МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ИНЕРЦИАЛЬНАЯ БЕСКОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬСОВ И РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ "МИБИС"

Полезная модель относится к технике железнодорожного транспорта, в частности измерения геометрических параметров рельсов и рельсовой колеи железнодорожного пути.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является система бесконтактного измерения геометрических параметров рельсов и рельсовой колеи железнодорожного пути (Патент РФ на полезную модель №126012, зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей РФ 20 марта 2013 г. МПК 7 E01B 35/00), содержащая ЭВМ, включающую блок сбора и обработки информации и блок бортового программного обеспечения, а также датчик пути и скорости, бесконтактный измерительный модуль (БИМ), бесплатформенную инерциальную навигационную систему (БИНС), приемник GPS, информационно связанные между собой.
Недостатками известного устройства, принятого за прототип, являются недостаточные функциональные возможности системы из-за ограниченного количества измеряемых параметров, характеризующих показатели геометрии рельсового пути и рельсов и невозможность измерения геометрических параметров рельсовой колеи железнодорожного пути при скорости движения подвижной единицы свыше 160 км/час.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данной полезной модели, является повышение эффективности системы за счет обеспечения высокой точности бесконтактного измерения геометрических параметров состояния рельсов при движении подвижной единицы на скоростях до 350 км/ч, расширение функциональных возможностей системы за счет увеличения количества измеряемых параметров, характеризующих показатели геометрии рельсового пути и рельсов.
Поставленный технический результат достигается многофункциональной инерциальной бесконтактной системой измерения геометрических параметров рельсов и рельсовой колеи железнодорожного пути «МИБИС», содержащей ЭВМ, включающую блок сбора и обработки информации и блок бортового программного обеспечения, а также датчик пути и скорости, бесплатформенную инерциальную навигационную систему (БИНС), бесконтактный измерительный модуль координат рельсов (БИМ), в которой в отличие от прототипа дополнительно содержатся два бесконтактных измерительных модуля координат рельсов.
При этом выход датчика пути и скорости связан с входом блока сбора и обработки информации, один выход которого связан с входом бесплатформенной инерциальной навигационной системы, второй выход блока сбора и обработки информации связан с первым входом блока бортового программного обеспечения, второй вход блока бортового программного обеспечения связан с выходом бесплатформенной инерциальной навигационной системы, третий, четвертый и пятый входы блока бортового программного обеспечения связаны с соответствующими выходами бесконтактных измерительных модулей координат рельсов, при этом выход блока программного обеспечения является информационным выходом многофункциональной инерциальной бесконтактной системы измерения геометрических параметров рельсов и рельсовой колеи железнодорожного пути.
Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.
На фиг. 1 представлена блок-схема многофункциональной инерциальной бесконтактной системы измерения геометрических параметров рельсов и рельсовой колеи железнодорожного пути «МИБИС», которая содержит следующие основные элементы, информационно связанные между собой:
- ЭВМ 1, установленная на подвижной единице;
- блок сбора и обработки информации 2;
- блок бортового программного обеспечения 3;
- датчик пути и скорости 4;
- бесконтактный измерительный модуль координат рельсов (БИМ 1) 5;
- бесконтактный измерительный модуль координат рельсов (БИМ 2) 6;
- бесконтактный измерительный модуль координат рельсов (БИМ 3) 7;
- бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС) 8.
При этом выход датчика пути и скорости 4 связан с входом блока сбора и обработки информации 2, один выход которого связан с входом бесплатформенной инерциальной навигационной системы 8, второй выход блока сбора и обработки информации 2 связан с первым входом блока бортового программного обеспечения 3, второй вход блока бортового программного обеспечения 3 связан с выходом бесплатформенной инерциальной навигационной системы 8, третий, четвертый и пятый входы блока бортового программного обеспечения 3 связаны с соответствующими выходами бесконтактных измерительных модулей координат рельсов 5, 6, 7, выход блока бортового программного обеспечения 3 является информационным выходом многофункциональной инерциальной бесконтактной системы измерения геометрических параметров рельсов и рельсовой колеи железнодорожного пути.
Предложенная система работает следующим образом.
Информация о пройденном пути и скорости движения подвижной единицы с выхода датчика пути и скорости 4 поступает на вход блока 2 сбора и обработки информации, с выхода которого информация поступает на вход бесплатформенной инерциальной навигационной системы 8 (БИНС), с которой, в свою очередь поступает информация о навигационных параметрах, углах ориентации основания (крен, тангаж, курс), а также информация об ускорении и скорости движения основания, на котором установлена БИНС.
Информация о пройденном пути и скорости подвижной единицы с выхода блока сбора и обработки информации 2 поступает на первый вход блока бортового программного обеспечения 3 и обрабатывается.
Информация с выхода бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) 8 поступает на второй вход блока бортового программного обеспечения 3 и обрабатывается.
Информация на третий, четвертый и пятый входы блока бортового программного обеспечения 3 поступает с соответствующих выходов блоков бесконтактных измерительных модулей координат рельсов 5, 6, 7 и совместно обрабатывается.
В блоке бортового программного обеспечения 3 происходит расчет геометрических параметров рельсовой колеи.
Выход блока 3 программного обеспечения является информационным выходом многофункциональной инерциальной бесконтактной системы измерения геометрических параметров рельсов и рельсовой колеи железнодорожного пути.
Использование предложенной системы позволит повысить точность бесконтактного измерения параметров геометрии рельсовой колеи, расширить диапазон неровностей пути в плане и в профиле.
Заявляемая система позволяет расширить функциональные возможности за счет увеличения количества измеряемых параметров рельсов и рельсовой колеи, а именно:
- поперечный профиль головки рельса;
- подуклонка рельсов;
- наклон поверхности катания рельса;
- эквивалентная и эффективная конусность;
- вертикальный износ головки рельса;
- боковой износ головки рельса;
- короткие неровности на поверхности катания рельса (от 3 до 300 см);
- горизонтальные и вертикальные неровности рельсовой колеи;
- ширина колеи;
- возвышение одной рельсовой нити над другой.
Использование предложенной системы позволит обеспечить высокую точность измерения получаемых параметров рельсов и рельсовой колеи во всем диапазоне рабочих скоростей от 0 до 350 км/ч.
Предложенная система отличается компактностью и может быть легко адаптирована для установки на любую подвижную единицу (вагон, локомотив, мотриса и т.д.), что существенно расширит возможность ее применения.
Наличие отличительных признаков в заявляемой полезной модели позволяет сделать вывод о ее соответствии условию патентоспособности «новизна».
Критерий «промышленная применимость» подтверждается эффективностью использования заявляемой полезной модели по сравнению с прототипом в средствах диагностики состояния железнодорожной инфраструктуры на базе подвижных единиц различного типа для обеспечения безопасности железнодорожного движения в сети Российских и зарубежных железных дорог.