УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА Российский патент 1994 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к технике железнодорожного транспорта, точнее к устройствам для определения нагрузки на колесо подвижного состава путем определения нагрузки на каждое колесо. Наиболее известно устройство определения осевой нагрузки непосредственным взвешиванием вагона.

Известны устройства, в основе которых лежит фиксация прогибов рельса, вызываемых движением вагона по нему.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство для определения осевой нагрузки, в частности, от колеса по измерениям прогиба рельсов.

Недостаток этого устройства - необходимость специально оборудованного участка пути, что влияет на экономичность и безопасность работ, а также непосредственная связь устройства с рельсовой колеей, что в случае любого ремонта пути требует также его переустройства и переналадки.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства.

Цель достигается тем, что в качестве источника сигналов используется удар колеса с определяемой нагрузкой о стык рельсов, а система регистрации колебаний грунта, вызванных ударом, выполнена в виде трехкомпонентного сейсмоприемника, установленного на расстоянии от стыка рельса не более 0,1 l, где l - расстояние между соседними стыками трехканального линейного усилителя, частотно зависимого фильтра и регистрирующего устройства.

По полученным сейсмограммам определяют амплитуды и периоды сейсмических колебаний, строят корреляционные зависимости между нагрузкой на колесо и величинами амплитуд и видимых периодов при определенной скорости движения и расстоянием от стыка до сейсмоприемника, по которым определяют нагрузку на колесо.

Новизна и существенное отличие предлагаемого устройства в сравнении с прототипом обеспечиваются за счет определения нагрузки на колесо по кривой корреляционной зависимости между осевой нагрузкой и параметрами сейсмических колебаний без необходимости взвешивания каждого вагона, а также отсутствием необходимости производства работ по устройству датчиков на железнодорожном пути.

На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - график корреляционной зависимости амплитуды колебаний от нагрузки на колесо; на фиг. 3 - график зависимости видимого периода от веса (нагрузки на колесо) вагона.

На фиг. 1 обозначено: железнодорожное полотно 1, вагон 2, ближайший 3 и соседние 4 стыки, трехкомпонентный сейсмоприемник 5, причем для устранения влияния стыков второго рельса они должны быть удалены на расстояние 0,5 l, трехканальный линейный усилитель 6, частотно зависимый фильтр 7, регистрирующее устройство 8.

Устройство работает следующим образом.

Вблизи железнодорожного полотна 1 с расстоянием l между стыками на удалении 0,1 l устанавливают трехкомпонентный сейсмоприемник 5. Расстояние от стыка до сейсмоприемника 0,1 l выбирается из следующих соображений. Амплитуды сейсмических колебаний уменьшаются обратно пропорционально расстоянию от источника колебаний до точки их регистрации. Если поместить точку регистрации на расстоянии 0,1 l, то на сейсмограмме будут в основном зарегистрированы колебания грунта от удара вагона о ближайший стык, а амплитуда колебания от соседних стыков не будет превышать 0,1 амплитуды от ближайшего.

Как показывает результат измерения сейсмического волнового поля, между амплитудами колебаний от удара колеса вагона и расстоянием от стыка существует зависимость А(х) ≈ А_о(х/х_о)^-1, где А_о - амплитуда на расстоянии х_о; А(х) - амплитуда на расстоянии х.

Амплитуда на расстоянии 0,1 l от ближайшего стыка 3: А₃ ≈ А_о/0,1 l, амплитуда от соседнего стыка 4, находящегося на расстоянии l₁= = = 1,005l, отсюда отношение амплитуд от ближайшего и соседнего стыков
A₃/A₄~ ≈ 10
Тем самым колебания на сейсмограмме будут в основном обусловлены ударом о стык колеса именно того вагона, осевую нагрузку которого следует определить.

Затем подключают выводы сейсмоприемника через усилитель и фильтр к самописцу или сейсмостанции. Производят регистрацию колебаний грунта около стыка 3 от железнодорожного вагона 2 с известной осевой нагрузкой и движущегося с известной скоростью. Скорость движения определяется по времени прохождения вагоном расстояния, равного базе тележки. Для большинства грузовых вагонов СССР база тележки составляет 1,85 м. Время между ударами двух лес одной тележки об один и тот же стык можно измерить по сейсмограмме. Скорость движения состава определяется как V = 1,85/t.

На полученных сейсмограммах измеряют амплитуды и видимые периоды колебаний и строят семейства корреляционных зависимостей между осевой нагрузкой и параметрами сейсмических колебаний - амплитудами и периодами для разных скоростей движения. Производят аналогичные измерения параметров сейсмических колебаний от вагонов, которые не взвешивались, и на основании полученной корреляционной зависимости для данных скоростей определяют по сейсмическим параметрам осевую нагрузку.

П р и м е р. При исследованиях сейсмических колебаний от железнодорожного транспорта на ж. д. узле Гомель были получены следующие результаты. При расстоянии между стыками 12,5 м расстояние от сейсмоприемника до ближайшего стыка составляло 1,25 м. Вагоны двигались со скоростью 5 м/с.

Зависимость периодов и амплитуд сейсмических колебаний от веса вагона представлена в таблице.

По этим данным были построены корреляционные зависимости, с помощью которых по параметрам колебаний определялся вес железнодорожных вагонов.

Преимущество данного устройства заключается в возможности оценивать нагрузку по градуировочной кривой без необходимости взвешивания каждого вагона, что определяет его экономичность и безопасность работы.

Устройство предполагается использовать в Гомельском отделении Белорусской железной дороги.

Использование: в устройствах для определения нагрузки на колесо подвижного состава путем определения нагрузки на каждое колесо. Сущность изобретения: устройство содержит трехкомпонентный сейсмоприемник, соединенный с трехканальным линейным усилителем, подключенным через фильтр к регистрирующему блоку. Сейсмоприемник размещают на расстоянии 0,1 L от ближайшего стыка, где L - расстояние между стыками рельсов. При ударе колеса вагона о ближайший стык на сейсмограмме сейсмоприемника регистрируются колебания, обусловленные ударом, производят регистрацию колебаний грунта около ближайшего стыка от вагона с известной осевой нагрузкой, и движущегося с известной скоростью. По градуировочной кривой без взвешивания каждого вагона определяют нагрузку на его колесо. 3 ил. 1 табл.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА, содержащее источник сигналов, приемник сигналов, и систему преобразования и регистрации сигналов, подключенную к приемнику сигналов, отличающееся тем, что приемник сигналов представляет собой трехкомпонентный сейсмоприемник, источник сигналов образован парой "колесо-стык рельсов", а указанный сейсмоприемник установлен на расстоянии от источника сигналов, не превышающем 0,1l, где l - расстояние между стыками.