Способ определения неровностей железнодорожного пути Советский патент 1992 года по МПК E01B35/06 

Изобретение относится к области измерения геометрических параметров железнодорожного пути и может быть использовано для измерения неровностей рельсов в продольном профиле, плане и по уровню (в продольной, поперечной и горизонтальной плоскостях).

Целью изобретения является повышение достоверности результатов путем измерения неровностей относительно средней линии большой протяженности.

На фиг. 1 представлен график измерений неровности пути в продольном направлении; на фиг. 2-4 - графики к математическому обоснованию новой математической зависимости; на фиг. 5 - график для расчета неровности к примеру конкретного выполнения.

Под неровностью пути согласно схеме на фиг. 2 понимается отключение рельсовой нити Нрп в точке Хп от расчетной прямой линии, которая проведена так Вн-Вк что площади кривой пинии, лежащие выше и

ниже указанной прямой линии, равны между собой. Длина расчетной линии однозначно определена длиной базового участка пути R, длина которого неизменена и определена выбором. Величина неровности Нрп на абсциссе Хп, соответствующей середине базовой и расчетной прямым линиям, определяется по формуле

Нрп Yn - Yen, где Yn - ордината точки на линии рельса;

Yen - ордината середины расчетной прямой линии.

На фиг. 3 указаны обозначения для определения текущего значения ординаты YI через текущие значения угла наклона кривой и линии рельса в точке с координатой X по формуле

А|

Y, Y0 + / XidX,(1)

Хо

где Yo - начальная ордината.

Используя формулу (1), величину неровности пути Нрп определим зависимостью Hpn Yn-Ycn ,(2)

при этом величина Yn определяется по формуле

-Ґ,+(Д х

xdi(Xi) dX. (3)

где Y (п--) ордината нити пути, соответствующая абсциссе в начальной точке базовой линии пройденного пути R.

Величина Ycn, как ордината средней точки с на на фиг. 4, определяется из того условия, что расчетная измерительная линия Вн-Вк должна разделить кривую линию рельса YI f(Xi) таким образом, чтобы сумма площадей, ограниченных кривой и лежащей выше расчетной линии (со знаком + на фиг. 4) была бы равна сумме площадей, лежащих ниже расчетной линии (со знаком -), т.е. выполнялось условие

X(n-ff)

,(Xi) - Y,cp(X,) dX 0,(4)

X(n-f)

где Yjcp - текущая ордината прямой ВН-ВК.

Кроме условия (4) необходимо чтобы площадь трапеции Вд - Вк - X (п +Вл-X (п--) была бы равна площади фигуры, образованной линией Y ( с осью аб-

ч 2

сцисс (базовым отрезком пути R), линией Y (n+-) и кривой Yi f(Xi). Это аналогично тому, что выполняется усло вие

5

5

0

о

X(n+f)

/Y,(Xi)dX YcnR.(5)

X(n-f)

Система уравнений (4) и (5) полностью определяет положение измерительной прямой линии, проведенной через точки Ycn,

Вн, Вк.

Из выражения (5) определяем численное значение

X(n+f)

Yen 4/Y,(Xi)dX.(6)

R

X(n-f)

В выражение (6) вместо Yi(Xi) подставляется его значение YJ из (3), тогда получаем

X(n+f)

Yen

1

R , R v 2 X(n-f)

R. Y(n-f) + 2

X(n+f)

/ cn (Xi) dX dX,

2

X(n+f)

Ycn Y()+ J

X(n-|)

00

X(n+f)

X / X(n-f)

X(n-)

di(X,) dX dX.

Подставляя в формулу (2) значение Yn и в формулу (3) значение Yen из (1), окончательно получаем величину неровности Нрп линии рельса

НРП / d,(Xi) dX -1 х

X(n-f)

X(n+f)

x / / a, (Xi) dX dX.(8)

X(n-f)

Более удобно использовать измеритель угла не в аналоговой форме, а в дискретной, так как последующая обработка данных предполагается осуществляться ЭВМ. В этом случае полученная математическая зависимость в дискретной форме примет вид

+1-Ј-1)-4

2R

X

хЈ 2m + (n + i-y-1). (9)

В окончательную формулу (9) начальные ординаты измерительного участка не входят, г.е. от указанных ординат величина неровности не зависит, Для определения величины неровности рельсовой нити в заданной точке Хп необходимо лишь знать функцию « f(Xi) на длине пройденного базового участка R.

Пример. Способ определения неровностей железнодорожного пути опробован в лабораторных условиях. Для реализации способа используют макет измерительной тележки с базой измерительного участка I 2 м. В процессе измерения неровности пути выбрана база измерения R 16м, т.е. m R/ 8.

Измерения производят на общей длине пути 20 м, с условными точками пути от i 24 до i 45.

На макете измерительной тележки устанавливают один лазерный гироскоп, подключенный к реверсивному счетчику, выход которого подключен к самописцу. К самописцу подключают датчик пройденного пути. Вычисления производят с помощью ЭВМ, которая находится вне макета измерительной тележки.

Для участка пути 20 м вычислены неровности на основе геодезических замеров ординат пути. По полученным значениям построен график Нрп п)(фиг. 5). Согласно предлагаемому способу производится замер глубины местных неровностей на измерительной базе определенной длины.

Фиксируется равное число участков до точки, в которой измеряется неровность, и равное число участков после нее, т.е. m H/R, где R 16 м, I 2 м, т.е. m 8; m/2 4.

Фиксирование участков производится по числу оборотов колесной пары макета измерительной тележки. Углы наклона участков Ј29...24б, определяются с помощью лазерного гироскопа, установленного на макете измерительной тележки. Для ординат от Узз до Y42 с помощью ЭВМ на основе новой математической зависимости определяются неровности пути.

В таблице приведены искомые значения, полученные в результате эксперимента.

Сопоставление указанных величин в таблице и на графике (фиг.5) -показывает их полное соответствие.

Формула изобретения

Способ определения неровностей железнодорожного пути, включающий в себя

измерение местных неровностей на измерительной базе определенной длины и фиксирование результатов измерения в масштабе, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов путем измерения неровностей относительно средней линии большой протяженности, измерительную базу выбранной длины разбивают на определенное количество участков до точки, в которой измеряют неровность, и равное им количество участков после этой точки, замеряют углы наклона участков до указанной точки и после нее относительно условного или реального горизонта, затем в масштабе

определяют ординату точки, в которой замеряют неровность,и ординату проекции этой точки на среднюю линию, предварительно построив среднюю линию, соединяющую крайние точки базы, определяют неровность, сравнивая ординату указанной точки с ординатой ее проекции, а величину неровности кривой линии рельса определяют по формуле

i т/22

НРП I 2) а ( n + i - т/2 - 1 ) - --;- X

т

х 2 (2m+1-2iJ-a(n+i т/2 - 1 ) ,

35

где -длина участка, на котором измеряют угол наклона пути, например, к горизонту;

а- угол наклона на участке до соответствующей точки, в которой измеряют неров- ность, к условному или реальному горизонту;

R - база измерений;

m - количество участков измерений, входящих в базу измерений R;

n - порядковый номер точки, в которой измеряют неровность;

i - порядковый номер измерительного

участка I пути на базе измерения R (от 1 до т).

У

г

Изобретение относится к области измерения геометрических параметров железнодорожного пути и может быть использовано для измерения неровностей рельсов в продольном профиле, плане и по уровню. Цель изобретения - повышение достоверности результатов путем измерения неровностей относительно средней линии большой протяженности. Измерительную базу выбранной длины разбивают на определенное количество участков до точки, в которой измеряют неровность, и равное им количество участков после этой точки, замеряют углы наклона участков до указанной точки и поеле нее относительно условного или реального горизонта, затем в масштабе определяют ординату точки, в которой замеряют неровность, и ординату проекции этой точки на среднюю линию, предварительно построив среднюю линию, соединяющую крайние точки базы, определяют неровность, сравнивая ординату указанной точки с ординатой ее проекции, а величину кривой линии рельса определяют по формуле i т/2р2 I- Г a(n+I-т/2-1 ) 2R X I т Х

, J -

-„.

п

7 2

(i-Jx} Urfjki) Фиг.З

Х(л- /г)

Xjjх()

ФигЛ

а У,