Устройство измерения расстояния между подвижным составом, преимущественно хоппер-дозатором, и железнодорожным путем и способ установки высоты дозатора хоппер-дозатора
APPARATUS FOR MEASURING THE DISTANCE BETWEEN THE ROLLING STOCK, PRIMARILY A HOPPER-BATCHER, AND THE RAILWAY TRACK, AND METHOD FOR SETTING THE HEIGHT OF THE BATCHER OF THE HOPPER-BATCHER

Изобретение относится к устройствам измерения расстояния между двумя объектами, один из которых является элементом транспортного средства, преимущественно хоппер-дозатора, перемещаемого по рельсам, а второй верхнего строения пути, например рельсом и способом их реализации при производстве путевых работ и распределения груза на пути в соответствии с технологическими параметрами работ по ремонту, строительству и обслуживанию железнодорожного пути.
Изобретение может быть также применено для контроля требований к подвижному составу для его безопасной эксплуатации, в частности износа колесных пар, взаимного расположения автосцепок и т.п.
Специальный подвижной состав для выгрузки и укладки балласта в путь содержит кузов с разгрузочными отверстиями, перекрываемыми крышками, установленный на раму, опирающуюся на ходовые тележки, обеспечивающими рессорное подвешивание рамы и других элементов подвижного состава. Под рамой подвешен дозатор, состоящий из поперечных и продольных балок, две из которых размещены над рельсом и выполнены в виде уголка вершиной вверх. Дозатор имеет возможность принудительного перемещения по высоте через механическую систему подвесок, тяг, рычагов, кинематически связанных с силовым приводом в виде пневмоцилиндров. Принудительное перемещение дозатора осуществляется вручную поворотным штурвалом с фиксацией уровня высоты дозатора винтовым фиксатором и отображением этого уровня на шкале дозирования механизма перемещения дозатора. (Сычев В.П. Хоппер-дозаторы М.: АИСнТ 2011, 126 С). На подвижной состав может быть установлен блок управления разгрузочно-дозирующими механизмами включая управление перемещением дозатором, обеспечивающий автоматическое управление механизмами хоппер-дозатора («Система управления выгрузкой и укладкой балласта вагона хоппер-дозаторами дистанционная автоматическая», 771.00.002 ТЗ)
Укладка или замена балластного, как правило, щебеночного, слоя выполняется при строительстве, ремонтах и текущем содержании железнодорожного пути.
Толщина слоя определяется технологическими процессами этих работ или отдельных их операций. Эта толщина устанавливается посредством размещения дозатора на задаваемой высоте нижних кромок дозатора относительно поверхности железнодорожного пути, уровня головки рельса (УВГР).
Отметка на шкале дозирования должна соответствовать параметрам, установленным технологическими процессами или проектами путевых работ, (см. например, Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути, утвержденные МПС РФ №ЦПТ-53 от 30.09.2003, в редакции распоряжения ОАО "РЖД" №2538р от 25.11.2011) и текущего содержания пути (См. например, Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. Распоряжение ОАО РЖД №2288 рот 14.11.2016).
Отношение высоты укладки груза, в частности балласта на пути и уровня установки дозатора относительно поверхности железнодорожного пути определяется конструктивными особенностями кинематики механизма дозатора хоппер-дозатора и настраивается при производстве хоппер-дозатора и в дальнейшем при необходимости регулируется в процессе его эксплуатации (Руководство по эксплуатации хоппер-дозатора ВПМ 770 №770.00.000РЭ). В процессе эксплуатации возможно не соответствие высоты укладки и показаний на шкале дозатора в основном по следующим причинам: первая, ослабление тяг, рычагов и подвесок механизма дозатора, а вторая связана с рессорным подвешиванием, в частности изменением высоты подрессоренных элементов подвижного состава в процессе частичной выгрузки. Эти нарушения приводит к неоправданному излишнему расходованию балласта и/или к нарушениям технологического процесса путевых работ в части несоответствия заявленным параметрам укладки. Таким образом, измерение высоты подвижного состава относительно поверхности железнодорожного пути необходимо для обеспечения выполнения заданных параметров технологических процессов путевых работ а также для оценки выполнения требований безопасной эксплуатации подвижного состава (Приказ Минтранса России от 21.12.2010 №286 (ред. 25.12.2018) «Об утверждении Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации» // «Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти» - №12 - 21.03.2011), в частности установления нормативных требований по высоте автосцепки над головками рельсов, когда разность размеров от головки рельса до оси автосцепки, измеренная по осям сцепления на одном хоппер-дозаторе, не должна превышать нормативных значений (в частности, 15 мм), или размещения дозатора над уровнем головки рельсов в транспортном положении из условий безопасной эксплуатации подвижного состава дозатор (в частности, не менее чем на 220 мм).
Таким образом результаты измерений высоты элемента подвижного состава относительно поверхности железнодорожного пути, необходимы для контроля технологических процессов путевых работ, недопущения излишнего расходования балласта, обеспечения безопасной эксплуатации подвижного состава, оперативной оценки дефектов механизма дозатора для своевременного их регулирования или ремонта, чтобы не ожидать достижения планового срока ремонта.
Известный способ измерения линейных размеров высоты с помощью линейки (ГОСТ 427-75 «Линейки измерительные металлические») не позволяет проводить измерения при движении подвижного состава в процессе работ по выгрузке и распределению груза, а сам процесс измерения субъективен.
Известно устройство для измерения высоты автосцепки над головками рельсов (RU 50652), содержащее измерительный узел в виде электронного блока, включающего лазерный излучатель, инклинометр, микроконтроллер и цифровое табло, и средства установки электронного блока на головке рельса в виде телескопического штатива, связанного с инклинометром, и узла магнитного крепления, соединенного со штативом. Недостатком этого устройства является необходимость прерывания технологических операций для проведения измерений, а также то обстоятельство, что установка электронного блока на головке рельса в условиях выгрузки на путь балласта потребует дополнительных защитных мер от попадания на него частиц щебня.
Цель изобретения обеспечить повышение безопасной эксплуатации подвижного состава, выполнение требований и соблюдения параметров технологического процесса в процессе проведения путевых работ, снижение непроизводительного расходования балласта, получение информации для планирования работ по техническому обслуживанию хоппер-дозатора в процессе производства путевых работ.
Цель достигается в оперативном измерении расстояния от элемента подвижного состава до поверхности железнодорожного пути без остановки технологических процессов выполнения путевых работ и сравнения полученных в результате измерения данных со значениями заданными технологическими процессами и нормативными документами.
Техническим результатом является бесконтактное измерение расстояния между элементами подвижного состава, преимущественно хоппер-дозатора и железнодорожным путем в процессе эксплуатации и производства путевых работ для выдачи оперативной информации о несоответствии высоты элемента подвижного состава технологическим и нормативным значениям.
Технический результат достигается установкой на подвижной состав, преимущественно хоппер-дозатор устройства измерения, содержащего излучатель, генерирующий посыл сигнала на отражатель, приемное устройство, принимающее отраженный сигнал, блоки обработки информации: преобразования, хранения, вычисления, отображения, передачи, конструктивно размещенные в одном или разных корпусах. Корпус содержащий излучатель и приемное устройство размещается в нижней части рамы над рельсом. Прочие блоки могут размещаться в этом же корпусе или в ином и устанавливаться на кузове, раме подвижного состава или вне подвижного состава с возможностью обмена информацией с прочими блоками. Корпус, содержащий излучатель и приемное устройство целесообразно установить на боковую балку рамы подвижного состава на перемещаемый кронштейн для обеспечения возможности настройки излучателя и приемника относительно головки рельса, который служит отражателем сигнала. Конструктивно может быть несколько вариантов: корпус установлен на телескопическом штативе или на балке рамы может быть установлена проушины, в которые вставляется стержень, на котором установлен корпус. В этом случае корпус относительно стержня или стержень с корпусом относительно балки перемещается и выбирается место расположения излучателя и приемника над рельсом, преимущественно головкой рельса. Рельс в этом случае является отражателем сигнала, причем между излучателем и рельсом не должно быть ни одного элемента подвижного состава, служащего помехой для прохождения сигнала. Устройство должно быть легко демонтируемо и вандалозащищенное.
Возможно установить устройство непосредственно на дозатор, например на надрельсовую балку дозатора, выполненную в виде уголка вершиной верх, например под вершину. Не исключается возможность крепления кронштейна корпуса устройства к кузову или иному подресоренному элементу подвижного состава.
На фигуре 1 представлен общий вид хоппер-дозатор. На фиг.2  - дозатор, вид А.
На фигурах изображены: 1 - балласт, 2 - шпала; 3 - рельс; 4 - ходовая тележка; 5 -автосцепное устройство, 6 - рама; 7 - кузов; 8 - направляющие механизма перемещения дозатора; 9 - устройство измерения; 10 - дозатор; 11 -  надрельсовая балка дозатора.
зд
Н - высота нижних кромок дозатора от уровня головок рельса
i
H- текущая высота, измеряемая устройством.
зд
i
1
зд
1
зд
i
1
i
1
здф
здф
зд
зд
3
Устройство измерения расстояния между подвижным составом, преимущественно хоппер-дозатором и железнодорожным путем и способ его реализации работает следующим образом. Устройство измерение расстояния между подвижным составом и железнодорожным путем 9, устанавливается на подвижной состав, содержащий раму 6, опирающуюся на ходовые тележки 4, перемещаемые по рельсам 3, опирающиеся на шпалы 2, лежащие на балластном основании, преимущественно щебне 1 и дозатор 10, подвешенный под рамой 6 и перемещаемый по высоте с помощью разгрузочно-дозирующих механизмов, состоящих из системы тяг, рычагов, подвесок, направляющих 8, закрепленных на раме 6 или кузове 7 и устанавливаемого на заданной технологическим процессом производства путевых работ высоте Н между нижними кромкам дозатора уровнем головки рельсов 3, причем либо вручную с помощью винтового фиксатора, либо автоматически через устанавливаемый на хоппер-дозаторе блок управления разгрузочно-дозирующими механизмами. Устройство измерение может быть установлено на дозаторе 10, в частности на его надрельсовой балке 11, однако предпочтительно установить его на боковой балке рамы 6 на кронштейне или штанге таким образом, чтобы иметь возможность перемещать устройство или штангу на которой устройство размещено, подбирая наиболее оптимальные условия для работы отражателя и приемника. Устройство содержит излучатель и приемник сигнала, и множество блоков преобразования, хранения, вычисления, отражения, передачи сигналов, размещаемых в одном с излучателем и приемником корпусе или разных, при этом допускается дистанционное взаимодействие между блоками. Корпус устройства предпочтительно сделать вандалозащищенным, с возможностью снимать при транспортировке и устанавливать перед началом производства работ по выгрузке и укладки балласта. С помощью устройства перед началом путевых работ измеряется высота H (i=1), H будем считать эталонным и соответствующим заданным технологическим параметрам, и которое сравнивается, и запоминается с Н. В частном случае, если устройство устанавливается на дозатор, H может быть равно Н. В процессе работ после i-й выгрузки балласта значение H не равно H и тогда вычисляется значение ΔН=|H-H|. В этом случае фактическое значение высоты дозатора Н должно быть скорректировано как Н=Н±ΔН. Производитель путевых работ сравнивает ΔН с принимаемой технологией работ погрешностью установки Н и принимает решение: провести перемещение дозатора, или продолжить работы по выгрузке и укладке балласта посчитав ΔН незначительной погрешностью. Если процесс перемещения дозатора автоматизирован, то сигнал на перемещение дозатора из блока управления разгрузочно-дозирующими механизмами поступает автоматически после сравнения величин измерений. Нормативных документов, устанавливающих величину этой погрешности нет, но она определяется требованиями экономии выгружаемого балласта, например, изменение ΔН на 10 мм в сторону подъема вверх и увеличение высоты подъема дозатора на эти 10 мм увеличит непроизводительное расходование балласта на 15 м на один километр пути.
Установкой устройства измерения на автосцепное устройство может решаться задача безопасности эксплуатации подвижного по контролю высоты автосцепок, например с целью недопущения саморасцепов.
Для того, чтобы высота дозатора относительно поверхности железнодорожного пути, устанавливаемая по шкале дозирования хоппер-дозатора соответствовала значениям технологических параметров укладки, предварительно, проводят установку линейных и угловых величин тяг, рычагов, подвесок кинематически связанных с силовым приводом механизма перемещения дозатора таким образом, чтобы отметки на шкале дозирования соответствовали высоте нижних кромок дозатора относительно уровня головок рельсов.
Способ реализации заявленного устройства заключается в установке на элемент подвижного состава устройства измерения расстояния, с помощью которого определяется изменение высоты подресоренных элементов подвижного состава относительно уровня железнодорожного пути и сравнивается с заданными технологическим процессом производства путевых работ параметрами высоты укладки балластного слоя, а при изменении этого расстояния в процессе производства путевых работ проведение корректировки высоты дозатора посредством его перемещения с учетом изменения фактической высоты.