Система определения веса грузового железнодорожного вагона
SYSTEM FOR DETERMINING THE WEIGHT OF A FREIGHT RAIL CAR

Изобретение относится к средствам измерения веса, в частности, к бортовым системам взвешивания железнодорожных вагонов, и может быть использовано для взвешивания груза и определения нагрузки на каждую ось колесной пары железнодорожного вагона.
Использование бортовых систем определения веса грузового железнодорожного вагона позволяет организовать эффективный мониторинг и контроль безопасности перевозок. Для производителей таких вагонов данные бортовые системы обеспечивают контроль соблюдения режимов эксплуатации, существенно снижают расходы производителя на обслуживание, на гарантийный ремонт и увеличивают период эффективной эксплуатации грузовых железнодорожных вагонов. Дополнительно, системные данные позволяют более точно осуществлять расчеты за перевезенный груз. Компании, осуществляющие перевозки больших объемов, получают принципиально иные возможности текущего мониторинга, контроля и учета своей деятельности, что позволяет существенно снизить издержки. В связи с этим, в последнее время активно развиваются бортовые технические средства, позволяющие определять вес груза железнодорожного вагона в любой момент.
Из уровня техники известна система определения веса грузового железнодорожного вагона (RU 2600420 C2, 20.10.2016), включающая тензометрические датчики, размещенные на надрессорных балках двухосных тележек вагона, а именно на наклонных нижних поверхностях балок, причем каждый датчик содержит измерительный преобразователь и модуль считывания и передачи данных, беспроводной модуль обработки данных, выполненный с возможностью приема данных с каждого датчика, суммирования и передачи, и по меньшей мере одно приемное устройство с возможностью отображения обработанных данных. Данная система выбрана в качестве прототипа. Недостатки заключаются в малой точности измерения веса груза, отсутствии возможности измерения нагрузки на каждую колесную пару, отсутствии удаленного сервера для сбора данных по нескольким подвижным железнодорожным составам и недостаточной информативности обработанных данных, выводимых машинисту для расчета потребного нажатия тормозных колодок.
Задачей изобретения является обеспечение высокоточного измерения веса грузового вагона и нагрузки на каждую колесную пару, а также уменьшение трудоемкости по расчету потребного нажатия тормозных колодок и определению режима включения воздухораспределителя тормозной системы.
Технический результат заключается в повышении безопасности железнодорожных перевозок.
Указанный результат достигается в системе определения веса грузового железнодорожного вагона, включающей измерительные датчики, размещенные на балке каждой тележки вагона, модули сбора, обработки и приема-передачи данных и по меньшей мере одно приемное устройство, снабженное дисплеем для отображения обработанных данных, за счет того, что измерительные датчики представляют собой струнные или тензометрические датчики, к которым подключен модуль сбора и обработки данных, установленный на каждой тележке для вычисления нагрузки на нее и на каждую колесную пару, при этом с модулями сбора и обработки данных беспроводным путем соединен модуль приема-передачи данных, выполненный с возможностью вычисления веса вагона и связи с по меньшей мере одним приемным устройством для передачи данных о весе и нагрузке на каждую колесную пару.
Измерительные датчики преимущественно расположены на верхней поверхности балки, либо на одной или двух ее боковых поверхностях.
Балка представляет собой надрессорную балку для двухосных тележек, шкворневую для трехосных или соединительную для четырехосных тележек.Модуль приема-передачи данных выполнен с возможностью беспроводного соединения с несколькими модулями сбора и обработки данных.
Модуль приема-передачи данных дополнительно выполнен с возможностью связи с удаленным сервером, предназначенным для сбора и хранения обработанных данных.
Также модуль сбора и обработки данных может быть выполнен с возможность хранения и передачи данных о превышении допустимой нагрузки на ось колесной пары.
Модуль сбора и обработки данных выполнен с возможностью вычисления нагрузки на каждую колесную пару по формуле:
Р
= Р
/ n
кп
кт
Р
кп
где, – нагрузка на колесную пару;
Р
кт
– нагрузка на балку тележки, определенная по показаниям датчиков;
n
– количество колесных пар в тележке вагона.
По меньшей мере одно приемное устройство, как правило, представляет собой компьютерный блок с монитором, расположенным в кабине машиниста.
Каждое дополнительно приемное устройство обычно представляет собой смартфон, планшетный компьютер или ноутбук.
Компьютерный блок может быть выполнен с возможностью определения координат по ГЛОНАСС, GPS, Beidou или Galileo и передачи на удаленный сервер данных о местонахождении, параметров движения и обработанные данные.
Также компьютерный блок может быть выполнен с возможностью передачи данных на дополнительно приемное устройство.
Таким образом, благодаря описанному размещению измерительных датчиков, их связи с модулем приема-передачи данных посредством модуля сбора и обработки данных, способным вычислять нагрузку на балку на каждую колесную пару, достигается повышение точности измерения веса грузового вагона и автоматическое вычисление нагрузки на каждую колесную пару, что облегчает машинисту расчет потребной силы нажатия тормозных колодок, а работникам железнодорожных станций определение требуемого режима работы тормозного воздухораспределителя, что, в свою очередь, позволяет достичь технического результата.
Предлагаемое решение поясняется с помощью фиг.1-2.
На фиг.1 схематично показана система по настоящему изобретению.
На фиг.2 показана надрессорная балка тележки вагона с отмеченными местами крепления датчиков.
Система определения веса грузового железнодорожного вагона включает измерительные датчики 1, которые могут быть струнными 2, либо тензометрическими 3.
Струнные 2 или тензометрические 3 датчики размещаются на балке колесной тележки с гнездом для шкворня, что позволяет определить нагрузку, приходящуюся на тележку. Такая балка представляет собой надрессорную балку для двухосных тележек, шкворневую для трехосных или соединительную для четырехосных тележек.
Струнные 2 и тензометрические 3 датчики могут размещаться на верхней поверхности балки, причем тензометрические 3 датчики также могут быть установлены на боковой поверхности надрессорной балки для двухосных тележек, не исключены и другие варианты размещения датчиков 2,3.
Р
Р
кт
кп
Помимо датчиков система включает модуль приема-передачи данных 5, который устанавливается в одном экземпляре на вагон, и модули сбора и обработки данных 4 по одному на тележку вагона, соединенные с датчиками 2 или 3 и выполненные с возможностью вычисления нагрузки на балку колесной тележки  и на каждую колесную пару  по формуле:
Р
= Р
/ n
кп
кт
Р
кп
где, – нагрузка на колесную пару, кгс;
Р
кт
– нагрузка на балку тележки, определенная по показаниям датчиков, кгс;
n
– количество колесных пар в тележке вагона.
Описываемая система расширяема, так как может включать датчики 2,3 и модули 4,5, размещенные на всем подвижном составе.
Модуль приема-передачи данных 5 беспроводным путем осуществляет сбор обработанных данных с модулей 4 и суммирование нагрузок на каждую тележку для вычисления веса вагона, затем модуль 5 направляет данные о весе вагона и нагрузке на каждую колесную пару на одно или несколько приемных устройств, которые содержат дисплей для отображения обработанных данных, например, компьютерный блок с монитором, расположенным в кабине машиниста, смартфон, планшетный компьютер или ноутбук, и опционально на удаленный сервер 6 или же облачный, предназначенный для сбора, хранения и мониторинга данных с одного или нескольких железнодорожных составов. Описанная возможность позволяет облегчить расчет потребного нажатия тормозных колодок за счет предоставления данных о весе вагонов и определение режима включения воздухораспределителя тормозной системы за счет предоставления данных о нагрузках на колесные пары.
Модуль 4 сбора и обработки данных дополнительно имеет возможность фиксировать и сохранять во внутренней памяти все факты превышения допустимой нагрузки на колесную пару в автоматическом режиме независимо от количества осей в тележке, одновременно передавая данные события на модуль 5 для дальнейшей передачи на по меньшей мере одно приемное устройство и/или удаленный сервер 6.
Компьютерный блок с монитором, расположенным в кабине машиниста, предпочтительно выполнен с возможностью определения координат по ГЛОНАСС, GPS, Beidou или Galileo и передачи по каналам GSM на удаленный сервер 6 данных о местонахождении подвижного состава, параметры его движения и собранные обработанные данные с каждого модуля 5. Также, компьютерный блок может быть дополнительно выполнен с возможностью передачи данных на дополнительное приемное устройство, например, по каналу Bluetooth на смартфон или на мобильный принтер для распечатки контрольного чека.
Система работает следующим образом.
Р
Р
кт
кп
Струнные 1 или тензометрические 2 датчики, размещенные на балке с гнездом для шкворня каждой тележки вагона, фиксируют деформацию балки и передают данные, характеризующие деформацию, в модуль сбора и обработки данных 4. Модуль 4 преобразует данные с датчиков 2 или 3, определяет нагрузку на балку колесной тележки , в зависимости от числа осей в тележке определяет нагрузку на каждую колесную пару  и передает эти обработанные данные на модуль 5 приема-передачи данных для суммирования нагрузок на тележки с целью вычисления веса вагона и дальнейшей передачи данных о весе и нагрузки на каждую колесную пару на одно или несколько приемных устройств для вывода пользователю, например, по каналу Bluetooth или NFC на мобильное устройство сотрудника железной дороги, изменяющего режим включения воздухораспределителя, на компьютерный блок с монитором, расположенным в кабине машиниста, для вывода необходимых данных для расчета силы потребного нажатия тормозных колодок, и дополнительно на удаленный сервер 6 диспетчеру для мониторинга.
Использование предлагаемого изобретения для определения веса грузового железнодорожного вагона и нагрузки на ось колесной пары повысит эффективность использования рабочей тормозной системы состава, снизит износ тормозных колодок и вероятность аварийных ситуаций по причине неправильной установки переключателя воздухораспределителя тормозной системы, позволит организовать эффективный мониторинг и контроль безопасности перевозок, в частности, фиксацию перегруза в автоматическом режиме, что гарантировано минимизирует ущерб, наносимый железнодорожному полотну и парку грузовых железнодорожных вагонов.