СИСТЕМА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Полезная модель относится к измерительной технике, и может быть использована в системах контроля и оценки состояния железнодорожного пути.
Известно устройство для контроля состояния рельсового пути, в котором для координирования данных измерений геометрических параметров железнодорожного пути с продольной координатой пути используют датчик пройденного пути, установленный на буксе одной из колесных пар вагона-путеизмерителя (RU 95115811 А1, 27.07.1996). Устройство для контроля состояния рельсового пути размещено на вагоне-путеизмерителе и включает блок измерительных средств геометрии пути, датчик пройденного пути, согласующие устройства, контрольно-вычислительный комплекс, включающий магистраль ввода-вывода, первую и вторую персональные электронные вычислительные машины.
Информация, полученная с блока измерительных средств геометрии пути, поступает на контрольно-вычислительный комплекс каждый заданный промежуток времени, на который в это же время поступает информация с датчика пройденного пути, характеризующая, по существу продольную координату пути. Контрольно-вычислительный комплекс осуществляет координирование данных измерений геометрических параметров пути с его продольной координатой, что позволяет в случае выявления дефектов геометрии пути определить его местоположение.
Отсутствие системы точного соответствия местоположения вагона-путеизмерителя в каждый момент времени месту оценки состояния пути, в связи с чем точность определения координат пути с дефектом в известном устройстве не высока.
Наиболее близким аналогом является путеизмерительный комплекс ПТ-9, в котором также осуществляют координирование данных измерений геометрических параметров железнодорожного пути с железнодорожными координатами (RU 74882 U1, 30.11.2007). Известное устройство содержит размещенные на путеизмерительной тележке устройство позиционирования для измерения местоположения тележки и датчик пройденного пути, подключенные через соответствующие интерфейсы связи к блоку регистрации измерений путеизмерительного комплекса, другие входы которого через интерфейс связи подключены к средствам измерения геометрии пути, а выходы - к аппаратно-программному устройству, соединенного через интерфейс двусторонней связи приема передачи данных с внешним компьютером или внешними компьютерными базами данных
Устройство позиционирования определяет координаты тележки. Датчик пройденного пути осуществляет синхронизацию по единой координате пути всех интерфейсов связи с устройством позиционирования, со средствами измерения геометрии пути. Аппаратно-программное устройство формирует пакет результатов измерений геометрии пути, «привязанных» к единой координате пути, соответствующей определенной координате пути.
Однако устройство позиционирования не учитывает ошибки, связанные с распространением сигнала в атмосфере Земли, а именно, в ионосферных и тропосферных ее слоях, за счет чего точность определения местоположения отклонений фактических (измеренных) параметров пути от проектных значений не велика.
Как известно, ионосфера Земли представляет собой слой заряженных частиц на высоте от 120 до 200 км. Эти частицы снижают скорость распространения сигнала, и, следовательно, увеличивают его время. Соответственно вносится ошибка в оценку расстояния от приемника позиционирования до спутника космической навигационной системы. После прохождения ионосферного слоя, навигационный сигнал попадает в тропосферный слой, в котором происходят все погодные явления и присутствуют водяные пары, также влияющее на скорость распространения сигнала.
Задачей настоящей полезной модели является создание системы диагностирования геометрических параметров железнодорожного пути, обладающих высокой точностью определения местоположения отклонений фактических (измеренных) параметров пути от проектных значений.
Технический результат полезной модели заключается в увеличении эффективности диагностической работы и мониторинга железнодорожного пути за счет точного определения местоположения отклонений фактических параметров пути от проектных значений.
Это достигается тем, что система диагностирования железнодорожного пути содержит путеизмерительную тележку с размещенными на ней приемником навигационных сигналов, соединенным каналом радиосвязи со спутниками космической навигационной системы, а также средствами измерения геометрических параметров железнодорожного пути, блоком памяти и контрольно-вычислительным комплексом, к соответствующим входам которого подключены выходы средств измерения геометрических параметров пути и приемника навигационных сигналов, референцные станции, установленные вдоль железнодорожного пути и связанные через радиоканал со спутниками космической навигационной системы, сетевой центр, содержащий блок обработки и управления с блоком архивирования данных и сервер связи, а также приемо-передающее устройство и индикатор наличия связи с сетевым центром, установленные на путеизмерительной тележке, при этом один из входов/выходов контрольно-вычислительного комплекса подключен к выходам/входам блока памяти, а другие входы/выходы - к выходам/входам приемопередающего устройства, блок обработки и управления сетевого центра через сервер связи посредством каналов связи соединен с референцными станциями и с приемо-передающим устройством, а вход блока индикации подключен к соответствующему выходу контрольно-вычислительного комплекса.
Сущность заявленной системы определения местоположения подвижных объектов на полигоне железной дороги поясняется чертежом.
На фиг.1 изображена структурная схема системы диагностирования железнодорожного пути
Система включает референцные станции 1, установленные вдоль железнодорожного пути и связанные через радиоканал со спутниками 2 космической навигационной системы, сетевой центр 3, включающий блок 4 обработки и управления с блоком 5 архивирования данных и сервер 6 связи, путеизмерительную тележку 7 с размещенными на ней приемником 8 навигационных сигналов, соединенным каналом радиосвязи со спутниками 2 космической навигационной системы, а также средствами 9 измерения геометрических параметров железнодорожного пути, блоком 10 памяти, приемо-передающим устройством 11 и контрольно-вычислительным комплексом 12. На тележке 7 размещен также индикатор 13 отсутствия связи с сетевым центром 3.
При этом соответствующие входы контрольно-вычислительного комплекса 12 подключены к выходам приемника 8 навигационных сигналов и средств 9 измерений геометрических параметров железнодорожного пути, одни из входов/выходов подключены к выходам/входам блока 10 памяти, а другие входы/выходы - к выходам/входам приемо-передающего устройства 11. Блок обработки 4 сетевого центра 3 через сервер 6 связи соединен с референцными станциями 1 и с приемо-передающим устройством 11. Вход блока 13 индикации подключен к соответствующему выходу контрольно-вычислительного комплекса 12.
В качестве космической навигационной системы используют существующую в настоящее время систему ГЛОНАСС или GPS. Соответственно приемник референцных станций выполнен с возможностью приема сигналов навигационных системы ГЛОНАСС или системы GPS.
В качестве космической навигационной системы используют систему ГЛОНАСС и GPS, при этом приемник референцных станций выполнен с возможностью приема навигационных сигналов как системы ГЛОНАСС, так и системы GPS.
Каждая из референцных станций 1 устанавливается на пункте с известными координатами и включает последовательно соединенные спутниковую приемную антенну 14 и спутниковый двухчастотный приемник 15. Все референцные станции 1 связаны между собой каналами связи, в качестве которых используют применяемые на железнодорожном транспорте каналы общетехнологического назначения СПД.
Сервер 6 связи предназначен для связи блока 4 обработки и управления сетевого центра 3 с референцными станциями 1 и приемопередающим устройством 11.
Блок 4 обработки и управления сетевого центра 3 выполнен в виде аппаратно-программного средства со следующими функциями:
- сбор измерительных сигналов от каждой референцией станции 1;
- обработка измерительных сигналов посредством осреднения сигналов;
- определение величины дифференциальной коррекции к спутниковым измерениям навигационных сигналов в режиме реального времени;
- передача величины дифференциальной коррекции пользователю;
- постробработка измеренных сигналов;
- архивирование измеренных сигналов в блоке 5 архивирования данных.
Средства 9 для измерения геометрических параметров сети могут включать датчик пройденного пути, предназначенный для определения величины и направления перемещения тележки 7, а также формирования синхронизирующих импульсов для работы контрольно-вычислительного комплекса 12 с шагом, например, 0,125 м по координате пути, маятниковый датчик уровня для измерения уровня рельсовых нитей и датчик линейных перемещений для измерения ширины рельсовой колеи.
Контрольно-вычислительный комплекс 12 выполнен в виде аппаратно-программного устройства, которое в режиме реального времени фиксирует измерения геометрических параметров пути и сигналы позиционирования путеизмерительной тележки 7, с учетом величины дифференциальной коррекции уточняет значения сигналов позиционирования путеизмерительной тележки 7, выявляет отклонения фактических параметров пути от проектных значений и осуществляет «привязку» измерений геометрических параметров пути к уточненным координатам пути.
Сетевой центр 3 связан с приемо-передающим устройством 11, размещенным на путеизмерительной тележке 7, посредством канала мобильной связи, например, GSM канала. В этом случае приемопередающее устройство 11 выполнено в виде GSM-модема.
Система диагностирования железнодорожного пути используется следующим образом.
Спутники 2 космической навигационной системы излучают радионавигационные сигналы, включающие служебную и измерительную информацию. Радионавигационные сигналы по радиоканалам связи воспринимаются антеннами 14 референцных станций 1 и приемным устройством 8 навигационных сигналов, расположенным на путеизмерительной тележке 7. На референцных станциях 1 сигналы с выходов антенн 14 передаются в приемники 15. Приемник 15 каждой станции 1 выделяет измерительную информацию, характеризующую ее координаты. Приемное устройство 8 навигационных сигналов выделяет измерительную информацию, характеризующую координаты тележки 7.
Референцные станции 1 передают измерительные сигналы по каналу связи в сервер 6 сетевого центра 3, который декодирует их и направляет в блок 4 обработки и управления, осуществляющий сбор измерительных сигналов от каждой референцией станции 1, обработку измерительных сигналов посредством осреднения сигналов, определение величины дифференциальной коррекции к спутниковым измерениям навигационных сигналов в режиме реального времени, передачу величины дифференциальной коррекции пользователю, последующую обработку накопленной информации (постробработку) с возможностью ее архивированием в блоке 5 архивирования данных.
Блок 4 обработки и управления передает в режиме реального времени величину дифференциальной коррекции к спутниковым измерениям навигационных сигналов через сервер 6 связи в приемопередающее устройство 11, с выхода которого она поступает на соответствующий вход контрольно-вычислительного комплекс 12. На другой вход комплекса 12 с выхода приемника 8 поступают сигналы, характеризующие положение путеизмерительной тележки 7.
С учетом величины дифференциальной коррекции комплекс 12 осуществляет вычисление точных координат местоположения путеизмерительной тележки 7. Одновременно в контрольно-вычислительный комплекс 12 поступает информация от измерительных средств 9 геометрических параметров пути, установленных на путеизмерительной тележке 7. Контрольно-вычислительный комплекс 12 в режиме реального времени фиксирует измерения геометрических параметров пути, выявляет отклонения фактических параметров пути от проектных значений и осуществляет «привязку» измерений геометрических параметров пути к точным координатам пути.
Все результаты измерений контрольно-вычислительный комплекс 12 направляет в блок 10 памяти, который формирует базу данных состояния пути. База данных состояния пути может быть использована службой путевого хозяйства.
В режиме постобработки накопленную информацию блок 4 обработки и управления передает в блок 5 архивирования данных сетевого центра 3.
При отсутствии канала связи сервера 4 с приемно-передающим устройством 11 контрольно-вычислительный комплекс 12 формирует сигнал включения индикатора 13 отсутствия связи с сетевым центром. При этом комплекс 12 осуществляет все операции, кроме вычисления точных координат местоположения путеизмерительной тележки 7 для каждого измерения с учетом величины дифференциальной коррекции.
При восстановлении канала связи контрольно-вычислительный комплекс 12 формирует сигнал отключения светового индикатора 13 отсутствия связи с сетевым центром и запрашивает блок 4 обработки и управления данные о величинах дифференциальной коррекции к спутниковым измерениям навигационных сигналов за период времени отсутствия канала связи сервера 6 с приемо-передающим устройством 4. По получении запрашиваемой информации комплекс 12 уточняет координаты пути для каждого измерения геометрических параметров пути с учетом представленных данных в этот период времени.
Таким образом, независимо от состояния каналов связи предлагаемая система диагностирования осуществляет контроль состояния геометрических параметров пути с возможностью точного определения местоположения отклонений фактических параметров пути от проектных значений, что позволяет оперативно принимать решения по выполнению наиболее важных работ по техническому обслуживанию и ремонту рельсового пути.