СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОСЛЕДОВАНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК B61L1/08 

Описание патента на изобретение RU2599458C1

Изобретение относится к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к устройствам регистрации колесных пар подвижного состава.

Прототипом является путевой датчик, включающий подключенную к измерительной схеме катушку индуктивности с магнитопроводом, который выполнен прямоугольным и размещен параллельно оси головки рельса, при этом длина прямоугольного магнитопровода П-образной формы определяется функциональной зависимостью, а его ширина должна быть больше ширины реборды колеса подвижного состава, катушка индуктивности связана магнитным полем с ребордой колеса и через токовый резистор подключена к генератору переменного напряжения измерительной схемы, причем параллельно токовому резистору подключен преобразователь аналогового сигнала в логический, с которого сигнал поступает в систему счета осей [патент РФ 2372232, МПК B61L 1/08, 2009].

Недостатками прототипа являются:

- неудобство в эксплуатации, вызванное необходимостью подвода к датчику большого числа проводов для подключения питания и съема информации;

- ограниченные функциональные возможности, связанные с невозможностью подсчета колесных пар высокоскоростных поездов, так как самоиндукция в катушке обуславливает медленное нарастание тока при изменении магнитного потока, в результате чего проходящее через датчик второе колесо тележки может быть не зарегистрировано датчиком. Кроме того, датчик не позволяет определить направление движения подвижного состава;

- сложность конструкции, обусловленная наличием разнообразной аппаратуры.

Задачей изобретения является устранение этих недостатков, а именно упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей и повышение эксплуатационных характеристик.

Задача решается тем, что в способе дистанционной регистрации проследования колесных пар подвижного состава, включающем изменение в магнитопроводе посредством колеса магнитного потока, трансформацию последним информационного сигнала и восприятие ее фактом регистрации, в качестве информационного сигнала используют поток излучения, который трансформируют изменением величины рассеяния его в окружающую среду.

Величину рассеяния меняют изменением показателя преломления окружающей среды. Информационный сигнал пропускают через световод. Часть магнитопровода выполняют из магнитной жидкости. Рассеивание потока излучения производят путем удаления оболочки световода. В качестве основы магнитной жидкости используют керосин. Магнитную жидкость помещают в прозрачный корпус.

Устройство для осуществления способа дистанционной регистрации проследования колесных пар подвижного состава, содержащее преобразователь аналогового сигнала в логический, постоянный магнит и магнитопровод с чувствительным элементом, дополнительно снабжено усилителем, источником излучения, фотоприемником и световодом, при этом чувствительный элемент выполнен в виде трубки с магнитной жидкостью, в которой с сердцевиной, очищенной от оболочки, размещен световод, один конец которого оптически соединен с источником излучения, а другой - с фотоприемником, выход которого через усилитель подключен к преобразователю аналогового сигнала в логический.

Сердцевина, очищенная от оболочки, уложена в виде петли.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.

Использование в качестве информационного сигнала потока излучения, который трансформируют изменением величины его рассеяния в окружающую среду, позволяет упростить конструкцию исключением электрических проводов питания и улучшить эксплуатационные характеристики, убрав температурную погрешность.

Изменение величины рассеяния посредством показателя преломления окружающей среды повышает надежность конструкции устройства при изменении температуры, так как показатель преломления мало зависит от температуры и в небольших температурных интервалах даже может считаться постоянным. Температурный коэффициент показателя преломления пропорционален температурному коэффициенту плотности жидкости, который для подавляющего большинства жидкостей лежит в узких пределах от 0,0004 до 0,0006 1/град.

Пропускание информационного сигнала через световод повышает эксплуатационные характеристики, так как значительно уменьшается затухание сигнала по сравнению с передачей его по электрическим проводам на большие расстояния. Кроме того, по световоду при необходимости можно передавать значительно больше информации, чем по электрическому кабелю.

Выполнение части магнитопровода из магнитной жидкости позволяет относительно легко изменять показатель преломления, что упрощает конструкцию устройства, а также повышает быстродействие за счет высокой скорости перемещения жидкости в магнитном поле.

Проведение рассеивания потока излучения путем удаления оболочки световода позволяет также относительно легко конструктивно изменять показатель преломления среды и при необходимости выпускать устройства с различной чувствительностью, что улучшает эксплуатационные характеристики.

Использование в качестве основы магнитной жидкости керосина улучшает эксплуатационные характеристики. Керосин имеет низкую температуру замерзания и высокую температуру кипения, что позволяет использовать устройства с его применением в широком температурном диапазоне. Кроме того, керосин является маслянистой жидкостью, обладающей антифрикционными свойствами, что уменьшает износ поверхности, по которой он движется (течет) и, следовательно, увеличивает срок службы устройства.

Помещение магнитной жидкости в прозрачный корпус позволяет визуально проконтролировать работу устройства (чувствительного элемента) без специальной аппаратуры, что повышает эксплуатационные характеристики.

Снабжение устройства для осуществления способа дистанционной регистрации проследования колесных пар подвижного состава усилителем, источником излучения, фотоприемником и световодом и выполнение чувствительного элемента в виде трубки с магнитной жидкостью, в которой с сердцевиной, очищенной от оболочки, размещен световод, один конец которого оптически соединен с источником излучения, а другой - с фотоприемником, выход которого через усилитель подключен к преобразователю аналогового сигнала в логический, дает возможность упростить конструкцию устройства, повысить его быстродействие, расширить функциональные возможности и улучшить эксплуатационные характеристики за счет повышения стабильности параметров и уменьшения затухания сигнала при передаче его на расстояние.

Укладка сердцевины, очищенной от оболочки, в виде петли повышает восприимчивость чувствительного элемента.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена схема устройства дистанционной регистрации проследования колесных пар подвижного состава. На фиг. 2 изображен вариант выполнения чувствительного элемента устройства. На фиг. 3 изображен вариант чувствительного элемента в корпусе, выполненном в виде сообщающихся сосудов.

Устройство дистанционной регистрации проследования колесных пар подвижного состава содержит размещенные около рельса 1 с колесной парой 2 постоянный магнит 3 и выполненный из магнитомягкого материала магнитопровод 4 с чувствительным элементом, исполненным в виде трубки 5 с магнитной жидкостью 6, в которой с сердцевиной 7, очищенной от оболочки 8, размещен световод 9, который на расстоянии может быть оптически подключен одним концом к источнику 10 излучения, а другим - к фотоприемнику 11, выход которого через усилитель 12 соединен с преобразователем 13 аналогового сигнала в логический.

Способ реализуют следующим образом.

Для дистанционной регистрации проследования колесных пар подвижного состава заводят поток излучения от источника 10, например светодиода, в световод 9. Движение колесной пары 2 мимо магнита 3 и магнитопровода 4 вызывает увеличение магнитного потока у торца трубки 5 чувствительного элемента (фиг. 1). В результате этого магнитная жидкость 6 устремляется из нижней части трубки в верхнюю, притягиваясь к магнитопроводу 4. Поскольку на участке L с сердцевины 7 световода удалена оболочка 8, то происходит контакт поверхности сердцевины 7 с окружающей ее в трубке 5 средой, и закрывание сердцевины жидкостью уменьшает рассеяния идущего по световоду потока излучения, который раньше рассевался через разреженный в трубке воздух (вакуум). Причем рассеяние происходит тем интенсивней, чем больше разность в показаниях преломления сердцевины 7 и окружающей среды (см., например, Унгер Х.Г. Планарные и волоконные оптические световоды. - М.: Мир, 1980). Основное затухание происходит на участке L, при закрывании (заливании, погружении в жидкость) которого жидкостью 6 на величину H при ее перемещении на выходе световода поток может быть найден по формуле

Ф=Ф0exp(-αвL)exp[H(αвж)],

где Φ, Ф0 - соответственно поток на выходе и входе световода; αж, αв - соответственно коэффициент затухания в жидкости и в воздухе (вакууме).

Изменение расстояния Η от первоначального значения вызывает соответствующее изменение потока излучения, которое преобразуется фотоприемником 11, например фотодиодом, в электрический сигнал, пропорциональный Н. Полученный сигнал усиливают усилителем 12 и подают на преобразователь 13 аналогового сигнала в логический, т.е. трансформируют тем самым сигнал на выходе фотоприемника в логический. Полученный логический сигнал записывают, например, в счетчик, подсчитывая число импульсов, которое будет соответствовать количеству колесных пар подвижного состава, проследовавших через чувствительный элемент.

После прохода колесной пары 2 через чувствительный элемент магнитный поток ослабевает и жидкость 6 за счет силы гравитации опускается вниз, в исходное состояние, обнажая при этом сердцевину 7 световода 9 и увеличивая при этом рассеяние потока излучения. Поскольку магнитная жидкость не проявляет ферромагнитных свойств и не сохраняет остаточной намагниченности после исчезновения магнитного поля, являясь парамагнетиком, то возврат ее в исходное положение будет происходить очень быстро.

Если очищенную сердцевину 7 световода уложить петлей (или несколькими петлями), то чувствительность такого элемента возрастет (фиг. 2).

Для определения направления движения подвижного состава корпус чувствительного элемента выполняют в виде сообщающегося сосуда (фиг. 3). В этом случае перекрывание колесной парой первого по ходу движения зазора магнитопровода, например левого, вызовет подъем магнитной жидкости в левой трубке и опускание ее в правой. При дальнейшем продвижении колесной пары, наоборот, жидкость опустится в левой и поднимется в правой трубке, что позволяет легко распознать направление движения подвижного состава. Кроме того, по времени между подъемом и опусканием магнитной жидкости в трубке или по интервалу времени между подъемами (опусканиями) жидкости в трубках можно оценивать величину скорости движения подвижного состава.

Внедрение изобретения позволит создать простое устройство для дистанционной регистрации проследования колесных пар подвижного состава.

Похожие патенты RU2599458C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ОСТРЯКА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА 2015
  • Оленев Евгений Александрович
RU2592034C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ПУТЕЙ ПОДГОРОЧНОГО ПАРКА 2015
  • Оленев Евгений Александрович
RU2600122C1
Способ измерения артериального давления 2020
  • Оленев Евгений Александрович
  • Сушкова Людмила Тихоновна
  • Аль-Хайдри Валид Ахмед Ахмед
RU2741223C1
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2015
  • Оленев Евгений Александрович
RU2595987C1
СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОБЪЕКТА ОТ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2015
  • Оленев Евгений Александрович
RU2599599C1
СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 2010
  • Оленев Евгений Александрович
RU2437069C1
Способ измерения диаметра внутренней жилы двухслойного оптического волокна и устройство для его осуществления 1987
  • Веселовский Андрей Борисович
  • Митрофанов Андрей Сергеевич
  • Поярков Вадим Николаевич
  • Фефилов Георгий Дмитриевич
SU1430750A1
ПУТЕВОЙ ДАТЧИК 2006
  • Тильк Игорь Германович
  • Сергеев Борис Сергеевич
  • Ляной Вадим Вадимович
  • Кривда Михаил Алексеевич
RU2317222C1
Волоконно-оптический датчик температуры 1989
  • Козыч Лев Иванович
  • Росола Иван Йосифович
  • Туряница Иван Иванович
  • Химинец Василий Васильевич
  • Зарайский Борис Викторович
SU1721451A1
ПУТЕВОЙ ДАТЧИК 2008
  • Тильк Игорь Германович
  • Сергеев Борис Сергеевич
  • Ляной Вадим Вадимович
  • Кривда Михаил Алексеевич
RU2370393C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 599 458 C1

Реферат патента 2016 года СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОСЛЕДОВАНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. Способ дистанционной регистрации проследования колесных пар подвижного состава включает изменение в магнитопроводе посредством колеса магнитного потока, трансформацию последним информационного сигнала и восприятие ее фактом регистрации. Причем в качестве информационного сигнала используют поток излучения в световоде, часть магнитопровода выполняют из магнитной жидкости, а поток излучения трансформируют изменением величины рассеяния его в окружающую среду путем перемещения магнитной жидкости относительно очищенной от оболочки сердцевины световода. Достигается расширение функциональных возможностей. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 599 458 C1

1. Способ дистанционной регистрации проследования колесных пар подвижного состава, включающий изменение в магнитопроводе посредством колеса магнитного потока, трансформацию последним информационного сигнала и восприятие ее фактом регистрации, отличающийся тем, что в качестве информационного сигнала используют поток излучения в световоде, при этом часть магнитопровода выполняют из магнитной жидкости, а поток излучения трансформируют изменением величины рассеяния его в окружающую среду путем перемещения магнитной жидкости относительно очищенной от оболочки сердцевины световода.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину рассеяния меняют изменением показателя преломления окружающей среды.

3. Устройство для осуществления способа дистанционной регистрации проследования колесных пар подвижного состава, содержащее преобразователь аналогового сигнала в логический, постоянный магнит и магнитопровод с чувствительным элементом, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено усилителем, источником излучения, фотоприемником и световодом, при этом чувствительный элемент выполнен в виде трубки с магнитной жидкостью, в которой с сердцевиной, очищенной от оболочки, размещен световод, один конец которого оптически соединен с источником излучения, а другой - с фотоприемником, выход которого через усилитель подключен к преобразователю аналогового сигнала в логический.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что сердцевина, очищенная от оболочки, уложена в виде петли.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2599458C1

ПУТЕВОЙ ДАТЧИК 2008
  • Тильк Игорь Германович
  • Ляной Вадим Вадимович
  • Кривда Михаил Александрович
  • Сергеев Борис Сергеевич
RU2372232C1
Приспособление для разрезания льда 1932
  • Киселев А.А.
SU42109A1
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА 1999
  • Гусев В.Г.
  • Мулик А.В.
  • Трушкина И.В.
  • Буткин С.Н.
RU2166218C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ 1996
  • Щелыкалов Юрий Яковлевич
  • Аврамчук Александр Зотиевич
  • Русакова Наталья Николаевна
  • Фингерова Ада Львовна
  • Перминов Сергей Михайлович
RU2113027C1
US 7244572 B1, 17.07.2007
Дискретный пневмоэлектрический преобразователь 1984
  • Сыздыков Бахыт Куралбаевич
SU1226052A1

RU 2 599 458 C1

Авторы

Оленев Евгений Александрович

Даты

2016-10-10Публикация

2015-05-08Подача