способ контроля колесных пар железнодорожного транспорта

Формула изобретения

1. Способ контроля колесных пар железнодорожного транспорта, заключающийся в измерении диаметра колес, с использованием измерительных лазерных датчиков в количестве не менее двух, установленных под колесом таким образом, что плоскость круга измерения проходит через поверхность катания колеса, отличающийся тем, что в измерении диаметра колес используют лазерные датчики с линейным лучом, направленным перпендикулярно или под углом ~45° к направлению движения колеса.

2. Способ по п.1, в котором для измерения профиля бандажа колес используют лазер с плоским V-образным лучом, установленный под колесом, отличающийся тем, что лазер с V-образным лучом устанавливают под углом ~45° к направлению движения колеса, линию пересечения луча с бандажом колеса измеряют видеокамерой, установленной перпендикулярно к направлению движения колес.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизированного контроля технического состояния колесной пары железнодорожного транспорта при его движении по рельсовому пути.

Известен способ и фотолазерное устройство для определения диаметра колесных пар железнодорожного подвижного состава, основанный на принципе измерения фотолазерным устройством геометрических размеров, характеризующих изменение диаметра обода колеса и степень износа (проката) бандажа колесной пары, а также основан на принципе расчета диаметра колеса по кругу катания по формуле, характеризующей изменение диаметра в зависимости от текущего значения хорды обода и величины проката. Осуществление способа измерения хорды и проката предусматривается путем использования лазерных источников света, установленных с одной стороны пути, горизонтальных и вертикальных фотоприемных метрических «линеек», установленных с другой стороны вставки рельса и пути. За счет использования лазерных источников света и фотоприемников в виде матричных «линеек» достигается точность измерения геометрических размеров колесной пары в диапазоне ±0,1 мм (RU 2255309, G01B 11/08, В61К 9/12, опубл. 2004 г.).

Недостатками способа являются:

- состав измерительных приборов, включающих лазерные источники света и фотоприемников в виде матричных «линеек», усложняет процесс измерения;

- способ не обеспечивает измерение профиля бандажа.

Известен способ мониторинга параметров колесной пары и ее положения относительно рельсового пути, заключающийся в том, что световым излучением облучают рабочую поверхность колеса и по принятому излучению определяют профиль колеса и положение колесной пары относительно рельсового пути. В качестве принятого излучения используют рассеянное излучение от точек на облучаемой рабочей поверхности колеса, измеряют координаты этих точек и по полученным координатам формируют законченный профиль колеса, который сравнивают с эталонным профилем колеса колесной пары. По результатам сравнения делают вывод о возможности дальнейшей эксплуатации колесной пары (RU 2266226, В61К 9/12, опубл. 2004 г.).

Недостатками способа являются:

- расположение измерительных приборов с боковых сторон рельса рельсового пути и угловое направление световых лучей снижают точность измерения;

- способ не обеспечивает измерение диаметра колеса.

Известен способ контроля колесных пар железнодорожного пути, опубликованный в журнале «Железные дороги мира», 2001 г., № 12, принятый в качестве прототипа и содержащий:

- для измерения диаметра колес - два лазера с V-образно расходящимся в одной плоскости лучом, размещенных под исследуемым колесом таким образом, чтобы полосы света, падающие на поверхность катания, были параллельны плоскости круга измерения; эти полосы фотографирует расположенная сбоку цифровая камера, плоскость круга измерения проходит через поверхность катания колеса посредине между световыми полосами, после чего с помощью линейной интерполяции определяется диаметр расположенного между ними круга измерения;

- для измерения профиля бандажа используется тот же метод, что и измерение диаметра колеса, для этого один лазер с плоским V-образным лучом устанавливается ниже катящегося колеса так, что плоскость луча оказывается строго перпендикулярной направлению движения колеса, линия пересечения плоскости луча с профилем колеса фиксируется цифровой фотокамерой, в цифровом виде передается на ЭВМ модуля обмера, где изображение обрабатывается с целью устранения искажений.

Недостатками указанного способа контроля колесных пар являются:

- для измерения диаметра колес используются два лазера с V-образно расходящимся лучом и расположенная сбоку цифровая камера, что усложняет конструкцию способа и снижает точность измерения, так как цифровая камера расположена под углом к измеряемой поверхности;

- для измерения профиля бандажа используется цифровая фотокамера, расположенная под углом к направлению движения колеса менее или более 90°, что также усложняет процесс совмещения вертикальной оси колеса и лазерного датчика и снижает точность измерения.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения и упрощение конструкции способа контроля колесных пар.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе:

- для измерения диаметра колес используются измерительные лазерные датчики в количестве не менее 2-х, установленные под колесом в средней части поверхности катания параллельно плоскости круга измерения колеса на расстоянии между собой L, равном 0,5-0,8 наименьшего измеряемого диаметра колеса и зафиксированном системой измерения способа, как базовое для выполнения расчета диаметра колеса;

- для измерения профиля бандажа используется видеокамера, установленная перпендикулярно направлению движения колеса, и один лазер с V-образным лучом, установленный под углом ~45° к направлению движения колеса.

Изобретение относится к строительству железных дорог, в частности к фрезам, используемым при обработке поверхности шейки рельса для устранения локальных неровностей в зоне сварного стыка рельсов.

На фиг.1 изображен общий вид способа контроля колесных пар железнодорожного транспорта, на фиг.2 - вид А фиг.1 и на фиг.3 - вид Б фиг.1.

Способ контроля колесных пар железнодорожного транспорта включает две опорные балки 1 и 2 (фиг.1, 2 и 3), на верхней поверхности которых закреплены отрезки рельсов 3 и 4 с установленными зазорами в стыках L₁ и L₂. Опорные балки 1 и 2 закреплены на фундаменте 5 посредством фундаментных болтов 6.

Для измерения диаметра колес 7 по поверхности катания в зазорах L₁ стыков отрезков рельсов 3 или в опорных балках 1 и 2 в местах стыков L₁ установлены лазерные датчики 8, не менее двух в каждой балке, на расстояниях «С» между собой с равным 0,5-0,8 от измеряемого диаметра колеса 7. При движении колес 7 в направлении «Г» лазерными датчиками 8 определяются расстояния h₁ и h₂ до поверхности катания колес 7, при этом лучи лазерных датчиков 8 направлены строго перпендикулярно направлению движения колес 7. По установленному расстоянию «С» и измеренным величинам h₁ и h₂ выполняется определение диаметра колеса. Установка лазерных датчиков 8 более двух на каждой балке повышает точность измерения диаметра колес 7.

Для измерения профиля бандажа колес 7 в процессе дальнейшего их движения в направлении «Г» способ включает шкаф 9, установленный в нише фундамента 5 под каждой опорной балкой 1 и 2 в зоне стыков L2 отрезков рельсов 4. Одна сторона стыков L₂ выполнена строго перпендикулярно направлению движения колес 7, другая под углом 45° к первой. Измерение профиля бандажа выполняется видеокамерой, установленной строго вертикально и перпендикулярно к направлению движения колес 7, с использованием лазерной подсветки 11 с плоским V-образным лучом, установленным под углом 45° к направлению движения колес 7. Видеокамера 10 и лазерная подсветка 11 закреплены в шкафах 9 при помощи штативов 12, обеспечивающих установку их в вертикальной и горизонтальной плоскостях в зоне стыков L ₂ относительно поперечного профиля бандажа.

На расстоянии «М» от зоны измерения установлены датчики позиционирования 13, которые фиксируют вхождение колес 7 в зону измерения способа и дают команду электронному устройству, которое автоматически переводится в режим измерения и включает измерительную аппаратуру способа.

При передвижении колес 7 в направлении «Г» и проходе их через зазоры 3 поверхность колес освещается лазерными датчиками 8 и производится замер диаметров колес 7 по поверхности катания, при дальнейшем движении колес 7 и проходе зазоров 4 поверхность бандажа освещается лазером 11 с плоским V-образным лучом, линия пересечения которого с бандажом колес 7 измеряется видеокамерами 10. Сигналы от лазерных датчиков 8 и видеокамеры 10 в электронном виде обрабатываются системой измерения и преобразуются в цифровые сигналы, которые посредством программного обеспечения представляются в виде геометрических параметров. Системой измерения производится их сравнение с нормируемыми величинами, и результаты выдаются в виде заключения о степени износа диаметра и бандажа колес 7. Аналогично производится измерение и обработка параметров последующих колес 7. Результаты измерения выдаются в виде электронного протокола.