СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ТЯГОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПОЕЗДА И ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2018 года по МПК B61K9/08 

Область техники

Группа изобретений относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу и измерительно-вычислительному комплексу для регистрации тяговых параметров поезда при проведении испытаний путем определения продольно-динамических усилий, а также газодинамических процессов в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах, возникающих в заданных точках по длине поезда в различных режимах его движения по заданному участку железной дороги. Изобретения могут быть использованы для анализа указанных процессов, возникающих при движении поездов, в том числе грузовых повышенной массы и длины, а также соединенных составов.

Уровень техники

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ регистрации продольно-динамических усилий в поезде и комплекс для его осуществления, раскрытые в патенте РФ RU 2513338, 20.04.2014. Согласно способу для определения указанных параметров применяют диагностический вагон имеющий систему бортовой регистрации, связанную через тензоусилители с двумя тензометрическими автосцепками. Для проведения испытаний диагностический вагон устанавливают в состав грузового поезда приблизительно на 2/3 длины поезда с головы состава. Посредством тензометрических автосцепок осуществляют регистрацию величин продольных сил, возникающих в поезде в режимах тяги и торможения, которые затем передаются в систему бортовой регистрации. При этом в указанном аналоге параметры продольно-динамических усилий используется для оценки состояния рельсового пути.

Недостатком указанного аналога является невысокая информативность и узкие возможности, поскольку определение продольно динамических усилий осуществляется в рамках одного специально подготовленного вагона, при этом не учитываются параметры торможения поезда. Таким образом, получаемая с помощью известного аналога картина не в полной мере отражает динамические процессы, происходящие в поезде при его движении.

Раскрытие изобретения

Задачей заявленной группы изобретений является устранение недостатков аналогов.

Техническим результатом изобретений является повышение объективности и полноты регистрируемых данных, отражающих динамику процессов, происходящих по длине поезда в каждый момент времени, уменьшение времени проведения испытаний, упрощение способа, и расширение технических возможностей при проведении испытаний.

Указанный технический результат достигается в заявленном способе регистрации тяговых параметров поезда, который включает определение продольно-динамических усилий на автосцепках, возникающих в поезде во время движения, а также определение величин давления в тормозном цилиндре и тормозной магистрали, причем для регистрации указанных параметров используют измерительно-вычислительный комплекс, включающий, по меньшей мере, пять устройств для определения тяговых параметров, каждое из которых содержит: тензометрические датчики для измерения продольно-динамических усилий, датчики для определения давления в тормозном цилиндре и тормозной магистрали, измерительный контроллер для записи, обработки и хранения результатов измерений, связанный с упомянутыми тензометрическими датчиками и датчиками давления, блок беспроводной передачи информации, связанный с контроллером, и блок автономного питания; при этом указанные устройства для определения тяговых параметров устанавливают в различных контрольных точках поезда и в процессе движения поезда в режимах тяги, выбега и торможения каждым устройством для определения тяговых параметров обеспечивают периодическую передачу сигналов с тензометрических датчиков и датчиков для определения давления в измерительный контроллер, формирование в контроллере пакетов данных, и передачу сформированных пакетов данных посредством блока беспроводной передачи информации на автоматизированное рабочее место оператора.

Кроме того, предусмотрены частные варианты реализации способа, согласно которым:

- осуществляют отображение полученных данных на АРМ оператора, в виде таблиц или графиков, отражающих газодинамические процессы, происходящие в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах, а также распределение продольно-динамических усилий во всех исследуемых контрольных точках поезда;

- блок беспроводной передачи информации осуществляет передачу пакетов данных посредством сети wi-fi.

Указанный технический результат достигается также в измерительно-вычислительном комплексе для регистрации тяговых параметров поезда, включающем по меньшей мере пять устройств для определения тяговых параметров и автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора для приема тяговых параметров, отличающийся тем, что устройства для определения тяговых параметров выполнены с возможностью установки в различных контрольных точках поезда, при этом каждое из указанных устройств содержит: тензометрические датчики для измерения продольно-динамических усилий, датчики для определения давления в тормозном цилиндре и тормозной магистрали, измерительный контроллер для записи, обработки и хранения результатов измерений, связанный с упомянутыми тензометрическими датчиками и датчиками давления, блок беспроводной передачи информации на АРМ оператора, связанный с контроллером, и блок автономного питания.

Кроме того, предусмотрены частные варианты реализации комплекса, согласно которым:

- АРМ оператора выполнено с возможностью отображение полученных данных в виде таблиц или графиков, отражающих газодинамические процессы, происходящие в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах, а также распределение продольно-динамических усилий во всех исследуемых контрольных точках поезда;

- блок беспроводной передачи информации выполнен с возможностью передачи информации на АРМ оператора в виде пакетов данных посредством сети wi-fi.

В отличие от наиболее близкого аналога заявленные изобретения дают возможность использовать ни один специально подготовленный диагностический вагон, а любые вагоны в составе поезда. При этом применяют не менее пяти измерительных устройств для определения тяговых параметров, устанавливаемых в разных контрольных точках поезда. Указанные устройства обеспечивают регистрацию не только продольно-динамических усилий в поезде, но и также газодинамических процессов в его тормозной магистрали и тормозных цилиндрах вагонов в нескольких контрольных точках поезда за счет применения датчиков для измерения давления в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах. Сечения поезда определяются программой и методикой испытаний. Все это позволяет принципиально изменить способ оценки тяговых параметров в грузовом поезде и получать более достоверные данные по способу управления поездом за счет снижения эффекта «плетки».

Подход, применяемый в изобретении, позволяет рассматривать состав поезда не как материальную точку (что используется в ближайшем аналоге), а как распределенную систему материальных точек, рассредоточенных по длине состава и в каждый конкретный момент времени, находящихся в различных условиях за счет изменения профиля пути под поездом (уклон, подъем, кривая). Кроме того, изобретения позволяют связать воедино в режиме реального времени процессы, происходящие как в тормозной магистрали поезда (в момент торможения, в момент отпуска тормозов), так и непосредственно в составе поезда в различных режимах его движения по участку железной дороги.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется фигурой, на которой показана схема устройств для определения тяговых параметров, используемых в заявленном способе.

Раскрытие изобретения

Измерительно-вычислительный комплекс (система) для регистрации тяговых параметров включает по меньшей мере пять устройств (комплектов) для определения указанных параметров. Каждое из устройств (см. фигуру) содержит набор датчиков: тензометрические датчики (1), устанавливаемые на автосцепку (2), датчик (3) измерения давления в тормозном цилиндре (4) и датчик (5) измерения давления в тормозной магистрали (6) вагона поезда. Указанные датчики (1), (3) и (5) посредством проводов (7) связаны с измерительным контроллером (8) для записи, обработки и хранения результатов измерений. При этом тензометрические датчики (1) соединены с контроллером (8) через усилитель сигнала (9). Питание контроллера (8) осуществляется посредством соединенного с ним блока автономного питания (10), который представляет собой аккумулятор. Кроме того, в устройствах определения тяговых параметров также предусмотрен блок беспроводной передачи информации (11), связанный с контроллером (8) и предназначенный для обмена данными с автоматизированным рабочим местом (АРМ) оператора испытаний (12). Для обмена данными, предпочтительно, используется сеть wi-fi.

Указанные устройства устанавливают не менее чем в пяти разных контрольных точках (сечениях) поезда (в качестве сечения может быть использован один вагон), по которым определяется как величина возникающих продольно-динамических сил в режимах тяги-торможения в сечениях поезда, так и продолжительность их действия. Такое количество измерений по сечениям поезда обуславливается тем, что комплекс, в первую очередь, рассчитан на определение тяговых параметров в поездах повышенной массы и длины, в том числе соединенных, для также организации их вождения в безопасных режимах. Указанная система из пяти устройств должна быть синхронизирована и обеспечивать передачу по радиоканалу измеренных данных с определенной частотой в реальном масштабе времени и в разрешенном диапазоне частот.

Заявленный способ регистрации тяговых параметров реализуется следующим образом.

В процессе опытной поездки в режимах тяги, торможения и выбега поезда сигнал от тензометрических датчиков (1), расположенных на автосцепке (2), через усилитель (9) поступает в контроллер (8) находящийся внутри измерительного поста. Элементы (1-11) каждого устройства для определения тяговых параметров составляют один измерительный пост. В тот же момент времени в контроллер (8) поступает еще 2 сигнала от датчиков измерения давления (3) и (5), установленных в тормозном цилиндре (4) и тормозной магистрали (6). Контроллер (8) собирает пакет данных и при помощи блока беспроводной передачи информации (11) (wi-fi) передает их в АРМ оператора испытаний (12). Одновременно в АРМ (12) оператора испытаний поступают аналогичные данные с других измерительных постов, процессы измерения в которых синхронизированы по времени с заданной точностью и дискретностью.

При помощи программного обеспечения АРМ полученные со всех сечений поезда данные обрабатываются, и выводятся на дисплей АРМ оператора виде графиков и таблиц результатов измерений. Представленные в виде графиков результаты измерений позволяют отображать полную картину происходящих в тормозной магистрали и тормозном цилиндре газодинамических процессов, а также распределение продольно динамических усилий в режиме реального времени одновременно во всех исследуемых сечениях поезда. При необходимости более детального рассмотрения отдельных пакетов измеренных данных (за заданный отрезок времени или участок измерения), сохраняемые данные результатов измерений можно выводить на монитор или осуществлять печать в виде графиков или таблиц в функции времени или длины пути участка испытаний.

Анализ полученных данных позволяет получать детальную (с заданной дискретностью по времени), распределенную по длине поезда динамическую картину процессов, происходящих в тормозной магистрали, а также возникающих в этот же момент времени продольно динамических усилий в поезде при разных режимах управления (режим тяги, выбега или торможения). Такое совмещение регистрируемых тяговых параметров позволяет составить более полную картину процессов, происходящих по длине поезда в каждый момент времени.

С учетом полученных результатов анализа описанных параметров могут быть выданы рекомендации следующего характера:

- о величине критической нормы массы поезда для данного участка железной дороги;

- о технологии вождения поездов на данном участке железной дороге;

- о технических характеристиках локомотивов, допустимых для эксплуатации с поездами заданной массы на данном участке железной дороги;

- о требованиях к инфраструктуре железной дороги (пути, мосты, путепроводы, система сигнализации и связи, система энергоснабжения и т.п.);

- о требованиях к режимам вождения поездов на данном участке железной дороги (включение и отключение режима тяги, езда в режиме выбега, применение режимов торможения);

- другие рекомендации по требованию заказчика испытаний.

Таким образом, изобретение дает возможность анализа измеряемых параметров непосредственно в процессе проведения опытной поездки, что позволяет, при необходимости, осуществлять оперативную корректировку режима ведения поезда, в том числе в виде прямых рекомендаций машинисту. Следовательно, имеется возможность получать требуемые результаты в ходе одной единственной опытной поездки, что обеспечивает значительное сокращение количество дорогостоящих испытаний, а также времени на определение безопасного режима ведения поезда на исследуемом участке.

С технической точки зрения изобретение позволяет наиболее точно определять точки максимальных значений динамических усилий и, проведя их анализ при сопоставлении с управляющими воздействиями, устанавливать безопасные режимы вождения грузовых поездов, в том числе повышенной массы и длины, а так же соединенных (сдвоенных) поездов. Следовательно, результаты испытаний позволяют давать более точные рекомендации и, соответственно, обеспечить более высокую эффективность и безопасность эксплуатации железнодорожного транспорта.

Техническое решение относится области железнодорожной автоматики для регистрации тяговых параметров поезда. Способ включает определение продольно-динамических усилий, определение величин давления в тормозном цилиндре и тормозной магистрали. Причем для регистрации указанных параметров используют измерительно-вычислительный комплекс, включающий устройства для определения тяговых параметров, каждое из которых содержит: тензометрические датчики для измерения продольно-динамических усилий, датчики для определения давления в тормозном цилиндре и тормозной магистрали, измерительный контроллер для записи, обработки и хранения результатов измерений, блок беспроводной передачи информации, блок автономного питания, причем указанные устройства для определения тяговых параметров устанавливают в различных контрольных точках поезда, и в процессе движения поезда в режимах тяги, выбега и торможения каждым устройством обеспечивают периодическую передачу сигналов с тензометрических датчиков и датчиков для определения давления в измерительный контроллер, формирование в контроллере пакетов данных, и передачу данных посредством блока беспроводной передачи информации на АРМ оператора. Достигается повышение объективности и полноты регистрируемых данных. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регистрации тяговых параметров поезда, включающий определение продольно-динамических усилий на автосцепках, возникающих в поезде во время движения, отличающийся тем, что дополнительно включает определение величин давления в тормозном цилиндре и тормозной магистрали, при этом для регистрации указанных параметров используют измерительно-вычислительный комплекс, включающий, по меньшей мере, пять устройств для определения тяговых параметров, каждое из которых содержит: тензометрические датчики для измерения продольно-динамических усилий, датчики для определения давления в тормозном цилиндре и тормозной магистрали, измерительный контроллер для записи, обработки и хранения результатов измерений, связанный с упомянутыми тензометрическими датчиками и датчиками давления, блок беспроводной передачи информации, связанный с контроллером, и блок автономного питания, причем указанные устройства для определения тяговых параметров устанавливают в различных контрольных точках поезда, и в процессе движения поезда в режимах тяги, выбега и торможения каждым устройством для определения тяговых параметров обеспечивают периодическую передачу сигналов с тензометрических датчиков и датчиков для определения давления в измерительный контроллер, формирование в контроллере пакетов данных, и передачу сформированных пакетов данных посредством блока беспроводной передачи информации на автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает отображение полученных данных на АРМ оператора, в виде таблиц или графиков, отражающих газодинамические процессы, происходящие в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах, а также распределение продольно-динамических усилий во всех исследуемых контрольных точках поезда.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что блок беспроводной передачи информации осуществляет передачу пакетов данных посредством сети wi-fi.

4. Измерительно-вычислительный комплекс для регистрации тяговых параметров поезда, включающий по меньшей мере пять устройств для определения тяговых параметров и автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора для приема тяговых параметров, отличающийся тем, что устройства для определения тяговых параметров выполнены с возможностью установки в различных контрольных точках поезда, при этом каждое из указанных устройств содержит: тензометрические датчики для измерения продольно-динамических усилий, датчики для определения давления в тормозном цилиндре и тормозной магистрали, измерительный контроллер для записи, обработки и хранения результатов измерений, связанный с упомянутыми тензометрическими датчиками и датчиками давления, блок беспроводной передачи информации на АРМ оператора, связанный с контроллером, и блок автономного питания.

5. Комплекс по п. 4, отличающийся тем, что АРМ оператора выполнено с возможностью отображение полученных данных в виде таблиц или графиков, отражающих газодинамические процессы, происходящие в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах, а также распределение продольно-динамических усилий во всех исследуемых контрольных точках поезда.

6. Комплекс по п. 4, отличающийся тем, что блок беспроводной передачи информации выполнен с возможностью передачи информации на АРМ оператора в виде пакетов данных посредством сети wi-fi.