УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения параметров рельсовой колеи железнодорожного пути, таких, как ширина колеи (шаблон), возвышение одного рельса над другим (уровень), стрела изгиба рельсовой нити (рихтовка) и другие.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения расстояния до объекта, содержащее датчик измерения расстояния до контролируемого объекта, линейный привод и датчик линейных перемещений, а также дифференциальный и суммирующий усилители, источник опорного напряжения, соответствующие взаимосвязи между элементами известного устройства. (Патент РФ на полезную модель №88132, МПК G01B 7/14, бюл. 30.27.10.2009 г.)
При всех достоинствах известного устройства следует отметить ограниченность его применения измерением расстояния до контролируемого объекта, при этом допускается его перемещение лишь в направлении измерительного устройства. Кроме того, известное устройство не способно измерять положение контролируемого объекта, перемещающегося в двух направлениях, например, в вертикальном и горизонтальном. Таким объектом является рельс, перемещающийся относительно кузова вагона по высоте и по горизонтали.
Техническим результатом, на который направлено создание данной полезной модели, является расширение функциональных возможностей устройства.
Поставленный технический результат достигается тем, что устройство для измерения параметров рельсовой колеи железнодорожного пути, содержащее источник постоянного напряжения, датчик измерения расстояния, линейный привод перемещения, датчик линейных перемещений, дифференциальный усилитель, суммирующий усилитель, оно дополнительно содержит платформу с установленным на ней линейным приводом горизонтального перемещения, состоящим из направляющей и каретки, на которой установлен линейный привод вертикального перемещения с соответствующей направляющей и кареткой, жестко соединенной с измерительной кареткой, поперечное сечение которой имеет Г-образную форму, под горизонтальной плоскостью измерительной каретки установлен датчик измерения расстояния от измерительной каретки до поверхности головки рельса, а на внутренней стороне вертикальной плоскости измерительной каретки установлен датчик измерения расстояния от измерительной каретки до боковой поверхности головки рельса; в устройство дополнительно введены источник постоянного напряжения, дифференциальный усилитель, суммирующий усилитель, датчик линейных перемещений, двигатели приводов вертикального и горизонтального перемещений и вычислительный блок, при этом выход датчика измерения расстояния от измерительной каретки до поверхности головки рельса соединен с первым входом первого дифференциального усилителя и с первым входом первого суммирующего усилителя, второй вход первого дифференциального усилителя соединен с выходом первого источника постоянного напряжения, выход первого дифференциального усилителя соединен с входом двигателя привода вертикального перемещения, связанного с механизмом вертикального перемещения измерительной каретки, при этом вход датчика вертикального линейного перемещения связан с измерительной кареткой, выход датчика линейного вертикального перемещения измерительной каретки соединен со вторым входом первого суммирующего усилителя, а выход датчика измерения расстояния от измерительной каретки до боковой поверхности рельса соединен с первым входом второго дифференциального усилителя и с первым входом второго суммирующего усилителя, второй вход второго дифференциального усилителя соединен с выходом второго источника постоянного напряжения, выход второго дифференциального усилителя соединен с входом двигателя привода горизонтального перемещения, при этом вход датчика линейного горизонтального перемещения связан с измерительной кареткой, а его выход соединен с вторым входом второго суммирующего усилителя, а выходы суммирующих усилителей соединены с соответствующими входами вычислительного блока.
На фиг.1 представлена схема конструктивного решения устройства;
на фиг.2 представлена измерительная система устройства.
Перечень позиций элементов, входящих в состав предлагаемого устройства.(фиг 1, 2)
1. Платформа.
2. Направляющая линейного привода горизонтального перемещения.
3. Каретка линейного привода горизонтального перемещения.
4. Направляющая линейного привода вертикального перемещения.
5. Каретка линейного привода вертикального перемещения.
6. Измерительная каретка.
7. Датчик измерения расстояния от измерительной каретки до поверхности головки рельса.
8. Рельс (поперечное сечение).
9. Датчик измерения расстояния от измерительной каретки до боковой поверхности рельса.
10. Первый дифференциальный усилитель.
11. Второй дифференциальный усилитель.
12. Первый суммирующий усилитель.
13. Второй суммирующий усилитель.
14. Двигатель привода линейного вертикального перемещения.
15. Двигатель привода линейного горизонтального перемещения.
16. Датчик линейного вертикального перемещения.
17. Датчик линейного горизонтального перемещения.
18. Первый источник постоянного напряжения.
19. Второй источник постоянного напряжения.
Устройство для измерения параметров рельсовой колеи железнодорожного пути содержит (фиг.1) платформу 1 с установленным на ней линейным приводом горизонтального перемещения, состоящим из направляющей 2 и каретки 3, на которой установлен линейный привод вертикального перемещения, состоящий из направляющей 4 и каретки 5.
С кареткой 5 линейного привода вертикального перемещения жестко соединена измерительная каретка 6 (фиг 1, 2), под горизонтальной плоскостью которой установлен датчик 7 измерения расстояния линейного привода горизонтального перемещения до головки рельса 8, а к внутренней стороне вертикальной вертикальной плоскости измерительной каретки 6 закреплен датчик 9 измерения расстояния от боковой поверхности рельса до каретки 5 линейного привода вертикального перемещения.
Измерительная система устройства (фиг 2) содержит два дифференциальных усилителя 10 и 11, два суммирующих усилителя 12 и 13, двигатель линейного привода вертикального перемещения 14, двигатель линейного привода горизонтального перемещения 15, два датчика линейных перемещений 16 и 17, а также два источника постоянного напряжения 18 и 19.
Выход датчика 7 измерения расстояния от каретки 6 до поверхности головки рельса 8 соединен с входом первого дифференциального усилителя 10 и с первым входом суммирующего усилителя 12. Другой вход дифференциального усилителя 10 соединен с выходом первого источника постоянного напряжения 18.
Выход первого дифференциального усилителя 10 соединен с входом двигателя привода вертикального перемещения 14, который связан с механизмом перемещения измерительной каретки 6 (фиг 1, 2).
Вход датчика 16 линейного вертикального перемещения механически связан с измерительной кареткой 6, выход которого соединен с вторым входом суммирующего усилителя 12.
Выход датчика 9 измерителя расстояния от от каретки линейного привода вертикального перемещения до боковой поверхности рельса 8 соединен с первым входом второго дифференциального 11 и с первым входом второго суммирующего усилителя 13, а второй вход второго дифференциального усилителя 11 соединен с выходом второго источника постоянного напряжения 19.
Выход второго дифференциального усилителя 11 соединен с входом двигателя 15 привода линейного горизонтального перемещения измерительной каретки 6.
Вход датчика 17 линейного горизонтального перемещения связан с измерительной кареткой 6, а его выход соединен со вторым входом второго суммирующего усилителя 13.
Выходы каждого из суммирующих усилителей 12 и 13 соединены с соответствующими входами вычислительного блока.
Устройство для измерения параметров рельсовой колеи работает следующим образом.
В установившемся состоянии напряжения на выходах датчиков 7 и 9 измерения расстояния от измерительной каретки до поверхности головки рельса 8 и до боковой поверхности рельса равны напряжениям соответствующих источников 18 и 19. Напряжения на выходах дифференциальных усилителей 10 и 11 равны нулю. Двигатели приводов линейного вертикального и горизонтального перемещения 14 и 15 неподвижны. Напряжение на выходе датчика 7 измерения расстояния от измерительной каретки до поверхности головки рельса суммируется с напряжением датчика линейного вертикального перемещения 16 посредством первого суммирующего усилителя 12. В результате напряжение на его выходе пропорционально расстоянию от поверхности головки рельса до платформы 1. Аналогично, напряжение на выходе датчика 9 измерения расстояния от измерительной каретки до боковой поверхности рельса суммируется с напряжением датчика 17 линейного горизонтального перемещения посредством второго суммирующего усилителя 13. В результате напряжение на его выходе пропорционально расстоянию от боковой поверхности рельса до точки начала отсчета датчика 17 линейного горизонтального перемещения.
При изменении положения рельса 8 относительно платформы 1 изменяются выходные напряжения датчиков 7 и 9 измерения расстояния от поверхности головки рельса и от боковой поверхности рельса. На выходах суммирующих усилителей 10 и 11 появляется напряжение, которое приводит в действие двигатели 14 и 15 приводов линейного вертикального и горизонтального перемещений. В результате действия приводов линейного перемещения измерительная каретка 6 будет перемещаться таким образом, чтобы разность выходных напряжений датчика 7 и первого источника постоянного напряжения 18, а также разность выходных напряжений датчика 9 и второго источника постоянного напряжения 19 были достаточно малыми.
Тем самым обеспечивается непрерывное слежение за контролируемым объектом (рельсом), перемещающимся в вертикальном и горизонтальном направлении и бесконтактное измерение его положения относительно платформы.
Предлагаемое устройство для измерения параметров рельсовой колеи железнодорожного транспорта может быть эффективно использовано в путеизмерительных вагонах и других средствах контроля железнодорожного пути, а также в средствах контроля металлургической промышленности и машиностроении.