ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО МОБИЛЬНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВЕСОВ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использовано для взвешивания объектов в движении, в частности подвижного состава железнодорожного транспорта на главных магистралях без ограничения скорости.
Существуют два принципа измерения веса подвижного состава: статический и динамический, соответственно с остановкой и прокатыванием транспортного средства по весоизмерительному устройству.
Известны вагонные весы, основанные на динамическом принципе измерения, содержащие весовой терминал, соединенный с силовым модулем, образованным тензодатчиком типа «сдвоенная балка», установленным на жестком основании в междурельсовом пространстве и через рым-болты связанным с грузоприемной платформой, при этом грузоприемная платформа выполнена в виде балки, середина которой опирается на гайки рым-болтов, а крайние опоры балки закреплены под рельсами железнодорожного пути. Второй силовой модуль установлен на железнодорожном пути на расстоянии, близком к длине базы тележек взвешиваемых подвижных объектов, причем силовые модули чередуются со шпалами с интервалом, принятым на железной дороге (см. Патент на изобретение РФ №2239800, МПК G01G 19/04, публикация 10.11.2004 г).
Основным недостатком, указанной полезной модели является высокая погрешность поосного измерения веса при неравномерном распределении груза относительно поперечной оси транспортного средства, обусловленное отклонением весоприемной платформы от горизонтального положения вследствие различной нагрузки на каждую рельсовую нить, что приводит к нарушению соосности платформы и тензодатчика, воспринимающего составляющую распределенного веса транспортного средства.
Известно весоизмерительное устройство, содержащее измерительный участок рельса, являющийся одновременно и тензодатчиком со встроенными в него тензорезисторами, рельсовые подкладки, при этом тензодатчики, выполнены в виде брусков, высота которых не выходит за габариты рельсовой подкладки, а длина рабочей части не превышает 10% длины измерительного участка и установлены под рельсами соосно продольной оси шейки рельса, в габаритах рельсовой подкладки на концах измерительного участка рельса, которым является участок цельного рельса между соседними шпалами, рабочими частями навстречу друг другу, попарно на обеих ветвях железнодорожного пути, при этом рабочая часть каждого тензодатчика расположена консольно относительно рельсовой подкладки, причем верхняя поверхность рабочей части каждого тензодатчика плотно прилегает к подошве рельса вдоль его длины, нижняя поверхность рабочей части выполнена в виде радиального скругления на одну треть его высоты, а тензорезисторы установлены в симметричных глухих отверстиях, выполненных на боковых поверхностях тензодатчика и расположенных на оси сопряжения его рабочей части с телом тензодатчика (см. Патент на изобретение РФ №2347196, МПК G01G 19/04, публикация 20.02.2007 г).
Наиболее близким аналогом, заявленной полезной модели является весоизмерительное устройство, основанное на динамическом принципе измерения, устанавливаемое в рельсошпальную решетку железнодорожного пути, содержащее измерительный узел, включающий установленные соосно опору, весоизмерительный датчик, весоприемную платформу с верхним и нижним основаниями, и весовой терминал, электрически соединенный с весоизмерительным датчиком, образуя канал измерения, дополнительно снабженное вторым измерительным узлом, весоизмерительный датчик которого подключен к терминалу, образуя второй канал измерения, а верхнее основание весоприемной платформы скошено на угол равный подуклонке рельса. При этом каждый измерительный узел устанавливается под подошвой рельса каждой нити железнодорожного пути в межшпальном пространстве (см. Патент на полезную модель РФ №62699, МПК G01G 19/04, публикация 27.04.2007 г), принято за прототип.
Основным недостатком прототипа является проявление погрешности при измерении неравномерно загруженных подвижных элементов железнодорожного состава в сцепке, например, типа «локомотив-вагон», «вагон-платформа», заключающаяся в том, что более нагруженное накатываемое колесо «разгружает» нагрузку колеса колесной пары непосредственно находящегося на датчике за счет составляющей выгиба рельса и, наоборот, в виде «волнового» эффекта рельсовой нити, приводящего к увеличению продольной погрешности измерения по продольной оси рельсовой нити, которая составляет 1,5-2,2% от массы железнодорожного состава.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в разработке весоизмерительного устройства, позволяющего производить поколесное измерение без ограничения скорости движения и исключающего погрешность измерения веса движущегося транспортного средства за счет устранения поперечной и продольной погрешностей при любом распределении в нем груза.
Технический результат, достигаемый при реализации заявленной полезной модели, состоит в расширении эксплуатационных возможностей, а также области использования измерительного устройства, позволяющих измерять полную нагрузку транспортного средства при любом распределении груза в нем за счет исключения погрешности измерения, обусловленной волновым эффектом рельсовых нитей при прокатывании по ним неравномерно нагруженных пар до 1,0-1,75% от фактического веса.
Указанный технический результат достигается тем, в измерительном устройстве мобильных железнодорожных весов, размещенном в рельсошпальной решетке железнодорожного пути, содержащем измерительные узлы, включающие установленные соосно весоизмерительные датчики, имеющие непосредственный контакт с подошвой рельса, устройства механического прижима датчиков, весовые терминалы, электрически соединенные с весоизмерительными датчиками, образуя два канала измерения, при этом весоизмерительные датчики не имеют опирание на верхнее строение железнодорожного пути, согласно полезной модели, каждый измерительный узел закреплен с помощью прижимного механического устройства под подошвой упругоизгибающегося рельса в зазоре, не превышающем 70 мм между подошвой рельса и верхним строением железнодорожного пути, от пикового импульса силы, возникающего при накате колеса подвижного состава непосредственно над весоизмерительным датчиком. Измерительное устройство мобильных железнодорожных весов также обладает мобильностью за счет малого веса и легкости установки.
Полезная мод ель поясняется чертежами:
на фиг. 1 - представлено измерительное устройство мобильных железнодорожных весов, фронтальная проекция устройства, установленного под подошвой рельса одной нити железнодорожного пути;
на фиг. 2 - измерительное устройство мобильных железнодорожных весов, регистрация массы колеса по прогибу рельса.
Измерительное устройство мобильных железнодорожных весов содержит два измерительных узла 1 и весовой терминал 2. Измерительные узлы 1 состоят из весоизмерительного датчика 3 типа «сдвоенная балка» и прижимного механического устройства 4. Весоизмерительные датчики 3 электрически связаны с весовым терминалом 2, образуя каналы измерения.
Каждый измерительный узел 1 установлен под подошвой рельса 5 двух нитей железнодорожного пути (на чертеже не показано) в межшпальном пространстве (на чертеже не показано) без опоры на верхнее строение пути 6. Каждый весоизмерительный датчик 3 измеряет распределенную нагрузку от колеса 7 каждой колесной пары подвижного состава (на чертеже не показано).
Измерительное устройство мобильных железнодорожных весов работает следующим образом.
При установке каждого измерительного узла 1 весоизмерительного устройства обеспечивается плотный силовой контакт весоизмерительного датчика 3 типа сдвоенная балка с подошвой рельса 5 каждой нити. Весоизмерительный датчик 3 обеспечивает получение пикового импульса накатываемого колеса 7 колесной пары, тем самым ограничивает погрешность от волнового эффекта рельсовой нити.
Известно, что при накате колеса 7 колесной пары подвижного состава образуются волновые прогиб и выгиб рельсов 5 железнодорожного пути, то есть возникает волновой эффект, при котором пиковое значение измерения определяется при прохождении колеса 7 непосредственно над вертикальной осью весоизмерительного датчика 3, а по мере удаления от оси весоизмерительного датчика 3 прогиб рельсов 5 уменьшается.
Снижение волнового эффекта на процесс измерения в предлагаемой полезной модели осуществляется за счет сокращения продольной чувствительности весоизмерительного датчика 3 под рельсом 5. При этом измеряется не полный накат колеса 7 на весоизмерительный датчик 3, а только его пик. При заезде каждого колеса 7 колесной пары, например для четырехосной цистерны, с неограниченной скоростью на весоизмерительное устройство рельс 5 воспринимает сосредоточенную нагрузку P распределенного веса подвижного состава. Эта нагрузка, согласно принципа отвердевания, передается на весоизмерительный датчик 3 с масштабным коэффициентом длины его плеч.
Следовательно, с уменьшением длины плеч весоизмерительного датчика 3 воздействие волнового эффекта рельсовой нити снижается, что снижает погрешность измерения и в продольном прохождению колесной пары по рельсовому полотну. Независимо от распределения груза в подвижном составе, весоизмерительный датчик 3 измерительного узла 1 остается постоянно соосным по вертикали и минимально зависимым от положения по горизонтали. Информация с каждого весоизмерительного датчика 3 передается на весовой терминал 2, где обрабатывается и выдаются данные о распределении веса по тележкам и по вагону в целом.
Использование предлагаемой конструкции измерительного устройства мобильных железнодорожных весов позволяет измерять полную нагрузку транспортного средства при любом распределения груза в нем и исключить погрешность измерения, обусловленную волновым эффектом рельсовых нитей при прокатывании по ним неравномерно нагруженных колесных пар 1,0-1,75% от фактического веса. В связи с этим расширяются эксплуатационные возможности, повышается мобильность устройства.
Предложенная полезная модель может найти применение на транспорте для взвешивания объектов подвижного состава, без ограничения скорости на железнодорожных магистралях страны.