способ регистрации схода вагона подвижного состава с рельсов

Формула изобретения

Способ регистрации схода вагона подвижного состава с рельсов, заключающийся в том, что замеряют ускорения необрессоренных частей подвижного состава, одно из которых вертикальное, преобразуют их в электрические сигналы, с последующим выделением низкочастотных составляющих, обрабатывают их и сравнивают обработанные сигналы с опорными уровнями и при одновременном превышении последних формируют управляющий тормозной сигнал, отличающийся тем, что замеряют скорость движения подвижного состава, соответственно которой вырабатывают аналоговый непрерывный сигнал, который преобразуют в дискретную последовательность с заданным шагом квантования, и с учетом расстояния между шпалами определяют "шпальную" частоту и "околошпальную" полосу частот, при этом низкочастотные составляющие сигналов ускорений преобразуют в дискретную последовательность сигналов с указанным шагом квантования, для которых рассчитывают энергетические спектры с последующей оценкой энергий в "околошпальной" полосе частот, в пределах которой производят сравнения указанных энергий с опорными уровнями в виде энергии сигналов ускорений, возникающих при штатном движении подвижного состава, причем другое ускорение - поперечное.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортной технике, в частности, к способам регистрации схода вагона подвижного состава с рельсов.

Известен способ регистрации схода вагонов подвижного состава с рельсов [1] , который заключается в том, что замеряют ускорения необрессоренных частей подвижного состава, одно из которых вертикальное, преобразуют их в электрические сигналы с последующим выделением низкочастотных составляющих, обрабатывают их и сравнивают обработанные сигналы с опорными уровнями и при одновременном превышении последних, формируют управляющий тормозной сигнал.

Недостаток способа заключается в его неуниверсальности, поскольку он не может быть использован при регистрации на локомотиве схода вагона с рельсов, так как величина ускорения локомотива при сходе вагона не изменяется по величине.

Целью настоящего изобретения является повышение универсальности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе регистрации схода вагона подвижного состава с рельсов, заключающемся в том, что замеряют ускорения необрессоренных частей подвижного состава, одно из которых вертикальное, преобразуют их в электрические сигналы с последующим выделением низкочастотных составляющих, обрабатывают их и сравнивают обработанные сигналы с опорными уровнями и при одновременном превышении последних формируют управляющий тормозной сигнал, замеряют скорость движения подвижного состава, соответственно которой вырабатывают аналоговый непрерывный сигнал, который преобразуют в дискретную последовательность с заданным шагом квантования, и с учетом расстояния между шпалами определяют "шпальную" частоту и "околошпальную" полосу частот, при этом низкочастотные составляющие сигналов ускорений преобразуют в дискретную последовательность сигналов с указанным шагом квантования, для которых рассчитывают энергетические спектры с последующей оценкой энергий в "околошпальной" полосе частот, в пределах которой производят сравнения указанных энергий с опорными уровнями в виде энергии сигналов ускорений, возникающих при штатном движении подвижного состава, причем другое ускорение - поперечное.

Такое выполнение способа, при котором замеряют скорость движения подвижного состава, соответственно которой вырабатывают аналоговый непрерывный сигнал, который преобразуют в дискретную последовательность с заданным шагом квантования и с учетом расстояния между шпалами определяют "шпальную" частоту и "околошпальную" полосу частот, при этом низкочастотные составляющие сигналов ускорений преобразуют в дискретную последовательность сигналов с указанным шагом квантования, для которых рассчитывают энергетические спектры с последующей оценкой энергий в "околошпальной" полосе частот, в пределах которой производят сравнения указанных энергий с опорными уровнями в виде энергии сигналов ускорений, возникающих при штатном движении подвижного состава, причем другое ускорение - поперечное, позволяет использовать его при регистрации на локомотиве подвижного состава схода вагона с рельсов и тем самым повысить его универсальность.

Предлагаемый способ основан на регистрации энергии сигналов поперечных (координата Y) и вертикальных (координата Z) ускорений необрессоренной части подвижного состава в заданной полосе частот [f_o-; f_o+], где f_o - частота ударов сошедшей колесной пары с рельсов о шпалы ("шпальная частота"); - параметр, задающий "околошпальную" полосу частот, который определяется экспериментально. "Околошпальная" полоса частот [f_o-; f_o+] изменяется пропорционально скорости движения поезда. Момент схода определяется сравнением энергий сигналов ускорений в "околошпальной" полосе частот по координатам Z и Y при сходе вагона с рельсов с опорными уровнями - энергиями сигналов ускорений, возникающих при штатном движении подвижного состава в указанной полосе частот.

Способ реализуется следующей последовательностью действий.

1. Во время движения подвижного состава замеряют вертикальные (координата Z) и поперечные (координата Y) ускорения, в соответствии с которыми вырабатывают аналоговые непрерывные электрические сигналы в виде случайных стационарных процессов Z(t) и Y(t) соответственно.

2. Сигналы фильтруют, выделяя их низкочастотные составляющие, и затем преобразуют в дискретную последовательность сигналов Z(t) и Y(t) с заданным шагом квантования t.

3. Для полученных дискретных последовательностей рассчитывают оценки энергетических спектров S_z и S_y процессов Z(k) и Y(k) конечной длительности по формуле:

,

где - N число отсчетов; Z_k - значение ускорения в k-й момент времени; m_z - среднее значение ускорений; t - шаг квантования; - круговая частота; f - частота.

4. Замеряют скорость подвижного состава, соответственно которой вырабатывают аналоговый непрерывный сигнал. Последний преобразуют в дискретную последовательность сигналов с тем же шагом квантования t. Рассчитывают "шпальную" частоту по формуле:

f_o=v/l,

где v - скорость движения поезда (м/с); l - расстояние между шпалами.

Для регистрации схода вагона с рельсов устанавливают "околошпальную" полосу частот

[f_o-; f_o+] = [f₁;f₂]

5. По полученному энергетическому спектру S и значениям граничных частот [f₁; f₂] вычисляют значения энергии сигналов ускорений по Z и Y-координатам в заданной полосе частот по формуле:

б

где S_i - значения отсчетов спектральной плотности в диапазоне частот

f=[f₁; f₂]

6. При сходе колесной пары вагона с рельсов в результате периодических ударов колесной пары по шпалам с частотой f_o генерируются колебания в рельсах, регистрируемые датчиками ускорений. Это приводит к росту значений энергии сигналов ускорений, определяемых соотношением (3).

7. При движении подвижного состава происходит непрерывная оценка энергий спектров сигналов ускорений по Z и Y-координатам в заданной полосе частот t и сравнение их с экспериментально установленными опорными уровнями - энергиями ускорений при штатном движении поезда в той же полосе частот. При одновременном превышении энергий сигналов ускорений по Z и Y-координатам в m раз опорных уровней формируется сигнал схода вагона с рельсов, в соответствии с которым вырабатывается управляющий сигнал для включения тормоза.

Использование данного способа позволяет снизить аварийность и повысить безопасность движения на железной дороге.