ИЗМЕРИТЕЛЬ ИЗНОСА КОНТАКТНОГО ПРОВОДА РУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
[0001] Предложенная полезная модель относится к области контроля состояния проводной контактной сети (далее – КС) электрифицированных железных дорог, и более конкретно, к ручным приборам, предназначенным для измерения остаточной высоты и износа контактных проводов (далее – КП) электрифицированных железных дорог и городского электротранспорта.
Уровень техники
[0002] Для обеспечения безотказного функционирования сети железных дорог и городского электротранспорта необходимо постоянно контролировать рабочее состояние проводной контактной сети для детектирования отклонений от номинальных значений оцениваемых параметров контактной сети, что позволит своевременно спланировать и произвести необходимые работы по ремонту или замене износившихся или поврежденных участков контактной сети.
[0003] В отличие от других устройств электроснабжения контактная сеть не имеет резерва, поэтому к ее надёжности предъявляют повышенные требования, которые учитываются как при проектировании и монтаже КС, так и при осуществлении последующего ее технического обслуживания и ремонта. В частности, необходимо регулярно выполнять оценку состояния КС, для чего, как правило, используются вагоны-лаборатории, оснащённые средствами технической диагностики. Особенно это касается токоподводящего контактного провода, чрезмерный износ которого может привести к его обрыву с непредсказуемыми последствиями, т.к. КП является единственным проводом КС, осуществляющим непосредственный контакт с токоприёмниками (пантографами) электроподвижного состава в процессе токосъема. Поэтому целью диагностики контактной сети обычно в первую очередь является оценка состояния КП.
[0004] Однако, автоматизированные средства оценки состояния КП лишь фиксируют имеющиеся дефекты КП и не дают точной количественной оценки износа КП. Кроме того, упомянутые автоматизированные средства оценки состояния КП используются, в основном, на магистральных железнодорожных путях. На второстепенных участках железнодорожного сообщения, таких как незначительные по протяженности боковые пути, тупиковые участки пути, пути на конечных привокзальных территориях, пути сортировочных станций, подъездные пути в промышленных зонах и т.п., а также при контроле КС городского электротранспорта используется визуальный метод оценки состояния КС, сопровождающийся последующим измерением износа КП ручным способом, описанным ниже.
[0005] После обнаружения дефектов КП на это место высылается бригада обслуживания КС, в составе которой имеются два оператора, осуществляющие замеры поврежденного участка КП ручным способом. Один оператор поднимается на железнодорожный лейтер (передвижную по рельсам железнодорожного пути съемную изолирующую вышку) или на механизированную вышку, измеряет размеры изношенного участка КП с помощью ручных средств измерения, таких как штангенциркуль, микрометр, ультразвуковые высотомеры и т.п., и сообщает голосовым способом результаты измерений второму оператору, находящемуся на земле. Последний фиксирует полученные результаты измерений, а также местоположение точки измерения по её отстоянию от ближайшей опоры контактной сети. В дальнейшем данные о поврежденном участке контактной сети передаются в ремонтную службу, где анализируются и, в случае необходимости, высылается ремонтная бригада для замены дефектного участка КП.
[0006] Однако подобный способ измерения величины износа КП с использованием ручных инструментов и приборов обладает рядом существенных недостатков.
[0007] Во-первых, при использовании ручного измерительного инструмента даже в электронном исполнении для получения высокой точности измерения необходимо, чтобы измеритель располагался строго перпендикулярно продольной оси контактного провода, что трудно обеспечить в ручном режиме, поскольку одной рукой надо удерживать измерительный инструмент, а второй рукой вращать ручку перемещения подвижного штока микрометра или прижимать измерительную головку ультразвукового высотометра к КП, и при этом считывать показания измерителя.
[0008] Во-вторых, при необходимости провести измерения на протяженном участке КП в нескольких точках необходимо повторять данную операцию в каждой точке измерения, что увеличивает требуемое время проведения измерений.
[0009] В-третьих, при голосовой передачи результатов измерения одним оператором другому могут возникать ошибки, обусловленные человеческим фактором, а именно, ошибками восприятия информации «на слух», и как следствие, искажение или потеря части результатов проведённых измерений.
[0010] В-четвертых, привязка точки измерения к местности (определение расстояния до ближайшей опоры контактной сети) также не точна, поскольку осуществляется «на глазок».
[0011] В-пятых, на зрительную фиксацию результатов измерения существенное влияние оказывают погодные условия, в первую очередь, яркое слепящее солнце или, наоборот, сумерки, а также дождь, снег, сильный ветер.
[0012] Известен измеритель износа контактного провода ручной электронный, принятый в качестве наиболее близкого аналога и раскрытый в выпускной квалификационной работе бакалавра по теме «Носимый измеритель износа контактного провода» студента Захарова Д. В., опубл. 2016 г. Известное техническое решение содержит корпус с рукояткой, блок питания, измерительный блок, электронный блок и пульт управления. Измерительный блок включает в себя блок измерения высоты КП и блок измерения перемещения измерителя вдоль КП. Пульт управления содержит блок органов управления, выполненный в виде трёх кнопок, и дисплей. Электронный блок выполнен с возможностью сбора, обработки и передачи данных во внешние устройства и содержит АЦП, фильтр нижних частот, необходимый для снижения уровня низкочастотных помех, микроконтроллер и блок связи для передачи данных во внешние устройства, выполненный в виде модуля Bluetooth. Блок измерения высоты контактного провода выполнен в виде потенциометрического датчика линейного перемещения и содержит прижимной элемент и чувствительный элемент. Блок измерения перемещения выполнен на основе оптического датчика линейного перемещения, содержащего светодиодный излучатель с линзой, фотодиодный приемник с компараторами и оптический трафарет. Электронный блок соединён с блоком питания, блоком измерения высоты КП, блоком измерения перемещения. Блок питания соединён с пультом управления, блоком измерения высоты КП и блоком измерения перемещения.
[0013] Известное техническое решение обладает недостатками:
[0014] 1. Использование потенциометрического датчика линейного перемещения обуславливает значительный вес и габариты прибора, что может вызвать неудобство его использования, поскольку необходимо его многократно поднимать и опускать.
[0015] 2. Блок измерения перемещения выполнен на основе оптического датчика линейного перемещения, содержащего светодиодный излучатель с линзой, фотодиодный приемник с компараторами и оптический трафарет, закрепляемый на одной оси с измерительным роликом прибора. Использования оптического датчика линейного перемещения усложняет конструкцию и уменьшает технологичность прибора.
[0016] 3. Использование дополнительного оборудования, которое также усложняет конструкцию и уменьшает технологичность прибора. Такими устройствами, в частности, являются:
[0017] - фильтр нижних частот, выполненного на операционном усилителе (ОУ), для подавления наводки от КП промышленной частоты 50 Гц,
[0018] - аналого-цифровой преобразователь.
[0019] 4. Высокая стоимость компонентов, в частности, потенциометрического датчика линейного перемещения и оптического датчика линейного перемещения.
[0020] 5. В электронном блоке не реализована возможность непосредственного вычисления износа КП. Для вычисления износа КП требуется дополнительное оборудования для проведения расчётов.
[0021] Техническая проблема, заключается в необходимости создания измерителя износа контактного провода ручного электронного, обладающего простой конструкцией, простым и удобным в использовании, дешёвым, лёгким.
Раскрытие полезной модели
[0022] Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей измерителя износа контактного провода ручного электронного за счёт обеспечения расчёта износа контактного провода непосредственно самим прибором и сохранения в нём результатов измерения износа контактного провода.
[0023] Технический результат достигается за счёт того, что измеритель износа контактного провода ручной электронный содержит корпус, два опорных ролика, блок питания, пульт управления, электронный блок и измерительный блок, включающий в себя блок измерения высоты контактного провода и блок измерения перемещения, при этом блок питания соединён с пультом управления, измерительным блоком и электронным блоком, электронный блок соединён с пультом управления и измерительным блоком, а блок измерения перемещения содержит магнитную измерительную ленту и магнитную считывающую головку.
[0024] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что корпус снабжён рукояткой.
[0025] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что пульт управления содержит блок органов управления.
[0026] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что пульт управления содержит блок индикации.
[0027] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что электронный блок включает в себя блок обработки и хранения информации, выполненный с возможностью расчёта износа контактного провода и сохранения результатов износа контактного провода.
[0028] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что электронный блок содержит блок связи.
[0029] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что корпус блока связи выполнен из радиопрозрачного материала.
[0030] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что блок измерения высоты контактного провода содержит магнитную измерительную ленту и магнитную считывающую головку.
[0031] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что блок измерения высоты контактного провода содержит ролик.
Краткое описание чертежей
[0032] Вариант выполнения предложенного технического решения характеризуется чертежами, где на:
[0033] - Фиг. 1 представлена общая схема устройства,
[0034] - Фиг. 2 представлена функциональная структурная схема,
[0035] - Фиг. 3 схематично представлен внешний вид варианта выполнения предложенного технического решения (конструктивное исполнение),
[0036] - Фиг. 4 представлен вариант выполнения предложенного технического решения в положении для его размещения на КП,
[0037] - Фиг. 5 представлен вариант выполнения предложенного технического решения, размещённый на КП.
Осуществление полезной модели
[0038] На Фиг. 1 представлена общая схема структурная схема варианта выполнения измерителя 1 износа контактного провода ручного электронного (далее – измеритель 1). Измеритель 1 содержит блок 2 питания, пульт 3 управления, измерительный блок 4 и электронный блок 5.
[0039] На Фиг. 2 представлена функциональная структурная схема измерителя 1. Пульт 3 управления содержит блок 6 органов управления и блок 7 индикации, при этом блок 6 органов управления и блок 7 индикации соединены с блоком 2 питания. Измерительный блок 4 содержит блок 8 измерения высоты КП и блок 9 измерения перемещения, при этом блок 8 измерения высоты КП и блок 9 измерения перемещения соединены с блоком 2 питания. Электронный блок 5 содержит блок 10 связи и блок 11 обработки и хранения информации. Блок 11 обработки и хранения информации соединён с блоком 2 питания, блоком 6 органов управления, блоком 7 индикации, блоком 8 измерения высоты КП, блоком 9 измерения перемещения, блоком 10 связи. Блок 10 связи соединён с блоком 2 питания и через блок 11 обработки и хранения информации с блоком 6 органов управления и блоком 7 индикации.
[0040] На Фиг. 3 представлен внешний вид варианта осуществления измерителя 1. Измеритель 1 содержит корпус 12 с рукояткой 13, первый опорный ролик 14, второй опорный ролик 15, ось 16 для первого опорного ролика 14 и ось 17 для второго опорного ролика 15. Первый опорный ролик 14 размещён на оси 16 для первого опорного ролика 14 и выполнен с возможностью вращения вокруг оси 16 для первого опорного ролика 14. Второй опорный ролик 15 размещён на оси 17 для второго опорного ролика 15 и выполнен с возможностью вращения вокруг оси 17 для второго опорного ролика 15. Ось 16 для первого опорного ролика 14 выполнена неподвижной, ось 17 для второго опорного ролика 15 выполнена неподвижной, при этом ось 16 для первого опорного ролика 14 и ось 17 для второго опорного ролика 15 прикреплены к опоре, например, к корпусу 12, посредством, например, по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции.
[0041] Блок 8 измерения высоты КП содержит подпружиненный прижимной элемент и чувствительный элемент, выполненный с возможностью детектирования изменения положения подпружиненного прижимного элемента.
[0042] Подпружиненный прижимной элемент блока 8 измерения высоты КП включает в себя прижимной измерительный ролик 18, приводимый в контакт с поверхностью КП, и прижимной механизм (толкатель).
[0043] Прижимной механизм содержит подпружиненный двуплечий рычаг 19 и ось 20 для измерительного ролика 18. Подпружиненный двуплечий рычаг 19 (толкатель) соединён с опорой, например, с корпусом 12 измерителя 1, выполнен Г-образным, содержит первое плечо 21 и второе плечо 22, предназначен для обеспечения постоянного прижатия измерительного ролика 18 к КП и перемещения измерительного ролика 18. Ось 20 для измерительного ролика 18 расположена на первом плече 21 подпружиненного двуплечего рычага 19. Измерительный ролик 18 расположен на оси 20 для измерительного ролика и выполнен с возможностью вращения вокруг неё. Втрое плечо 22 подпружиненного двуплечего рычага 19 расположено рядом с рукояткой 13 таким образом, чтобы пользователь мог управлять прижимным механизмом кистью той руки, которой он удерживает рукоятку 11.
[0044] Чувствительный элемент блока 8 измерения высоты КП представляет собой магнитный датчик линейного перемещения, содержащий магнитную измерительную ленту (линейку) 23 и магнитную считывающую головку 24. Магнитная измерительная лента 23 чувствительного элемента блока 8 измерения высоты КП прикреплена к пластине (не показана), которая жёстко соединена с осью 20 для измерительного ролика 18 блока 9 измерения перемещения. Упомянутая пластина выполнена с возможностью перемещения совместно с осью 20 для измерительного ролика 18 блока 9 измерения перемещения. Магнитная измерительная лента 23 расположена вдоль линии перемещения оси 20 для измерительного ролика 18 блока 9 измерения перемещения и выполнена с возможностью перемещения вдоль этой линии вместе с измерительным роликом 18 блока 9 измерения перемещения. Магнитная считывающая головка 24 чувствительного элемента блока 8 измерения высоты КП жёстко закреплена на неподвижной опоре, например, корпусе 12 измерителя 1.
[0045] Блок 9 измерения перемещения предназначен для измерения перемещения измерителя 1 вдоль КП и содержит измерительный ролик 25 и чувствительный элемент, выполненный с возможностью детектирования кругового движения измерительного ролика 25 блока 9 измерения перемещения.
[0046] Измерительный ролик 25 блока 9 измерения перемещения закреплён на оси 17 для второго опорного ролика 15 таким образом, что вращения второго опорного ролика 15 и измерительного ролика 25 блока 9 измерения перемещения происходят одновременно и совместно. Измерительный ролик 25 блока 9 измерения перемещения расположен между вторым опорным роликом 15 и опорой оси 17 для второго опорного ролика 15.
[0047] Чувствительный элемент блока 9 измерения перемещения представляет собой магнитный датчик линейного перемещения, содержащий магнитную измерительную ленту 26 и магнитную считывающую головку 27. Магнитная измерительная лента 26 блока 9 измерения перемещения представляет собой диск с ферромагнитным слоем и жёстко закреплена на внешней боковой поверхности измерительного ролика 25 блока 9 измерения перемещения. Магнитная считывающая головка 27 блока 9 измерения перемещения жёстко закреплена на опоре, например, на корпусе 12 измерителя 1. Чувствительный элемент блока 9 измерения перемещения выполнен с возможностью фиксации показаний касательно изменения линейного положения второго опорного ролика 15 на КП относительно предыдущей точки измерения путём подсчёта количества импульсов, полученных от магнитного датчика линейного перемещения (от магнитной считывающей головки 27 блока 9 измерения перемещения) и их пересчета в линейные, например, метрические, единицы измерения.
[0048] Блок 10 связи (на Фиг. 3-5 не обозначен) выполнен в виде известного из уровня техники Bluetooth модуля (приёмопередатчик стандарта Bluetooth), например, BLE113. Bluetooth модуль выполнен с возможностью обеспечения устойчивой беспроводной связи с по меньшей мере одним внешним по отношению к измерителю 1 устройством (внешнем потребителем информации), находящимся на расстоянии до 10 метров и обладающим соответствующим по меньшей мере одним Bluetooth модулем (приёмопередатчиком стандарта Bluetooth), например, смартфоном. Блок 10 связи предпочтительно выполнен в радиопрозрачном корпусе для обеспечения устойчивой радиосвязи с внешними по отношения к измерителю 1 устройствами.
[0049] Блок 11 обработки и хранения информации предназначен для обработки данных, принятых от блока 8 измерения высоты КП и блока 9 измерения перемещения, и сохранения результатов измерения. Блок 11 обработки и хранения информации содержит по меньшей мере один известный из уровня техники машиночитаемый носитель и может быть реализован на основе по меньшей мере одного известного из уровня техники микропроцессора и по меньшей мере одного известного из уровня техники машиночитаемого носителя. Блок 11 обработки и хранения информации выполнен с возможностью:
[0050] - управления процессом измерения, приёма, обработки и хранения данных, принятых от блока 8 измерения высоты КП и блока 9 измерения перемещения;
[0051] - формирования управляющих сигналов и/или данных для других устройств измерителя 1, в частности, для блока 7 индикации, для блока 10 связи;
[0052] - формирование и запись данных, в частности, результатов измерения, на по меньшей мере один известный из уровня техники машиночитаемый носитель;
[0053] - хранения и изменения режимов работы измерителя 1 на по меньшей мере одном известном из уровня техники машиночитаемом носителе;
[0054] - вычисления по заданным алгоритмам величины износа КП по разности измеренного вертикального размера контактного провода и его стандартного размера;
[0055] - вычисления расстояния между точками последовательных измерений износа КП путём пересчёта числа импульсов, принятых от блока 9 измерения перемещений в линейный размер перемещения измерителя 1 вдоль КП.
[0056] - управление процессом измерения, работой датчиков заключается в поддержании различных режимов получения и фиксации (сохранения) результатов измерения.
[0057] Блок 6 органов управления содержит три кнопки 28, 29, 30 и соединён с блоком 2 питания и блоком 11 обработки и хранения информации. Блок 11 индикации представляет собой дисплей 31, выполненный с возможностью отображения графического меню измерителя 1, содержащего список (меню) режимов измерения измерителя 1 и их параметров, а также отображения результатов проведённых измерений, например, измерения высоты КП, вычисленного износа контактного провода, перемещения измерителя 1 вдоль КП. Первая кнопка 28 блока 6 органов управления является многофункциональной кнопкой: посредством её длительного нажатия осуществляют включение/выключение измерителя 1, а посредством кратковременного нажатия выполняется функция команды выполнения выбранной в меню операции измерения. Первая кнопка 28 блока 6 органов управления расположена рядом с рукояткой 13 таким образом, чтобы пользователь мог управлять ей, например, большим, пальцем, руки, которой он удерживает рукоятку 13, что обеспечивает простоту использования измерителя 1 и его эргономичность. Вторая кнопка 29, третья кнопка 30 и дисплей 31 расположены предпочтительно в верхней части измерителя 1, при этом вторая кнопка 29 и третья кнопка 30 блока 6 органов управления для удобства расположены в непосредственной близости к дисплею 31. Вторая кнопка 29 и третья кнопка 30 блока 6 органов управления предназначены для осуществления навигации по меню: посредством второй кнопки 29 осуществляют перемещение курсора по меню, а посредством третьей кнопки 30 осуществляют выбор элемента меню, на котором установлен курсор.
[0058] Ниже представлено функционирование и использование измерителя 1 со ссылками на Фиг. 1-5.
[0059] Процесс использования измерителя 1 условно разделён на несколько этапов: подготовительный, измерение износа КП и завершающий. На подготовительном этапе осуществляют действия, направленные на подготовку для начала измерения КП: размещение измерителя 1 на КП и установка режима измерения износа КП. На завершающем этапе осуществляют действия, направленные на снятие измерителя 1 с КП.
[0060] На Фиг. 4 представлен измеритель 1, переведённый в режим подготовки для размещения измерителя на КП. Для перевода в упомянутый режим пользователь располагает пальцы кисти, которая удерживает рукоятку 13 измерителя 1, на втором плече 22 подпружиненного двуплечего рычага 19. Под действием мускульного усилия пальцев подпружиненный двуплечий рычаг 19 начинает вращаться вокруг своей оси, создавая усилие в своей пружине, при этом второе плечо 22 подпружиненного двуплечего рычага 19 движется в направлении рукоятки 13, а первое плечо 21 подпружиненного двуплечего рычага 19 движется вниз, перемещая измерительный ролик 18 блока 8 измерения высоты КП. Расстояние между первым опорным роликом 14 и измерительным роликом 18 блока 8 измерения высоты КП увеличивается, и формируется пространство (зазор) для размещения внутри него КП. Очевидно, что упомянутое расстояние между первым опорным роликом 14 и измерительным роликом 18 блока 8 измерения высоты КП должно составлять не менее высоты КП.
[0061] На Фиг. 5 представлен измеритель 1, переведённый в режим начала проведения измерений. Для перевода в упомянутый режим пользователь позиционирует контактный провод вдоль продольной оси измерителя 1, располагая контактный провод 32 в пространстве между первым опорным роликом 14 и измерительным роликом 18 блока 8 измерения высоты КП и под вторым опорным роликом 15. Пользователь прекращает воздействие на второе плечо 22 подпружиненного двуплечего рычага 19. Пружина подпружиненного двуплечего рычага 19 под действием упругих сил стремится вернуть подпружиненный двуплечий рычаг 19 в исходное положение, при этом второе плечо 22 подпружиненного двуплечего рычага 19 движется в направлении от рукоятки 13. Первое плечо 21 подпружиненного двуплечего рычага 19 движется вверх, приводя в непосредственный контакт с поверхностью КП 32 первый опорный ролик 14 и измерительный ролик 18 блока 8 измерения высоты КП. В таком положении КП 32 зажат между первым опорным роликом 14 и измерительным роликом 18 блока 8 измерения высоты КП. Второй опорный ролик 15 приводится в контакт с поверхностью КП 32. Очевидно, что для обеспечения стабильного прижима измерительного ролика 18 блока 8 измерения высоты КП к поверхности КП 32 расстояние между первым опорным роликом 14 и измерительным роликом 18 блока 8 измерения высоты КП при пружине подпружиненного двуплечего рычага 19, находящейся в свободном состоянии (пружина не нагружена), меньше расстояния между первым опорным роликом 14 и измерительным роликом 18 блока 8 измерения высоты КП при пружине подпружиненного двуплечего рычага 19, находящейся в рабочем состоянии (пружина нагружена). Первый опорный ролик 14 и второй опорный ролик 15 примыкают к верхней поверхности КП 32, а измерительный ролик 18 блока 8 измерения высоты КП примыкает к нижней поверхности КП 32. Такое расположение опорных роликов 14, 15 и измерительного ролика 18 блока 8 измерения высоты КП позволяет разместить измеритель 1 строго перпендикулярно продольной оси контактного провода 32.
[0062] Включение измерителя и установку режимов его работы осуществляют до или после размещения измерителя 1 на КП. Длительным нажатием первой кнопки 28 блока 6 органов управления включают измеритель 1. Блок 2 питания подаёт питание на электронные устройства измерителя 1. Посредством второй кнопки 29 блока 6 органов управления осуществляют перемещение курсора по меню измерителя 1 для задания режима измерения измерителя 1. Посредством третьей кнопки 30 блока 6 органов управления осуществляют выбор элемента в меню – режима измерения. Активация заданного режима измерения происходит посредством кратковременного нажатия на первую кнопку 28 блока 6 органов управления.
[0063] Измеритель 1 выполнен с возможностью работы в режиме одиночного измерения и в режиме серии измерений. В режиме одиночного измерения измеритель 1 выполняет однократное измерение высоты КП в заданной точке. В режиме серии измерений измеритель 1 выполняет в автоматическом режиме последовательно серию одиночных измерений высоты КП и расстояние, пройденное измерителем 1 вдоль КП. Пользователь может задать параметры для проведения серии измерений, в частности, интервал измерения по расстоянию между точками измерения, количество измерений в одной серии и/или на заданной длине участка КП. В основе измерения износа КП лежит идея измерения перемещения подвижного элемента – измерительного ролика 18 – посредством датчика линейных перемещений, который в предложенном техническом решении реализован посредством упомянутого выше подпружиненного прижимного элемента и чувствительного элемента, представляющего собой магнитный датчик линейных перемещений.
[0064] Измерение высоты и износа КП 32 происходит следующим образом. Магнитная считывающая головка 24 блока 8 измерения высоты КП считывает от магнитной измерительной ленты 23 блока 8 измерения высоты КП данные о положении измерительного ролика 18 блока 8 измерения высоты КП и передаёт эти данные в блок 11 обработки и хранения информации. Блок 11 обработки и хранения информации по заданным алгоритмам рассчитывает высоту КП 32 и его износ.
[0065] Измерение перемещения измерителя вдоль КП 32 происходит следующим образом. При перемещении измерителя 1 вдоль КП 32 магнитная считывающая головка 27 блока 9 измерения перемещений считывает от магнитной измерительной ленты 26 последовательность импульсов и передаёт их в блок 11 обработки и хранения информации. Блок 11 обработки и хранения информации пересчитывает принятую последовательность импульсов в расстояние, например, в метрические единицы измерения.
[0066] После завершения режима измерений по меньшей мере один или каждый результат измерения высот КП 32 и/или износа КП 32 и/или расстояния, пройденного измерителем 1 вдоль КП 32, записываются на машиночитаемый носитель блока 11 обработки и хранения информации.
[0067] На завершающем этапе пользователь снимает измеритель 1 с КП 32. Для перевода в упомянутый режим пользователь располагает пальцы кисти, которая удерживает рукоятку 13 измерителя 1 на втором плече 22 подпружиненного двуплечего рычага 19. Под действием мускульного усилия пальцев подпружиненный двуплечий рычаг 19 начинает вращаться вокруг своей оси, создавая усилие в своей пружине, при этом второе плечо 22 подпружиненного двуплечего рычага 19 движется в направлении рукоятки 13, а первое плечо 21 подпружиненного двуплечего рычага 19 движется вниз, перемещая измерительный ролик 18 блока 8 измерения высоты КП. Расстояние между первым опорным роликом 14 и измерительным роликом 18 блока 8 измерения высоты КП увеличивается, и формируется пространство (зазор) для свободного снятия измерителя 1 с КП 32. Очевидно, что упомянутое расстояние между первым опорным роликом 14 и измерительным роликом 18 блока 8 измерения высоты КП должно составлять не менее высоты КП. Пользователь затем прекращает воздействие на второе плечо 22 подпружиненного двуплечего рычага 19. Пружина подпружиненного двуплечего рычага 19 под действием упругих сил стремится вернуть подпружиненный двуплечий рычаг 19 в исходное положение (см. Фиг. 3), при этом второе плечо 22 подпружиненного двуплечего рычага 19 движется в направлении от рукоятки 13. Первое плечо 21 подпружиненного двуплечего рычага 19 движется вверх.
[0068] После завершения измерения в по меньшей мере одной заданной точке результат по меньшей мере одного измерения высоты КП 32, износа КП 32 и расстояния, пройденного измерителем 1 вдоль КП 32, может быть также выведен на дисплей 31 и/или передан в блок 10 связи для передачи их во внешние устройства. Для этого блок 11 обработки и хранения информации формирует данные для соответствующего блока 7 или 10 и посылает их в соответствующий блок 7 или 10 измерителя 1. Очевидно, что по меньшей мере один результат измерения может быть отображён на дисплее 31 и/или передан в по меньшей мере одно внешнее устройство в автоматическом режиме или по команде от пользователя.
[0069] При заданном режиме одиночного измерения блок 11 обработки и хранения информации воспринимает информацию только от блока 8 измерения высоты КП о высоте КП 32 в данной точке измерения. В режиме серии измерений блок 11 обработки и хранения информации воспринимает информацию от блока 8 измерения высоты КП и блока 9 измерения перемещения о расстоянии между точками измерения данной серии, причём при заданном интервале расстояния между точками измерения блок 11 обработки и хранения информации считывает показания блока 8 измерения высоты КП о высоте КП 32 только в выбранных точках измерения. Блок 11 обработки и хранения информации анализирует данные от блока 9 измерения перемещения о расстоянии перемещения измерителя 1 и при равенстве величины перемещения заданному интервалу измерения считывает показания блока 8 измерения высоты КП. Кроме того, блок 11 обработки и хранения информации выполнен с возможностью контроля суммарной величины перемещения измерителя 1 и при достижении заданной серии измерения прекращает режим измерения.
[0070] Специалисту в данной области техники очевидно, что описанный выше вариант выполнения предложенного технического решения является одним из возможных вариантов выполнения предложенного технического решения. Специалисту в данной области техники очевидны иные варианты выполнения тех или иных признаков предложенного технического решения, не выходящие за рамки сущности и объёма прав. Описанные и раскрытые на чертежах варианты выполнения не следует рассматривать как определяющие объём правовой охраны полезной модели, который определяется только прилагаемой формулой полезной модели. Ниже представлены иные возможные варианты выполнения некоторых признаков измерителя 1.
[0071] Блок 2 питания представляет собой по меньшей мере один известный из уровня техники источник питания, предназначенный для снабжения электронных устройств измерителя электроэнергией по меньшей мере одним заданным напряжением. Для обеспечения удобства, надёжности и безопасности использования блок 2 питания в качестве основного источника питания использован по меньшей мере один известный из уровня техники автономный источник питания, например, батарея или аккумулятор. Компоненты блока 2 питания могут располагаться внутри корпуса 12 измерителя 1 или на его поверхности, в частности, в рукоятке 13 корпуса 12 измерителя может быть выполнен отсек, например, для по меньшей мере одного упомянутого автономного источника питания.
[0072] Корпус 12 может быть выполнен из по меньшей мере одного известного из уровня техники материала, иметь иную форму, конструкцию и размеры.
[0073] Рукоятка 13 может быть выполнена из по меньшей мере одного известного из уровня техники материала, смонтирована в любом месте корпуса 12, иметь иную форму, конструкцию и размеры. Рукоятка 13 может представлять собой часть корпуса 12 и отдельный элемент, прикрепляемый к другой части корпуса 12, например, по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операцией. Для удобства использования измерителя 1 рукоятка 13 корпуса 12 смонтирована в нижней части корпуса 12 и имеет эргономичную для пользователя форму. Рукоятка 13 может отсутствовать, если корпус 12 сконструирован для удержания предложенного технического решения кистью одной руки.
[0074] Пульт 3 управления представляет собой часть измерителя 1 и предназначен для обеспечения взаимодействия пользователя с измерителем 1. Пульт 3 управления может быть расположен на поверхности корпуса 12 или встроен в него.
[0075] Блок 6 органов управления содержит по меньшей мере одно известное из уровня техники устройство ввода. По меньшей мере одно устройство ввода может представлять собой, например, известную из уровня техники кнопку, известный из уровня техники переключатель, набор (сочетание) известных из уровня техники кнопок упорядоченного, в частности, клавиатуры, или неупорядоченного расположения, набора (сочетания) известных из уровня техники переключателей, по меньшей мере один известный из уровня техники тачскрин или сочетание таких устройств. По меньшей мере одна кнопка может представлять собой кнопку с фиксацией или без фиксации, с подсветкой или без неё. По меньшей мере один переключатель может представлять собой переключатель с подсветкой или без неё, с фиксацией или без неё, с или без колпачка и выполнен в виде ключ-выключателя, галетного переключателя, движкового переключателя, клавишного переключателя, тумблера, кнопочного переключателя, джойстика и т. п. Специалисту в данной области техники очевидно, что по меньшей мере один элемент блока 6 органов управления может выполнять по меньшей мере одну функцию. Например, функцию включения и/или выключения предложенного технического решения и функцию навигации по меню может быть выполнена посредством по меньшей мере двух отдельных устройств. Также очевидно, что по меньше мере одна кнопка может выполнять по меньшей мере две функции, при это выполнение той или иной функции может зависеть от количества и/или времени нажатия на кнопку.
[0076] Блок 7 индикации содержит по меньшей мере одно известное из уровня техники устройство вывода, предназначен для визуального представления данных и/или индикации работы предложенного технического решения. Блок 7 индикации может содержать по меньшей мере один известный из уровня техники дисплей, по меньшей мере одно известное из уровня техники устройство световой сигнализации, например, светодиод и/или лампу, по меньшей мере одно известное из уровня техники устройство звуковой сигнализации, например, излучатель звука, сирену, динамик, или их сочетания устройств.
[0077] Измерительный блок 4 содержит по меньшей мере одно средство для измерения по меньшей мере одного физического параметра для последующего вычисления износа КП. Но может содержать дополнительные блоки. Так измерительный блок 4 в описанном выше варианте выполнения содержит блок 9 измерения перемещения. Наличие блока 9 измерения перемещения расширяет функциональные возможности измерителя 1 и значительно упрощает проведение процесса измерения износа КП. Так измерение износа КП 32 может быть получено на заданном участке, например, через равные промежутки, без снятия измерителя 1 с КП 32. Кроме того, может быть получен профиль, например, сплошной, поверхности КП 32 на участке.
[0078] Подпружиненный двуплечий рычаг 19 может быть выполнен из по меньшей мере одного известного из уровня техники материала и иметь иную форму и/или размеры. Очевидно, что рычаг 19 может представлять собой известный из уровня техники рычаг. В других вариантах выполнения предложенного технического решения пружина подпружиненного двуплечего рычага 19 может быть нагружена всегда.
[0079] Прижимной механизм блока 8 измерения высоты КП может представлять собой известный из уровня техники рычаг или по меньшей мере одно устройство, предназначенное и выполненное с возможностью прижатия измерительного ролика 18 к КП, например, подпружиненную рукоятку с толкателем, при этом толкатель связан с прижимным элементом.
[0080] По меньшей мере один ролик 14, 15, 18, 25 измерителя 1 может представлять собой известный из уровня техники ролик, колесо, шарик и т.п., может быть выполнен из известного из уровня техники материала, например, пластмассы. В частности, ролик 14, 15, 18, 25 измерителя 1 может иметь известную из уровня техники форму, например, цилиндрическую, коническую, сферическую (в частности, бочкообразную, сферическую асимметричную со скосом одной стороны, вогнутую сферическую асимметричную). Ролики 14, 15, 18, 25 измерителя 1 могут иметь одинаковые размеры и форму, или форма и/или размеры по меньшей мере одного ролика 14, 15, 18, 25 могут отличаться от формы и/или размеров по меньшей мере одного другого ролика 14, 15, 18, 25. Так, например, в описанном выше и представленном на чертежах варианте выполнения предложенного технического решения размеры второго опорного ролика 15 меньше размеров измерительного ролика 25 блока 9 измерения перемещения и совпадают с размерами первого опорного ролика 14 (первый опорный ролик 14 и второй опорный ролик 15 выполнены одинаковыми). Использование по меньшей мере двух одинаковых роликов 14, 15, 18, 25 позволяет повысить технологичность конструкции измерителя 1. Предпочтительно по меньшей мере один или каждый ролик 14, 15, 18, 25 имеет цилиндрическую форму. Размеры первого опорного ролика 14, второго опорного ролика 15 с целью повышения технологичности конструкции измерителя 1 предпочтительно выполнены одинаковыми. Также с целью повышения технологичности конструкции измерителя 1 прижимной измерительный ролик 18 и/или измерительный ролик 25 может иметь размер по меньшей мере одного опорного ролика 14, 15. Прижимной измерительный ролик 18 по причине обеспечения максимальной чувствительности к изъянам нижней поверхности КП должен иметь минимально возможный диаметр. По меньшей мере один ролик 14, 15, 18, 25 измерителя 1 может представлять собой известный из уровня техники ролик, по своим функциональным характеристикам отвечающий требованиям, предъявляемым к данному ролику.
[0081] Расположение по меньшей мере одного ролика 14, 15, 18, 25 измерителя 1 может отличаться от представленных на чертежах и описании варианта выполнения. Однако опорные ролики 14, 15 и прижимной измерительный ролик 18 блока 8 измерения высоты КП должны обеспечивать перпендикулярность предложенного технического решения относительно продольной оси КП.
[0082] Описанный выше пример расположения опорных роликов 14, 15 и прижимного измерительного ролика 18 блока 8 измерения высоты КП является предпочтительным, поскольку не требуется дополнительных усилий для удержания измерителя 1 вплотную к КП 32.
[0083] Второй опорный ролик 15 и измерительный ролик 25 блока 9 измерения перемещения могут представлять собой одно устройство – опорно-измерительный ролик, например, цилиндрический ролик, одна часть такого устройства предназначена для приведения в контакт с КП 32, а на второй части расположена магнитная измерительная лента 26 блока 9 измерения перемещения, при этом магнитная измерительная лента 26 блока 9 измерения перемещения должна располагаться на значительном расстоянии от КП 32 для избежания их соприкосновения и приведения измерительной ленты 26 блока 9 измерения перемещения в непригодное для использования состояние. В других вариантах выполнения предложенного технического решения измерительный ролик 25 блока 9 измерения перемещения может содержать по меньшей мере одну известную из уровня техники магнитную измерительную ленту. Второй опорный ролик 15 и измерительный ролик 25 блока 9 измерения перемещения могут быть расположены непосредственно рядом на оси 17 для второго опорного ролика 15, могут быть расположены на разных концах оси 17 для второго опорного ролика 15 или, как отмечено выше, могут представлять собой участки (части) одного ролика.
[0084] Подпружиненный прижимной элемент блока 8 измерения высоты КП может иметь иную конструкцию, размеры и/или форму.
[0085] Блок 8 измерения высоты КП и блок 9 измерения перемещения могут представлять собой известные из уровня техники датчики линейных перемещений, выполненные с возможностью детектирования и измерения линейного определения положения объекта. В других вариантах выполнения предложенного технического решения блок 8 измерения высоты КП может выполнен в виде потенциометрического датчика линейного перемещения.
[0086] Магнитная измерительная лента 23 блока 8 измерения высоты КП и/или магнитная измерительная лента 26 блока 9 измерения перемещения могут представлять собой известные из уровня техники устройства определения положения объекта. Предпочтительно, в качестве магнитной измерительной ленты 23 измерителя 1 использованы линейные магнитные измерительные ленты MS05BM200BM100 с точностью порядка 0,02 мм, а магнитная измерительная лента 26 блока 9 измерения перемещения представляет собой ферромагнитный слой, нанесённый на ролик. Магнитная измерительная лента 23, 26 может представлять собой носитель, содержащий магнитные метки, или носитель, содержащий магнитные метки, и основу, на которой расположен упомянутый носитель. Носитель может быть выполнен гибким, например, в виде ленты, диска, круга и т.п., жёстким, например, в виде пластины, диска, круга, ролика и т.п., или представлять собой по меньшей мере один ферромагнитный слой. Носитель может быть прикреплён к основе известным из уровня техники способом, например, по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операцией, например, приклеиванием, нанесён на поверхность основы известным из уровня техники способом, например, напылением. Магнитные метки могут представлять собой участки носителя с заданной полярностью, например, сформированные посредством воздействия на носитель магнитным полем, или отдельные устройства, например, микро- или наномагниты, при этом упомянутые участки или устройства расположены друг от друга на заданном расстоянии и на/у поверхности носителя или внутри него. Магнитная измерительная лента 23, 26 может быть снабжена известным из уровня техники средством крепления к опоре, например, известным из уровня техники адгезивным, в частности, клеящим, слоем, и/или может быть соединена с опорой посредством по меньшей мере одной известной из уровня техник сборочной операцией, например, приклеиванием, привинчиванием и т.п. По меньшей мере одна магнитная измерительная лента 23, 26 может быть снабжена по меньшей мере одной известной из уровня техники защитой, например, защитным слоем, нанесённым на поверхность носителя и, при необходимости, основы, или устройством, в частности, защитной лентой.
[0087] Магнитная считывающая головка 24 блока 8 измерения высоты КП и магнитная считывающая головка 27 блока 9 измерения перемещения могут представлять собой известные из уровня техники магнитные считывающий головки. Магнитные считывающие головки 24, 27 могут закреплены на опоре, например, по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операцией, например, приклеиванием, привинчиванием. По меньшей мере одна магнитная считывающая головка 24, 27 может быть снабжена средством крепления к опоре, например, адгезивным, в частности, клеящим, слоем. Предпочтительно, в качестве по меньшей мере одной магнитной считывающей головки 24, 27 измерителя 1 использована магнитная считывающая головка RLC2IC или RLB с разрешением от 0,2 мкм до 0,02 мм.
[0088] Электронный блок 5 представляет собой вычислительный модуль, выполненный с возможностью сбора, обработки (в том числе расчёта), хранения данных. Вычислительный модуль может быть выполнен с возможностью формирования и отправки управляющих сигналов и/или данных для других устройств измерителя 1, например, для отображения результатов измерения на дисплее 32. Для соединения с другими устройствами вычислительный модуль снабжён по меньшей мере одним известным из уровня техники интерфейсом. Для передачи данных во внешние устройства электронный блок 5 может быть соединён с блоком 10 связи. Вычислительный модуль может быть выполнен с возможностью записи данных, в частности, результатов измерения на по меньшей мере один внутренний и/или внешний машиночитаемый носитель. Электронный блок 5 может также формировать и передавать данные о работе измерителя 1 в целом и его входящих в него устройств в частности, а также различные отладочные данные. Электронный блок 5 может выполнен на основе по меньшей мере одного известного из уровня техники микроконтроллера и по меньшей мере одного машиночитаемого носителя, соединённого с по меньшей мере одним микроконтроллером.
[0089] По меньшей мере один машиночитаемый носитель может представлять собой известный из уровня техники машиночитаемый носитель, предпочтительно, энергонезависимый, и может быть использован для хранения данных о режимах работы измерителя 1 и результатов измерений, в том числе расчётов износа КП.
[0090] Блок 10 связи представляет собой устройство, выполненное с возможностью обмена данными между измерителем 1 и по меньшей мере одним внешним устройством, например, смартфоном, ноутбуком, планшетом, сервером и т. п., посредством по меньшей мере одного известного из уровня техники проводного и/или по меньшей мере одного известного из уровня техники беспроводного каналов связи. Такими данными могут быть, например, результаты измерения, отладочная информация, сведения о работе измерителя в целом и входящих в него устройств. Внешнее устройство может содержать модуль GPS/GLONASS, что позволит ему создавать геометку, которую заносит в базу данных вместе с результатами измерений. Для обеспечения устойчивой беспроводной связи блок 10 связи предпочтительно содержит корпус, выполненный из по меньшей мере одного известного из уровня техники радиопрозрачного материала. Однако очевидно, что блок 10 связи может быть выполнен из по меньшей мере одного известного из уровня техники материала. Корпус блока 10 связи может быть исполнен не из радиопрозрачного материала, если устойчивая радиосвязь обеспечивается иными способами, например, щелевой или штыревой антенной. Блок 10 связи частично или полностью может быть размещён снаружи или внутри корпуса 12 измерителя 1. Посредством блока 10 связи устанавливают взаимодействие измерителя. Блок 10 может быть выполнен с возможностью обмена данными с блоком 6 органов управления и/или блоком 7 индикации напрямую или через блок 11 обработки и хранения информации. Так, информация, принятая блоком 10 связи, например, от внешних устройств, при необходимости может быть отображена блоком 7 индикации.
[0091] Блок 11 обработки и хранения информации дополнительно может быть выполнен с возможностью формирования управляющих сигналов и/или данных для других устройств измерителя 1, в частности, для управления работой датчиков, которым от управляющего процессора надо подавать один или два сигнала синхронизации.
[0092] Использование беспроводного канала связи для передачи данных от измерителя 1 во внешние устройства, автономного источника питания, использование блока 11 обработки и хранения информации для вычисления износа КП и сохранения результатов измерения на машиночитаемом носителе позволяют исключить наличие проводов при использовании измерителя 1, а, следовательно, повысить автономность устройства, расширить функциональные возможности измерителя 1 и снизить те негативные последствия, которые они могут вызывать, в частности, могут служить причинами травм пользователя. В частности, отображение результатов измерений на дисплее 31 и использование блока 7 в общем случае также позволяет устранить необходимость использования дополнительного оборудования для отображения работы устройства, в том числе результатов измерений. Дисплей 32 может быть смонтирован на опоре, например, корпусе 12, посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции.
[0093] В других вариантах выполнения предложенного технического решения расположение, форма элементов измерителя 1 может отличаться от представленной на чертежах.
[0094] Блок 7 индикации может отсутствовать.
[0095] Блок 10 связи может отсутствовать.
[0096] Предложенное техническое решение, в частности:
[0097] - обладает повышенной помехоустойчивостью к воздействию сильного электромагнитного поля, создаваемого высоким напряжением контактного провода, особенно на контактных сетях переменного тока,
[0098] - обладает повышенной точностью измерения износа КП,
[0099] - может быть выполнено с возможностью проведения серии измерений износа КП в полуавтоматическом режиме на протяженном участке КП,
[0100] - может быть выполнено с возможностью автоматизации процесса фиксации, передачи и/или отображения результатов измерений,
[0101] - обеспечивает повышенную эргономичность при проведении работ по выявлению и оценке дефектов проводной контактной сети электрифицированных железных дорог и городского электротранспорта,
[0102] - осуществляет автоматическую запись результатов измерений на машиночитаемый носитель,
[0103] - обладает низкой массой и простой и технологичной конструкцией,
[0104] - устраняет недостатки указанных выше средств измерения износа КП.
[0105] Использование предложенного технического решения обеспечивает расширение функциональных возможностей известных из уровня техники средств измерения износа КП, исключение ошибок измерения, обусловленных человеческим фактором. Исключение ошибок измерения может быть реализовано за счёт автоматизации самого процесса измерения, автоматической обработки и сохранение результатов проведённых измерений, автоматической передачи результатов проведённых измерений во внешние устройства, которые могут осуществлять привязку результатов измерения к времени и месту проведения каждого измерения.
[0106] Предложенное техническое решение решает техническую проблему расширения арсенала технических средств определённого назначения и достигнут технический результат, заключающийся в реализации расширения арсенала средств определённого назначения.
[0107] Также следует отметить, что использование электронных средств измерения, содержащих магнитные измерительные ленты и магнитные считывающие головки, может обеспечивать дополнительные преимущества:
[0108] 1. Высокую точность измерения. Например, при использовании предпочтительных вариантов выполнения магнитной измерительной ленты 23 блока 8 измерения высоты КП, магнитной измерительной ленты 26 блока 9 измерения перемещения и магнитных считывающих головок 24, 27 с большим запасом превышает допустимую согласно «Правилам устройства и эксплуатации» погрешность измерения износа контактного провода в 0,1 мм и точность измерения перемещения вдоль контактного провода в 5 мм для ручных средств измерения.
[0109] 2. Снижение веса и габаритов. Снижение веса подтверждается сравнением веса используемых в наиболее близком аналоге резистивного датчика линейного измерения высоты контактного провода и оптического датчика перемещения, вес каждого из которых вместе с их креплением составляет около 100 граммов. Суммарный вес магнитной измерительной ленты 23 блока 8 измерения высоты КП, магнитной измерительной ленты 26 блока 9 измерения перемещения, магнитной считывающей головки 24, 27 и их креплением не превышает 5 граммов. Также очевидно, что размеры магнитной измерительной ленты 23 блока 8 измерения высоты КП, магнитной измерительной ленты 26 блока 9 измерения перемещения и магнитных считывающих головок 24, 27 значительно меньше размеров резистивных и оптических датчиков, используемых в наиболее близком аналоге.
[0110] 3. Использование магнитной измерительной ленты 23 блока 8 измерения высоты КП, магнитной измерительной ленты 26 блока 9 измерения перемещения и магнитных считывающих головок 24, 27 обеспечило получение измерительной информации в дискретно-цифровом виде с заданной высокой точностью, что повысило помехоустойчивость работы, а также позволило упростить электрическую схему благодаря отсутствию необходимости в наличии фильтра низкочастотной (промышленной частоты) помехи, обусловленной действием электромагнитного поля высокого напряжения на КП, и аналого-цифрового преобразователя, что также упростило конструкцию и увеличило технологичность варианта выполнения предложенного технического решения.
[0111] 4. Снижение себестоимости. Стоимость магнитной измерительной ленты 23 блока 8 измерения высоты КП, магнитной измерительной ленты 26 блока 9 измерения перемещения и магнитных считывающих головок 24, 27 в зависимости от их параметров объёма поставки составляет от 3000 до 5000 руб., в тот время как стоимость только измерительного резистора индустриального диапазона составляет около 16000 рублей.
[0112] Применение блока 11 обработки и хранения информации, выполненного с возможностью вычисления по заданным алгоритмам непосредственно износ КП, позволило исключить использование дополнительного внешнего оборудования и, в частности, позволяет ускорить процесс проведения измерений и получения высокоточных результатов.