху заявленного путеизмерительного шаблона, соответственно. На корпусе 1 путеизмерительного шаблона смонтированы рукоятка 2 с поводком тяги, на которой крепится пульт управления 3, радиотехнический блок 4, электронный блок 5, электронный датчик 6 линейного перемещения, кронштейн 7 крепления электронного датчика 6 линейного перемещения, неподвижный угловой упор 8 и подвижный угловой упор 9, причем упоры 8, 9 смонтированы на противоположных концах корпуса и при эксплуатации шаблона они контактируют с рельсами.
Устройство измерения ширины колеи заявленного путеизмерительного шаблона состоит из неподвижного углового упора 8 и подвижного углового упора 9, электрически изолированных от корпуса 1, а также электронного датчика 6 линейного перемещения. Подвижный угловой упор 9 соединен с поводком тяги рукоятки 2 шаблона посредством подпружиненной тяги 10, размещенной внутри корпуса 1. Электронный датчик 6 линейного перемещения, укрепленный на корпусе 1 шаблона с помощью кронштейна 7, соединен с подвижным угловым упором 9 через дополнительный упор 11 с помощью штока 12, что подробнее раскрывается ниже. Электронный датчик 6 линейного перемещения измеряет перемещения подвижного углового упора 9, что позволяет получать информацию об измеряемых линейных параметрах в цифровом виде. Информация, полученная от электронного датчика 6 линейного перемещения, поступает в электронный блок 5.
Электронный блок 5, представляющий собой многофункциональную интегральную микросхему, расположен на верхней поверхности корпуса 1 шаблона и включает в себя блок хранения информации, в частности, блок памяти, и блок обработки информации, в частности, микропроцессор. В составе электронного блока 5 также имеется электронный датчик угла наклона (инклинометр), измеряющий относительное возвышение рельсов.
На верхней плоскости электронного блока 5 закреплен радиотехнический блок 4, содержащий модуль системы глобального позиционирования (GPS/ГЛОНАСС) и модуль беспроводной передачи данных, причем корпус радиотехнического блока 4 выполнен из радиопрозрачного материала. Радиотехнический блок 4 помещен в радиопрозрачный корпус с целью исключения экранирования радиотехнических средств связи.  Модуль GPS/ГЛОНАСС определяет время и географические координаты нахождения путеизмерительного шаблона известными способами.
Модуль беспроводной передачи данных включает в себя модуль мобильной сотовой связи (GSM) и приемопередатчик стандарта Bluetooth. Модуль GSM и приемопередатчик стандарта Bluetooth обеспечивают возможность осуществления беспроводной передачи данных на внешние системы, как описано ниже.
Блок обработки информации электронного блока 5 обрабатывает информацию о линейном перемещении подвижного упора 9 (линейные параметры железнодорожной колеи), получаемую от электронного датчика 6 линейного перемещения, информацию об относительном возвышении рельсов, получаемую от электронного датчика угла наклона (инклинометра), и информацию о географических координатах местонахождения шаблона и текущем моменте времени, получаемую от модуля GPS/ГЛОНАСС, расположенного в радиотехническом блоке 4.  Таким образом, блок обработки информации электронного блока 5 фиксирует результаты измерений, полученных от электронных датчиков, координаты нахождения путеизмерительного шаблона во время проведения этих измерений, а также сведения об операторе, заранее внесенные в блок хранения электронного блока 5, привязывает все зафиксированные данные к времени измерения, сравнивает результаты измерений с заранее сохраненными в блоке хранения информации электронного блока 5 паспортными характеристиками колеи. Кроме того, при превышении измеренными данными заранее заданных допустимых пороговых отклонений от паспортных характеристик колеи, хранящихся в блоке хранения информации электронного блока 5, блок обработки информации электронного блока 5 формирует звуковой и/или визуальный сигналы оповещения оператора и формирует отчет по выбранной установленной форме об измерениях, причем отчет сохраняется в блоке хранения информации электронного блока 5. Модуль GSM обеспечивает возможность автоматической передачи в режиме реального времени результатов измерений и/или сформированного отчета на внешние системы, например, на сервер Единой Корпоративной Автоматической Системы Управления Инфраструктурой (ЕК АСУИ) ОАО «РЖД».
Приемопередатчик стандарта Bluetooth, расположенный в радиотехническом блоке 4,  выполнен с возможностью обеспечения устойчивой беспроводной связи с внешними устройствами, находящимися на расстоянии до 10 метров и обладающими соответствующими приемопередатчиками стандарта Bluetooth (например, с соответствующими смартфонами).
Пульт 3 управления путеизмерительного шаблона расположен на верхней части рукоятки 2 и содержит три кнопки управления процессом измерения, дисплей и аккумулятор. Центральная кнопка предназначена для включения и выключения электронного оборудования шаблона при ее длительном нажатии и для совершения выбранной операции при ее кратковременном нажатии, например, для измерения выбранного параметра. Две другие кнопки предназначены для перемещения вверх и вниз по хранящемуся в блоке хранения информации меню для выбора конкретной операции (измерения, просмотра данных и т.д.). При выборе того или иного пункта меню оператором с помощью обозначенных кнопок, формируется команда управления, которая передается на соответствующий блок для совершения выбранной операции. В частности, командой управления может быть команда измерить ширину колеи, команда отобразить отчет о проведенных измерениях, команда передать отчет на внешнюю систему, например, сервер Единой Корпоративной Автоматической Системы Управления Инфраструктурой (ЕК АСУИ) ОАО «РЖД» или на смартфон оператора, и т.п.  Расположение пульта 3 управления на верхней части рукоятки 2 шаблона позволяет оператору производить измерения одной рукой, удерживая шаблон кистью руки, а большим пальцем той же руки нажимая на выбранную кнопку на пульте 3 управления, что повышает эргономичность использования путеизмерительного шаблона.
Дисплей пульта 3 управления отображает вышеупомянутое меню и информацию, соответствующую выбранному в меню пункту. Дисплей пульта управления расположен  приблизительно под углом в 45˚ к поверхности путеизмерительного шаблона, что улучшает визуализацию отображаемой на экране дисплея информации, поскольку он находится приблизительно  перпендикулярно оси зрения оператора. Кроме того, такое расположение дисплея снижает бликование экрана дисплея от естественного света (в частности, от солнца) и от источников уличного освещения. Дисплей 3 пульта управления дополнительно может быть выполнен подвижно закрепленным на пульте 3 управления для корректировки угла наклона дисплея по отношению к поверхности путеизмерительного шаблона оператором для фиксации предпочтительного угла наклона с учетом индивидуальных особенностей оператора.
На Фиг. 3 отдельно изображен узел тяги путеизмерительного шаблона, описанного выше. Данный узел включает в себя угловой подвижной упор 9, тягу 10 и пружину 13, которая обеспечивает перемещение и поджатие упора 9 к рельсу. Узел тяги размещен внутри корпуса 1 путеизмерительного шаблона аналогично как в путевых шаблонах, указанных в разделе «Уровень техники». На подвижном угловом упоре 9 жестко закреплен дополнительный упор 11 для крепления штока 12, соединяющего электронный датчик 6 линейного перемещения с подвижным угловым упором 9.
С помощью подвижного углового упора 9, управляемого с помощью рукоятки 2 через подпружиненную тягу 10, и пульта 3 управления измеряются линейные параметры железнодорожной колеи. В частности, измеряться могут следующие линейный параметры железнодорожной колеи: ширина колеи, расстояние между рабочими гранями сердечника и контррельса, расстояние между рабочими гранями усовика и контррельса и боковой износ рельса. Электронный датчик 6 линейного перемещения, соединенный через шток 12 с подвижным угловым упором 9, фиксирует измеренные линейные величины. Эти данные в цифровом виде поступают в электронный блок 5, в частности, в блок обработки информации  электронного блока 5. Также в упомянутый блок обработки информации поступает информация об угле наклона корпуса шаблона (т.е. об относительном возвышении рельсов) от электронного датчика угла наклона и информация о географических координатах местонахождения шаблона и текущем моменте времени от модуля GPS/ГЛОНАСС. Блок обработки информации передает данные об измеренных параметрах железнодорожной колеи в блок хранения информации электронного блока 5 и обрабатывает эти данные с целью выявления превышения измеренными параметрами допустимых пороговых величин отклонения. В случае выявления указанного превышения блок обработки информации электронного блока 5 генерирует визуальный и/или звуковой сигналы оповещения оператора. Блок обработки информации также формирует по заданному формату отчет о проведённых измерениях. В то же время информация о проведённых измерениях и результатах их обработки поступает на дисплей пульта управления путеизмерительного шаблона для отображения оператору, а также, при необходимости, передается на внешние системы с помощью модуля GSM и приемопередатчика стандарта Bluetooth. Весь процесс измерений и отображения информации на экране дисплея управляется с помощью пульта 3 управления путеизмерительного шаблона путем нажатия соответствующих кнопок. Установка настоящего путеизмерительного шаблона на рельсы для последующей эксплуатации производится аналогично установке путевых шаблонов, указанных в разделе «Уровень техники». В частности, необходимо взять путеизмерительный шаблон за рукоятку 2, нажать на поводок тяги и установить шаблон упорами 8, 9 на обмеряемые рельсы параллельно шпалам, при этом сначала на один рельс ставится неподвижный угловой упор 8, а затем плавно отпускается поводок тяги, фиксируя подвижный угловой упор 9 на другом рельсе. Затем оператор с помощью пульта управления формирует соответствующие команды управления для предписания фиксации необходимых параметров, сравнения зафиксированных параметров с заданными паспортными характеристиками колеи и, при необходимости, передачи зафиксированных параметров и отчета о проведённых измерениях на внешние системы.
Использование описанного путеизмерительного шаблона обеспечивает расширение функциональных возможностей шаблона, а также обеспечивается повышение эргономичности при его использовании за счет наличия вышеописанных электронных блоков, модуля GPS, модифицированного расположения как дисплея, ориентированного приблизительно  перпендикулярно оси зрения оператора, так и самого блока управления, закрепленного на верхней части рукоятки 2 шаблона таким образом, что одной рукой оператор имеет возможность эксплуатировать и поводок тяги рукоятки 2, и кнопки управления пульта 3 управления.