РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ УНОСА ЩЕБЕНКИ
RAIL VEHICLE WITH CHIPPING LOSS DETECTION

Изобретение относится к рельсовому транспортному средству с основанием пола, которое при работе рельсового транспортного средства на покрытом щебенкой полотне рельсового пути подвергается уносу щебенки.
Рельсовые транспортные средства при движении на покрытом щебенкой полотне могут вызывать унос щебенки. Более конкретно, при этом из-за сил, вызванных потоком воздуха при буксировании, или из-за выпадения снежных скоплений зимой из щебеночного балласта уносятся камни. Эти щебеночные камни при достаточной высоте подъема могут попадать в первую очередь на основание пола рельсового транспортного средства и вызывать при попадании на основание пола и обращенные книзу части транспортного средства их повреждение. Так как удары щебеночных камней, как правило, приходятся только на нижнюю часть рельсового транспортного средства, они не заметны машинисту поезда.
Исходя из этого задачей изобретения является усовершенствовать рельсовое транспортное средство вышеуказанного типа таким образом, что возникающий унос щебенки при движении рельсового транспортного средства может быть принят во внимание.
Эта задача в рельсовом транспортном средстве вышеуказанного типа решатся тем, что основание пола оснащается, по меньшей мере, одним акустическим приемником сигнала, который акустически обнаруживает попадающие на основание пола щебеночные камни; предусмотрено устройство обработки сигналов, на которое подается сигнал с, по меньшей мере, одного акустического приемника сигналов и которое обрабатывает сигнал таким образом, что формируется сигнал уноса щебенки, который воспроизводит нагрузку основания пола щебеночными камнями, и сигнал уноса щебенки с устройства обработки сигналов вводится в процесс функционирования рельсового транспортного средства.
Определение возникающего уноса щебенки происходит, таким образом, с помощью, по меньшей мере, одного акустического приемника сигналов, так что при попадании щебеночного камня на основание пола рельсового транспортного средства определяются выработанные при этом звуковые волны. Максимумы интенсивности сигнала с, по меньшей мере, одного акустического приемника сигналов для определенных частотных диапазонов могут затем рассматриваться как характерные для попадания щебеночного камня на основание пола.
Под основанием пола рельсового транспортного средства в последующем описании понимается любой компонент на одной стороне основания рельсового транспортного средства. Частично основание пола, таким образом, образовано расположенными под полом компонентами, такими как электрические агрегаты или механизмы ходовой части, которые также должны защищаться от уноса щебенки.
Устройство обработки сигналов служит для оценки сигнала, генерированного приемником сигналов, а именно, таким образом, чтобы сигнал воспроизводил нагружение основания пола щебеночными камнями.
Предпочтительным образом устройство обработки сигналов обрабатывает сигнал с, по меньшей мере, одного акустического приемника сигналов таким образом, что оно распознает отдельные удары щебеночных камней, подсчитывает удары щебеночных камней и вводит полученное число ударов щебеночных камней в единицу времени в сигнал уноса щебенки. Таким образом, сигнал уноса щебенки может сигнализировать о частоте ударов щебеночных камней.
Устройство обработки сигналов может оценивать сигнал уноса щебенки в отношении превышения предварительно определенного порога безопасности и при превышении порога безопасности выдавать предупредительный сигнал. Порог безопасности может быть при этом настроен таким образом, чтобы снижение скорости транспортного средства из-за возникающего уноса щебенки проявлялось как соразмерное. Предупредительный сигнал может затем преобразовываться машинистом рельсового транспортного средства таким образом, чтобы скорость транспортного средства снижалась на величину, при которой унос щебенки в достаточной степени снижается.
Предупредительный сигнал может, кроме того, направляться в центральный блок управления поездом, который, соответственно, автоматически вызывает снижение скорости, или на пульт управления на стороне инфраструктуры. Сигнализация на пульт управления может в таком случае осуществляться посредством беспроводного коммуникационного соединения от рельсового транспортного средства на удаленный пульт управления.
Для сокращения сигнала от, по меньшей мере, одного приемника сигналов до уровня существенных сигнальных составляющих для определения ударов щебеночного камня предпочтительным является то, что он содержит электронные компоненты для выполнения полосовой фильтрации, формирования квадратичного сигнала и скользящего суммирования.
Эффективная обработка данных реализуется в том случае, когда обработка сигналов является цифровой и осуществляется посредством взятия выборок сигнала с приемника сигналов в процессоре сигналов.
Число попадающих на основание пола щебеночных камней может подсчитываться как приходящееся на один или более предварительно определенных интервалов. Эти временные интервалы следует выбирать таким образом, чтобы получался репрезентативный вывод о нагружении ударом щебеночного камня основания пола.
Также возможно, что отдельные зарегистрированные удары щебеночных камней акустически регистрируются посредством предупредительного сигнала. В этом случае, например, у машиниста поезда создается наглядное акустическое представление о ситуации с уносом щебенки для основания пола рельсового транспортного средства.
Сигнал уноса щебенки может также регистрироваться оптически, что обеспечивает более высокую наглядность, например, для машиниста поезда.
Для калибровки устройства обработки сигналов или для самотестирования системы является предпочтительным, если в зоне, по меньшей мере, одного акустического приемника сигналов расположен датчик сигналов, который выполнен с возможностью формирования шума щебеночного камня, попадающего на основание пола. На основе этого устройство обработки сигналов, особенно его электронные компоненты, такие как предназначенные для полосовой фильтрации, выполнены таким образом, что ненужные сигнальные составляющие, которые не связаны с ударом щебеночного камня, могут подавляться эффективным образом.
По меньшей мере, один приемник сигнала может быть образован звуковым микрофоном, который, в необходимом случае, сам должен быть защищен от ударов щебеночных камней.
Предпочтительным образом множество приемников звука размещены распределенным образом по основанию пола рельсового транспортного средства и соединены с устройством обработки сигналов, которое обрабатывает множество сигналов от приемников сигналов. В этой форме выполнения изобретения сигнал уноса щебенки формируется на основе множества сигналов различных приемников сигналов.
Приемник сигналов может представлять собой датчик ускорения, связанный с конструкцией рельсового транспортного средства.
Представленные формы выполнения изобретения обеспечивают преимущество, заключающееся в том, что, например, для машиниста поезда на пульт управления или в блок управления поездом предоставляется информация об ударах, наносимых щебеночными камнями. На основе этой информации, например, в зимнее время, при наличии слоев снега, может осуществляться временное снижение скорости и, тем самым, предотвращение последующего нанесения ущерба. По сравнению с альтернативными общепринятыми профилактическими снижениями скорости при наличии слоев снега, обычно предпринимаемыми в таких ситуациях, необходимые ограничения режима работы рельсового транспортного средства могут, таким образом, заметно сокращаться. Снижение скорости должно, например, осуществляться только тогда, когда устанавливается действительно слишком интенсивный унос щебня с помощью представленного устройства.
Другая возможность применения изобретения состоит именно для высокоскоростных поездов в том, чтобы устанавливать участки пути со значительной тенденцией к уносу щебенки. В отдельных случаях может предприниматься снижение допустимой скорости движения до тех пор, пока соответствующий участок пути вновь не будет приведен в надлежащее работоспособное состояние.
Примеры выполнения изобретения описаны ниже со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:
Фиг.1 - схематичное представление полного устройства для определения и сигнализации уноса щебенки для рельсового транспортного средства и
Фиг.2 - схематичное представление области поворотной тележки рельсового транспортного средства.
Как следует из фиг.1, все устройство для определения и сигнализации об уносе щебенки для рельсового транспортного средства в данном примере выполнения содержит четыре акустических приемника 1, 2, 3, 4 сигнала, выполненных как звуковые микрофоны. Первый приемник 1 сигнала расположен в зоне поворотной тележки D в области основания пола. Приемники 2, 3 сигнала находятся на внешней стороне области основания пола или над основанием пола, которое особенно подвергается воздействию уноса щебенки. Четвертый приемник 4 сигнала размещен непосредственно рядом с зоной поворотной тележки на нижней стороне рельсового транспортного средства.
Каждый из акустических приемников 1, 2, 3, 4 сигнала определяет звуковые волны из соответствующей зоны обнаружения. При возникающем уносе щебенки отдельные щебеночные камни, которые потоком воздуха при буксировании или из-за выпадения снежных скоплений зимой отбрасываются на большую высоту, при попадании на основание U пола вызывают звуковые волны, которые обнаруживаются приемниками 1, 2, 3, 4 сигнала и преобразуются в электрические сигналы S1, S2, S3, S4. В особенно простой форме выполнения может предусматриваться только один приемник сигнала, который, разумеется, в таком случае имеет ограниченную область обнаружения попадания щебеночных камней.
Четыре сигнала S1, …, S4 подаются на устройство 5 обработки сигналов, которое содержит электронные компоненты для полосовой фильтрации, формирования квадратичного сигнала и скользящего суммирования. Устройство 5 обработки сигналов работает в цифровом режиме и берет выборки отдельных сигналов S1,…, S4 с помощью процессора сигналов.
Для калибровки устройства обработки сигналов или для самотестирования служит датчик 7 сигналов (см. фиг.2), который выполнен с возможностью излучения акустических сигналов, которые имитируют попадание щебеночных камней на основание U пола. Таким способом устройство 5 обработки сигналов может настраиваться так, чтобы могла осуществляться адекватная фильтрация сигналов S1,…, S4. Благодаря этому обеспечивается надежное распознавание попадающих щебеночных камней при подавлении помеховых сигналов.
Устройство 5 обработки сигналов генерирует из сигналов S1, …, S4 сигнал S5 уноса щебенки следующим образом. Для отдельных сигналов S1,…, S4, в течение одного или более предварительно заданных временных интервалов подсчитывается число распознанных попаданий щебеночных камней. Сигнал S5 уноса щебенки воспроизводит, таким образом, частоту попадания щебеночных камней и, тем самым, меру нагружения уносом щебенки основания пола транспортного средства.
В качестве альтернативы, устройство 5 обработки сигналов по своей функции может быть ограничено таким образом, что для отдельных сигналов S1, …, S4 проводится только одно обнаружение попадания щебеночного камня. В этом случае для сигнала S5 уноса щебенки характерным является то, что он представляет суперпозицию четырех сигналов, которые, соответственно, воспроизводят удары щебеночных камней по основанию пола как функцию времени.
Сигнал S5 уноса щебенки подается на устройство 6 контроля, которое может быть расположено в зоне нахождения машиниста рельсового транспортного средства. В этом случае машинисту в информационных целях может выдаваться акустическая или оптическая индикация сигнала S5 уноса щебенки. Он может в таком случае реагировать на повышенный унос щебенки, например, снижением скорости рельсового транспортного средства.
В качестве альтернативы этому, устройство 6 контроля может также представлять собой компонент центральной системы управления поездом, которая автоматически вводит снижение скорости рельсового транспортного средства при слишком высоком уносе щебенки. В качестве другой альтернативы, также возможно, что сигнал S5 уноса щебенки передается на удаленно расположенный центр управления, на котором также размещено устройство 6 контроля. Это может осуществляться, например, с помощью беспроводного коммуникационного соединения между рельсовым транспортным средством и центром управления.
Устройство 5 обработки сигналов может быть выполнено таким образом, чтобы при превышении предварительно определенного уровня сигнала для сигнала S5 уноса щебенки, если он соотносится с временными интервалами, выдавать предупредительный сигнал S6 на устройство 6 контроля. Уровень сигнала следует тогда выбирать таким образом, чтобы его превышение вызывало снижение скорости. Также возможно, что определяется нижний порог сигнала, при котором может происходить повышение скорости рельсового транспортного средства, ввиду того что обнаруженный перед этим унос щебенки больше не обнаруживается.