Система защиты бесконтактных датчиков технического контроля на железнодорожном пути Российский патент 2023 года по МПК B61K13/00 B61L1/02 

Изобретение относится к оборудованию технического контроля на железнодорожной инфраструктуре и средствам его защиты от неблагоприятных внешних воздействий, в частности к системам защиты бесконтактных датчиков технического контроля (телевизионная камера, лазерный датчик, радарные датчики и др.), установленных около железнодорожного полотна на обочине и/или на уровне букс или в межрельсовом пространстве.

Для обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте внедряются мониторинговые системы контроля, первичными источниками информации которых являются бесконтактные датчики, такие как: телевизионные камеры, лазерные датчики, радарные датчики и т.п., обеспечивающие контроль технического состояния проходящих подвижных единиц железнодорожного транспорта. При эксплуатации указанных выше типов бесконтактных датчиков, установленных на объектах железнодорожной инфраструктуры, они подвергаются неблагоприятному внешнему воздействию, в частности загрязняются поверхности окон защитных кожухов, в который помещают датчики, что приводит к некорректной работе датчиков, а в отдельных случаях и к полной их неработоспособности. Под загрязнением поверхности окна защитного кожуха понимается накопление пыли, технических жидкостей, запотевание, накапливание капель воды, снега, обледенение окна.

Известно устройство предотвращения загрязнения стекла переднего окна кожуха видеокамеры наружного наблюдения, содержащее закрытый корпус, в котором установлена видеокамера и в котором имеется переднее окно кожуха, состоящее из рамы и прикрепленного к ней прозрачного стекла, расположенного в переднем торце этого корпуса, с наружной стороны этого стекла установлена труба, первый (внешний) торец которой открыт для окружающей среды, а второй (внутренний) торец прилегает к переднему торцу корпуса кожуха так, что наружная сторона указанного стекла оказывается закрытой этим торцом трубы, а в раме окна в переднем торце закрытого корпуса сделаны одна или несколько щелей для прохождения воздуха из этого корпуса в трубу, причем внутри закрытого корпуса кожуха установлены воздуходувная машина для подачи сжатого воздуха в эту трубу через указанные щели, нагреватель потока сжатого воздуха, поступающего от этой машины, и микропроцессорный блок управления, соединенный с этим нагревателем, воздуходувной машиной и видеокамерой, а на входе компрессора установлен фильтр для очистки воздуха, поступающего в воздуходувную машину из внешней среды (RU 2439838С1, H04N 5/64, 10.01.2012).

Указанное устройство не может быть применено для предотвращения загрязнений бесконтактных датчиков технического контроля, установленных около железнодорожного полотна и в межрельсовом пространстве, поскольку окно кожуха обдувается воздухом, проходящим через весь объем защитного кожуха, и даже при наличии фильтра пыль будет попадать в объем кожуха и оседать на внутренних поверхностях, в том числе и на оптическом стекле камеры и внутренней поверхности защитного окна, при этом образованный перепадом температур воздуха в кожухе и вне его конденсат также будет попадать внутрь кожуха. К тому же данной устройство не оснащено защитой от механических воздействий и не обеспечивает необходимый микроклимат (температуру и влажность) внутри устройства с учетом климатических зон установки бесконтактных датчиков технического контроля.

Наиболее близким аналогом является система защиты камеры от загрязнений, содержащая блок привода электродвигателя стеклоочистителя, резервуар для воды, устройство для распыления воды и блок управления; резервуар для воды оснащен чистящей жидкостью, распылителем воды (устройство используется для распыления чистящей жидкости из резервуара для воды на стеклянную крышку корпуса камеры), выходной терминал сигнала управления распылением воды блока управления, подключенный к входному терминалу сигнала управления распылением воды блока распыления воды, при этом расстояние между установочным положением резервуара для воды и блока управления и железнодорожным полотном является безопасным расстоянием (CN 210614574U, B08B13/00, B08B9/087, B08B9/093, 26.05.2020).

Недостатком данной системы является использование жидкости, что ограничивает применение в различных климатических условиях и усложняет техническое обслуживание (необходим контроль за уровнем этой жидкости и при необходимости оперативное ее пополнение), а также применение стеклоочистителя, которые требуют контроль за их эксплуатационным состоянием, быстрый их износ и повреждение, что вследствие может привести к дополнительному загрязнению и повреждению.

Технический результат предлагаемой системы заключается в повышении степени надежности защиты бесконтактных датчиков технического контроля в процессе их эксплуатации за счет предотвращения запотевания и образования наледи, загрязнений, как от неблагоприятных внешних воздействий, так и образующихся загрязнений при прохождении подвижного состава, а также за счет использования антивандальной защиты.

Технический результат достигается тем, что в системе защиты бесконтактного датчика технического контроля на железнодорожном пути, содержащей установленный на измерительном участке антивандальный кожух, внешняя сторона которого выполнена по меньшей мере с одним отверстием и снабжена автоматической заслонкой с электроприводом, в кожухе размещены датчик температуры, по меньшей мере один защитный корпус с окном для размещения бесконтактного датчика технического контроля, средство обогрева и размещенное параллельно окну защитного корпуса бесконтактного датчика технического контроля в непосредственной близости от него для формирования воздушного заслона над окном сопло, сопряженное через воздуховод с воздуходувкой, размещенной на удаленном расстоянии от железнодорожного пути и выполненной с функцией забора воздуха через систему фильтрации, а также модуль управления, входы которого подключены к выходам датчика температура и системы контроля наличия подвижных единиц на измерительном участке железнодорожного пути, а выходы - к управляющим входами электропривода автоматической заслонки, воздуходувки и средства обогрева, при этом защитный корпус в кожухе установлен таким образом, что его окно расположено непосредственно под соответствующим отверстием кожуха, а стекло окна включает нагревательный элемент, подключенный к средству обогрева.

В одном из вариантов выполнения воздуходувка установлена в пылезащищенном боксе.

При этом модуль управления выполнен в виде программируемого логического контроллера.

Кроме того, антивандальный кожух снабжен дренажным сливом.

Заявленное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 отображена структурная схема системы защиты бесконтактного датчика технического контроля на железнодорожном пути; на фиг. 2 - структурная схема расположения системы защиты бесконтактных датчиков технического контроля на железнодорожном пути, в частности на обочине железнодорожного полотна; на фиг. 3 - структурная схема системы защиты бесконтактного датчика технического контроля на железнодорожном пути для расположения одного и более бесконтактных датчиков технического контроля.

Система защиты бесконтактного датчика технического контроля на железнодорожном пути (фиг. 1) содержит установленный на измерительном участке 1 антивандальный кожух 2, внешняя сторона которого выполнена с отверстием 3 и снабжена автоматической заслонкой 4 с электроприводом для закрытия/открытия отверстия 3.

В кожухе 2 размещены датчик 5 температуры, защитный корпус 6 с окном для размещения бесконтактного датчика 7 (БД 7) технического контроля, средство 8 обогрева и размещенное параллельно окну корпуса 6 и над ним, в непосредственной близости от него сопло 9, геометрия которого обеспечивает при включенном БД 7 между заслонкой 4 и окном корпуса 6 воздушный заслон (поток), главная ось которого направлена параллельно поверхности окна, обеспечивающее перекрытие всей поверхности окна корпуса 2.

Защитный корпус 6 в кожухе 2 установлен таким образом, что его окно расположено непосредственно под отверстием 3 кожуха 2, а стекло его окна включает нагревательный элемент (например, сетку из токопроводящих нитей), подключенный к средству 8 обогрева.

Сопло 9 сопряжено через воздуховод 10 с воздуходувкой 11, размещенной на удаленном расстоянии от железнодорожного пути и выполненной с функцией забора воздуха через систему фильтрации (не показано).

Воздуходувка 11 размещена в «чистой зоне», в качестве которой может выступать отдельный пылезащищенный бокс (на чертежах не показан). Для поддержание рабочей температуры в боксе и осушения воздуха бокса используют нагреватель с термостатом. На термостате (типа Iek YCE-TNO-00-60) выставлено пороговое значение температуры и при понижении температуры ниже порогового значения термостат подает напряжение питания на нагреватель.

В качестве воздуходувки 11 может быть использован воздушный баллон, в котором воздух под находится давлением, при этом воздух в воздуховод 10 может быть подан практически моментально, посредством открытия электронного клапана. Модификация с воздушным баллоном обеспечит более стабильные характеристики воздушного потока, что повышает качество защиты.

Антивандальный кожух 2 обеспечивает механическую защиту от внешних повреждений корпуса 6 и, соответственно, бесконтактного датчика 7 технического контроля, образованных при проходе подвижной единицы, волочащихся деталей, прочего мусора, камней и пр., а также от попадания на корпус 6 пыли, осадков и других воздействий окружающей среды, а также от несанкционированного доступа к БД 7 технического контроля третьих лиц при отсутствии на измерительном участке 1 подвижных единиц. При этом антивандальный кожух 2 выполнен с дренажным сливом (на фиг. 3 не показано).

Заявленная система содержит модуль 12 управления, входы которого подключены к выходам датчика 5 температура и системы 13 контроля наличия подвижных единиц (СКНПЕ 13) на измерительном участке 1 железнодорожного пути, а выходы - к управляющим входами электропривода автоматической заслонки 4, воздуходувки 11 и средства 8 обогрева.

Модуль 12 управления выполнен в виде программируемого логического контроллера.

Внешняя система 13 контроля наличия подвижных единиц выполнена в виде датчиков счета осей, расположенных на/за подошву рельса в начале и конце измерительного участка 1, и через блок согласования соединена с модулем 12 управления (на фиг. 1, 2 не показано), через который осуществляется их питание (в случае использования датчика типа РД-1М) или же их выходы могут быть подключены на прямую к модулю 12 управления (при использовании датчиков типа ШМП93).

Кроме того, в качестве системы 13 контроля наличия подвижных единиц может быть использованы индуктивные датчики, расположенные в начале и конце измерительного участка и установленные у рельса.

В другом варианте, в качестве системы 13 контроля наличия подвижных единиц может быть использованы оптические датчики, установленные под рельсом в начале и конце измерительного участка и реагирующий на весовую нагрузку.

На фиг. 3 представлена структурная схема системы защиты N бесконтактных датчиков технического контроля на железнодорожном пути, содержащая антивандальный кожух 2, снабженный автоматической заслонкой 4.1 - 4.N с электроприводом для открытия/закрытия отверстий 3.1 - 3.N. Внутри антивандального кожуха 2 установлены датчик 5 температуры, защитные корпуса 6.1 - 6. N, средство 8 обогрева и сопел 9.1 - 9. N, подача воздуха в которые осуществляют через воздуховоды 10, подключенные к единой трубе, соединенной с вихревой воздуходувкой 11. В каждом защитном корпусе 6.1 - 6. N размещен БД 7.1 - 7. N технического контроля. Окно защитного корпуса 6.1 - 6. N расположено под соответствующим отверстием 3.1 - 3. N. Над окном каждого корпуса 6.1 - 6. N в непосредственной близости от него размещено соответсвующее ему сопло 9.1 - 9. N.

Система защиты бесконтактных датчиков технического контроля на железнодорожном пути работает следующим образом.

Бесконтактные датчики 7 технического контроля контролирует область пространства измерительного участка 1 (фиг. 2), на границе которого установлена система 13 контроля наличия подвижных единиц. При входе первой оси подвижной единицы железнодорожного транспорта на измерительный участок 1, система 13 подает соответствующий сигнал на вход модуля 12 управления, который фиксирует факт занятости измерительного участка 1 и подает управляющие сигналы для включения электропривода автоматической заслонки 4, обеспечивающий ее открытие, и для включения воздуходувки 11, обеспечивающей подачу воздушного потока через воздуховод 10 в сопло 9 для создания воздушного заслона над внешней поверхностью окна корпуса 6, при этом отвод избыточного объема воздуха из объема антивандального кожуха 2 происходит через отверстие 3 при открытой заслонке 4.

При выходе последней оси подвижной единицы железнодорожного транспорта с измерительного участка 1 система 13 подает соответствующий сигнал на вход модуля 12, который фиксирует факт того, что измерительный участок 1 свободен, и подает управляющие сигналы на вход электропривода автоматической заслонки 4 для ее закрытия и на вход вихревой воздуходувки 11 на ее выключение. Поскольку заслонка 4 закроется не мгновенно, а антивандальный кожух 2 не герметичный, то в случае остаточной подачи воздуха воздуходувкой 11, после ее выключения, воздушный поток выйдет через щели, а также через дренажный слив, что дополнительно приведет к его очистке.

При эксплуатации бесконтактного датчика 7 в условиях низких температур модуль 12 управления на основании показаний датчика 5 температуры, подает управляющий сигнал на включение средства 8 обогрева окна корпуса 6, обеспечивая таким образом подогрев окна.

Система с размещением в антивандальном кожухе 2 двух и более бесконтактных датчиков работает аналогичным образом (фиг. 3).

Таким образом, предлагаемая система защиты бесконтактных датчиков технического контроля на железнодорожном пути обеспечивает антивандальную защиту бесконтактного датчика технического контроля и защиту от волочащихся деталей, прочего мусора, камней; защиту окна защитного корпуса бесконтактного датчика от атмосферных осадков и других загрязняющих природных факторов, от техногенного загрязнения, в том числе от промышленной пыли и жидкостей с проходящих подвижных единиц железнодорожного транспорта, от запотевания и наледи, что позволяет повысить надежность, долговечность и безопасность использования бесконтактного датчика технического контроля, а также увеличить межсервисный интервал обслуживания бесконтактного датчика (интервала чистки окна защитного кожуха при техническом обслуживании) и как следствие снизить трудозатраты обслуживания.

Изобретение относится к оборудованию технического контроля на железнодорожной инфраструктуре и средствам его защиты от неблагоприятных внешних воздействий. Система защиты бесконтактного датчика технического контроля на железнодорожном пути содержит установленный на измерительном участке антивандальный кожух, внешняя сторона которого выполнена по меньшей мере с одним отверстием и снабжена автоматической заслонкой с электроприводом, в кожухе размещены датчик температуры, по меньшей мере один защитный корпус с окном для размещения бесконтактного датчика технического контроля, средство обогрева и размещенное параллельно окну защитного корпуса бесконтактного датчика технического контроля в непосредственной близости от него для формирования воздушного заслона над окном сопло, сопряженное через воздуховод с воздуходувкой, размещенной на удаленном расстоянии от железнодорожного пути и выполненной с функцией забора воздуха через систему фильтрации, а также модуль управления, входы которого подключены к выходам датчика температура и системы контроля наличия подвижных единиц на измерительном участке железнодорожного пути, а выходы - к управляющим входам электропривода автоматической заслонки, воздуходувки и средства обогрева. При этом защитный корпус в кожухе установлен таким образом, что его окно расположено непосредственно под соответствующим отверстием кожуха, а стекло окна включает нагревательный элемент, подключенный к средству обогрева. В результате повышается степень надежности защиты бесконтактных датчиков технического контроля в процессе их эксплуатации за счет предотвращения запотевания и образования наледи, загрязнений как от неблагоприятных внешних воздействий, так и образующихся загрязнений при прохождении подвижного состава, а также за счет использования антивандальной защиты. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система защиты бесконтактного датчика технического контроля на железнодорожном пути, характеризующаяся тем, что содержит установленный на измерительном участке антивандальный кожух, внешняя сторона которого выполнена по меньшей мере с одним отверстием и снабжена автоматической заслонкой с электроприводом, в кожухе размещены датчик температуры, по меньшей мере один защитный корпус с окном для размещения бесконтактного датчика технического контроля, средство обогрева и размещенное параллельно окну защитного корпуса бесконтактного датчика технического контроля в непосредственной близости от него для формирования воздушного заслона над окном сопло, сопряженное через воздуховод с воздуходувкой, размещенной на удаленном расстоянии от железнодорожного пути и выполненной с функцией забора воздуха через систему фильтрации, а также модуль управления, входы которого подключены к выходам датчика температура и системы контроля наличия подвижных единиц на измерительном участке железнодорожного пути, а выходы - к управляющим входам электропривода автоматической заслонки, воздуходувки и средства обогрева, при этом защитный корпус в кожухе установлен таким образом, что его окно расположено непосредственно под соответствующим отверстием кожуха, а стекло окна включает нагревательный элемент, подключенный к средству обогрева.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что воздуходувка установлена в пылезащищенном боксе.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что модуль управления выполнен в виде программируемого логического контроллера.

4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что антивандальный кожух снабжен дренажным сливом.