ВЕСЫ РЕЛЬСОВЫЕ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЕ Российский патент 2019 года по МПК G01G19/04 G01G19/03 

Весы рельсовые тензометрические предназначены для поколесного взвешивания железнодорожных вагонов в движении (расцепленного вагона, вагона в составе без расцепки и состава в целом). Программное обеспечение весов выполняет ряд сервисных функций: измерение скоростей всех осей, колесных и осевых нагрузок, а также формирование некоторых характеристик неисправности вагона и правильности его загрузки. В конечном итоге программное обеспечение повагонно идентифицирует взвешенный состав. Область применения – предприятия различных отраслей промышленности, сельского хозяйства и транспорта. В аспекте сервисных функций весы могут применяться как средство диагностики подвижного состава.

Известны весы рельсовые тензометрические (тип BД-30, фирма «Авитек-Плюс», www.avitec.ru), содержащие рельсы измерительные, встраиваемые в разрез железнодорожного пути, и электронную аппаратуру (контроллер, персональный компьютер, кабели связи) взвешивания вагонов в движении и статике. Контроллер располагается вблизи железнодорожного пути, компьютер – на расстоянии до 1 км. Помимо указанного весы снабжены датчиком положения колеса вагона (для режима статического взвешивания) и датчиком температуры (для коррекции температурного влияния на точность измерения). Скорость движения при взвешивании – не более 40 км/час, скорость движения без взвешивания не ограничена.

Нечетким положением в описании весов этого типа является определение рельса измерительного: «весоизмерительный тензорезисторный датчик рельсового типа», «рельс тензометрический взвешивающий», «весоизмерительный тензорезисторный датчик, выполненный в виде рельса», «весовой рельс» и, наконец, «рельс измерительный». По сути дела два рельса измерительных представляют грузоприемное устройство. Во всех этих случаях рельс измерительный – это специализированное высокотехнологическое устройство измерения.

Рельсы измерительные снабжены датчиками деформации тензорезисторными, поставляющими в электронную аппаратуру данные о перерезывающих силах в рельсе как многоопорной балке. Эти датчики располагаются в зоне нейтральной оси рельса, примерно в середине его шейки. Как правило в этой зоне сверлят отверстие-концентратор, увеличивающее контролируемые деформации по крайней мере в 4 раза. На внутренней поверхности отверстия приклеивают 4 тензорезистора, равнорасположенные по контуру отверстия и скоммутированные в полный мост. Относительно вертикальной оси симметрии вся группа тензорезисторов повернута на 45^°, что позволяет ей представлять (с точностью до коэффициента) максимальные сдвиговые деформации (в конечном итоге – перерезывающую силу). Два датчика, разнесенные по длине рельса на расстояние порядка 0.8 м, образуют измерительный участок (под этим участком шпал нет, они раздвинуты на расстояние более 1 м). Разность сигналов обоих датчиков и представляет нагрузку колеса на этом участке. Второй рельс идентичен первому. Минимальная длина измерительного рельса – порядка 6 м, максимальная – порядка 18 м. Число измерительных участков колеблется в зависимости от модификации весов от 1 до 8. Шесть модификаций весов обеспечивают по ГОСТ 8.647-2015 классы точности 0.2, 0.5, 1 и 2.

Недостатки этих весов сводятся к следующему. Механическая доработка рельса и установка на нем датчиков деформации производится только в условиях высокоорганизованного производства. Обустройство разреза железнодорожного пути и установка в этот разрез рельсов измерительных потребует остановки движения по крайней мере на 4 часа. И, наконец, последнее: отклонение от стандартной расстановки шпал, т.е. увеличение межшпального расстояния в 2 раза, в любом случае крайне нежелательно, а при отсутствии ограничения в скорости движения на измерительном участке недопустимо. Помимо этого многометровые линии связи аналоговых датчиков деформации с контроллером повышают риск электрических помех и существенно осложняют монтаж весов.

В качестве прототипа принимаются весы рельсовые тензометрические, представленные в Заявке № 2008144076/28 от 05.11.2008 «Весы рельсовые тензометрические».

Весы содержат датчики деформации тензорезисторные, которые в отличие от весов ВД-30 приклеиваются к шейкам рабочих рельсов в процессе их эксплуатации (без остановки движения составов). Датчики капсулируются с помощью набора полимерных и металлических пластин. Компоновка электронной аппаратуры такая же, как у весов ВД-30: контроллеры вынесены за пределы рельсового пути. Последнее является существенным недостатком устройства: 8 кабелей связи датчиков с контроллерами заполняют межшпальное пространство измерительного участка, осложняют монтаж весов и повышают риск электрических помех.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и монтажа весов, а также понижение вероятности электрических помех в измерительных цепях.

Технический результат изобретения сводится к локализации измерительной аппаратуры в зоне измерительного участка рельса.

Сущность изобретения состоит в том, что платы контроллеров на обоих рельсах устанавливаются под подошвами рельсов в нишах набора защитных пластин, как показано (фиг. 1) на поперечном разрезе рельса 1 в зоне датчика деформации 2 (патент РФ на изобретение № 2349874 «Датчик деформации тензорезисторный»). Датчик деформации 2 приклеен к шейке рельса 1, датчик температуры 3 скреплен с шестижильным кабелем связи 4, поставляющим сигналы обоих датчиков в плату контроллера 5. Датчик деформации и датчик температуры на противоположной стороне рельса 1 идентичны датчику деформации 1 и датчику температуры 2. На программном уровне вся эта группа датчиков объединена в датчик перерезывающей силы в сечении, представленном на фиг. 1. Второй датчик перерезывающей силы идентичен первому и удалён от первого (в пределах межшпального пространства) на расстояние не менее 0.2 м. Полимерные пластины 6 и металлическая пластина 7 составляют набор, с помощью которого четыре датчика деформации, четыре датчика температуры и плата контроллера герметично капсулируются. Выход платы контроллера 5 обеспечивается одножильным коаксиальным кабелем связи 8, соединённым с компьютером и блоком питания. Перечисленные компоненты в совокупности образуют измеритель колёсных нагрузок ИКН. Внешний вид обоих ИКН измерительного участка весов показан на фото 1. Коаксиальные кабели 8 (фиг. 1) на фото 1 не просматриваются.

Изобретение относится к устройствам для поколесного взвешивания железнодорожных вагонов в движении. Сущность: весы содержат датчики (2) деформации, датчики температуры (3), скрепленные с рабочими рельсами (1) клеевым способом, полимерные пластины (6), металлические пластины (7), и контроллеры, размещенные вне рельсового пути. Платы (5) контролеров размещают на рабочих рельсах (1) в нишах, образованных полимерными (6) и металлическими (7) пластинами. Причем посредством упомянутого набора пластин (6, 7) датчики (2) деформации, датчики (3) температуры и платы (5) контроллеров герметично капсулируются. Технический результат: упрощение конструкции и монтажа весов, понижение вероятности электрических помех в измерительных сетях. 1 ил., 1 фото.

Весы рельсовые тензометрические, содержащие датчики деформации, датчики температуры, скрепленные с рабочими рельсами клеевым способом и капсулированные с помощью набора металлических и полимерных пластин, и контроллеры, размещенные вне рельсового пути, отличающиеся тем, что платы контроллеров размещаются на рабочих рельсах в нишах упомянутого набора пластин.