Устройство для измерения ширины колеи рельсового пути Советский патент 1993 года по МПК E01B35/04 

Изобретение относится к устройствам для измерения ширины колеи рельсового пути и может быть использовано в путеизмерительных тележках и вагонах.

Известны путеизмерительные тележки, колеса которых могут менять свое положение в зависимости от ширины колеи и передавать эти отклонения регистрирующему блоку.

Недостатком этих устройств является низкая точность и невысокая скорость измерения.

Известно устройство для безконтактно- го измерения ширины колеи, принятое за прототип.

Достоинством этого устройства является более высокая скорость измерения, так как измерение выполняется без непосредственного контакта датчика ширины с рельсами.

К недостаткам этого устройства следует отнести практическую невозможность измерения ширины колеи с требуемой точностью, так как в устройстве использована зависимость магнитного потока от положения датчика ширины колеи над головкой рельса.

В описании к известному устройству указано, что максимальная точность измерения получается при равенстве ширины головки рельса и индуктора.

Однако даже новые рельсы в зависимости от типа имеют разную ширину головки, а головки рельсов, находящихся в эксплуатации, еще более разнообразны по ширине из-за износа, наклепов и пр. Даже в одном сечении пути головки рельсов могут иметь разную ширину, например, в кривых участках.

Кроме того, точность измерения ширины колей этим устройством зависит от зазора между верхом головки рельса и индуктора. При измерении ширины колеи в движении неизбежны вертикальные колебания экипажа, к которому крепится устройство. Эти колебания будут изменять магнитный поток так же, как измерение ширины колеи.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения ширины колеи .рельсового пути, содержащее установленный на транспортном средстве индуктор, взаимодействующий с рельсами, сердечник коXI

2

Ю О

ч

торого расположен перпендикулярно продольной оси транспортного средства и обращен полюсными наконечниками в сторону рельса, а на сердечнике расположены катушка возбуждения, подключенная к источнику питания, и одна из катушек обратной связи, которые связаны с регистратором,устройство. снабжено дополнительным сердечником и размещенной на нем другой катушкой возбуждения,

-соединенной встречно-последовательно с п-ервой, причем вторая катушка обратной связи размещена на дополнительном сердечнике и соединена с первой последовательно, а сердечники расположены параллельно друг другу в одной горизонтальной плоскости между рельсами внутри рельсовой колеи и их полюсные наконечники обращены к внутренним боковым граням головок одного и другого рельса.

На. фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для измерения ширины колеи рельсового пути (вид сверху); на фиг.2

- положение индуктора относительно рельсов (вид спереди).

Устройство для измерения ширины колеи рельсового пути состоит из двух сердечников 1, 2,на которых помещены катушки возбуждения 3, 4,подключенные к источнику переменного тока 5. Катушки возбуждения 3, 4 включены так, чтобы полюсные наконечники сердечников 1, 2 у одной из головок рельсов были разноименными, На сердечниках 1, 2 имеются также катушки обратной связи 6, 7, подключенные через усилитель 8 к регистратору 9.

Полюсные наконечники сердечников 1, 2 размещены внутри рельсовой колеи у головок рельсов 10, 11 с минимальным зазором, исключающим касание полюсов головок рельсов 10,11 при максимально зауженной колее, Высота полюсных наконечников сердечников 1, 2 меньше высоты голоеок рельсов 10,11.

Работает устройство для измерения ширины колеи рельсового пути следующим образом:

При прохождении электрического тока через катушки возбуждения 3, 4 в сердечниках 1, 2 возникает магнитный поток. Поскольку направление магнитного потока в сердечниках 1, 2 противоположны друг другу, образуется магнитная цепь, включающая сердечники 1, 2,рельсы 10, 11 и зазоры между рельсами 10, 11 и полюсами сердечников 1,2.

Из курса физики известно, магнитный поток и параметры магнитной цепи связаны ; зависимостью

о 0.4 ЯМ1

tt+Wfr + :

57« + 5Т/Ј+-sf Ы + 37 Ы

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

fi; fe - длина сердечников 1, 2 (см);

Si; 82 - площади магнитного потока в сердечниках (см2);

Ь: &I - длина пути магнитного потока в рельсах (см);

5з; S4 - площади магнитного потока в рельсах (см2);

fi - магнитная проницаемость материалов сердечников;

iz -магнитная проницаемость материала рельсов;

tafaWa - величины зазоров между полюсом сердечников и головками рельсов (см),

Ss.Se.Sy-Ss - площади магнитного потока в зазорах (см ); (. я,-число Пи (3,1416...);

N - число витков катушек возбуждения 3,4;

- сила тока в катушках возбуждения (А);

Благодаря наличию двух сердечников 1, 2 магнитная цепь получается замкнутой, В этом случае площадь магнитного потока практически равна площади торца полюсного наконечника.

Из формулы (1) видно, что все ее члены, кроме зазоров-величины постоянные. , С учетом этого положения и равенства площадей торцов сердечников формула (1) примет вид

0.4лЫ I

ф

U +

, 2 Г + -§(2)

Зн/Л SPjM2

где SH площадь магнитного потока в сердечниках 1,2,

5р - то же в рельсах,

S - площадь торца полюсного наконечника,

И- сумма зазоров между головкой рельсов, и торцами сердечника.

Из формулы (2) видно, что величина магнитного потока зависит от суммы зазоров. Поэтому поперечные колебания индуктора внутри колеи не меняют величины магнитного потока, так как не изменяется сумма зазоров, но изменение ширины колеи изменяет сумму зазоров, а следовательно, и магнитный поток. Изменение магнитного потока в сердечниках 1, 2 приводит к изменению параметров тока индукции в катушках обратной связи 6, 7. Эти изменения усиливаются усилителем 8 и регистрируются регистратором 9.

Формально из формулы (2) следует, что для работы измерителя Достаточно одного сердечника, но при разомкнутой магнитной

цепи усиливается концевой эффект, в результате чего площадь сечения магнитного потока в зазоре будет зависеть от величины зазора, что значительно снизит точность измерения. Поскольку высота полюсов сердечников меньше высоты головки рельса, предложенное устройство допускает колебания индуктора в вертикальной плоскости в пределах амплитуды, меньшей разности высот между головкой рельса и полюса.

Применение устройства предложенной конструкции повышает точность и скорость измерения, что делает приемлемым его применение как в путеизмерительных тележках, так и путеизмерительных вагонах,

0

причем скорость измерения практически не влияет на точность.

Кроме того предложенное устройство для измерения ширины рельсовой колеи имеет более простую конструкцию, что снижает его стоимость и упрощает эксплуатацию, так как в нем отсутствует электромотор, блоки, реостаты с подвижными контактами и пр. движущиеся детали, имеющиеся в прототипе. Небольшой вес индуктора и его жесткое закрепление на экипаже позволяют крепить его к неподрессоренной части экипажа, что значительно снижает амплитуду колебаний в вертикальной плоскости, а отсутствие движущихся передач повышает точность измерения за счет отсутствия люфтов.

Использование: в устройствах дня измерения ширины колеи рельсового пути в путеизмерительных те.лежках и вагонах. Сущность изобретения: в устройстве для сердечника, расположенных перпендикулярно продольной оси транспортного средства, причем их полюсйыё наконечники обращены к внутренним боковым граням головок одного и другого рельса. 2 ил.

Формула изобретения Устройство для измерения ширины колеи рельсового пути, содержащее установленный на транспортном средстве индуктор, взаимодействующий с рельсами, сердечник которого расположен перпендикулярно продольной оси транспортного средства и обращен полюсными наконечниками в сторону рельса, а на сердечнике расположены катушки возбуждения, подключенная к источнику питания, и одна из катушек обратной связи, которые связаны с регистратором, отличающееся

тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено дополнительным сердечником и размещенной на нем другой катушкой возбуждения, соединенной встречно-последовательно с первой, причем вторая катушка обратной связи размещена на дополнительном сердечнике и соединена с первой последовательно, а сердечники расположены параллельно друг друга в одной горизонтальной плоскости между рельсами внутри рельсовой колеи и их полюсные наконечники обращены к внутренним боковым граням головок одного и другого рельса.

ФИГ1

z A JL

ФИГ. 2