Способ оценки состояния железнодорожного пути с использованием электронной вычислительной машины (эвм) и измерительных устройств,смонтированых в путеизмерительном вагоне Советский патент 1978 года по МПК E01B35/12 

колен в параметрам, характеризукедим прочность пути; 4 нет возможности оценить влияние на однсяк юсте: по дли е пути двух и более различных отстуНлеиий положения пути от иа динамические параметры движения Jкипaжa. Целью изобретения является попу чеяие более достоверных данных о сос тоянии железнодорожного пути. Цель достигается тем, что перёд поездкой в ЭВМ закладывают математическую модель взаимодействия оценива мого пути и экипажа при требуемой скорости его движения, одновременно с параметрами положения рельсовой колеи измеряют неровности на рабочей поверхности рельсов, модуль упругости подрельсового основания, по введенньон в ЭВМ величинам положения рел совой колеи, неровностей на рабочей поверхности рельсов, модуля упругости подрельсового основания, а также фактической скорости путеизмерителя в процессе его движения решают систе ма алгебраических и дифференциальных уравнений упомянутой математической модели, определяют перемещения элементов системы экипаж-путь, напряжения в элементах пути и их изменения во времени, рамные силы Y , силн инерции колесной пары 3 Зц, верти.кальные нагрузки, передаваемые на шейки колесных пар Р , 2, вертикаль ную Р и горизонтальную силы от колеса на рельс, а также направляющее усилие колеса Y/ по полученным данньм вычисляют коэффициент УСТОЙЧИВОСТИ рельсошпальной решетки поперечному сдвигу К у,п.с. коэффициеит безопасности по впЬлзанию гребня колеса на рельс i , динамическую ширину рельсовой колеи &д, основные напряжения в кромках подошвы и головки (5or рельса, тензор контактны напряжений рельса о продольные силы, обусловленные угоном пути 1. Величишд параметров К 1 i А оп 1 ог , Vo сравнивают с допусками, которые предварительно закладывгиот в ЭВМ. По каждому из этих па раметров вычисляют величины отступл ний от допусков. Определяют места, где требуется устранить неисправйости путн или ограничить скорость дви кания ясследуоиого типа экипгика. Определяют предельно воэиокную скорост для тех мест н& путя, где имеются от (ггуплеияя рассчитгюпое паргшетров К «« допусков. Данше об укаэшпшх параметрах, величинах отступяениа нх от до пусков f возможней ско рости, а также дашные об измеря шх napanteTpax вопоження рельсовс колея в неровностей на рабочей пове ноств рельсов н модуля упругости . подф«1яьс як го основания вьздают на регистрацию ипечать с привязкой к протяженности пути. На фиг. 1 представлена блок-схема операций автоматической оценки состояния пути в процессе контроля его путеизмерительным вагоном, исходя из воздействия на путь различных типов экипажей, а также безопасности ик движения при различных скоростях; на фиг, 2 расчетная схема исследуемого экипажа например, моторного вагона злектропоезда, вид сбоку; на фиг, 3 - необходимо для расчета информационное поле измеряемых параметров в момент времени t и указаны координаты точек ;пути, например измеряемые параметры в которых используют для расчета в момент времени -t,- ; на фиг. 4 - необходимое для расчета информационное поле измеряемых параметров в момент времени t. ; на фиг. 5 - расчетная схема исследуемого экипажа, вид сзади на фиг. б ,- схема расположения измерительных устройств путеизмеои-. тельного вагона на поотнсйаению к положению исследуемого экипажа; на фиг. 7 - информационное поле измеряеГЛзх параметров в момент времени на фиг. 8 - . момент времени этом на фиг. 1: 1 - блок измерения координаты прохождения пути путеизмерителем 2 - блок измерения фактической скорости путеизмерителя; 3 блок измерения модуля упругости подрельсового основания; 4 - блок измерения значений параметров положения рельсовой колеи (просещок, ширины колеи, положения путн по уровню и в плане}j 5 - блок измерения неровностей на рабочей поверхности рельсов (волнообразного износа, пробуксовин, выбоин, ступенек в стыке, неровностей на боковой грани); б - блок задания математической модели {системы алгебраических и дифференциальных уравнений) взаимодействия пути -и исследуемого типа экипажа на требуемой скорости; 7 - блок задания априорной, информации (коястант, коэффициентов, условий, допусков), формул расчета; 8 - блок рейаения алгебраических и дифференциальных уравнений и определения перемещений элементов систе1 гл экипаж-путь и их изменение во времени; 9 - блок рпределения рамных сил Y , сил инерции веобрессореаных масс 3 , 3 верти.кальаых нагрузок, передаваеяедх на шевкв колесных пар Р, Р вертикальной Р и горизонтальной Y от колеса на рельс, напргшлякхцего усилия колеса Y, коэффициента устойч рсти рельссюш шьвой р яетки поперечному сдвигу у.п.с. коэффициента безопасности по вползанию греб,ня колеса на рельс П, динамической |ширины колеи 5п.основных напряжений кромках подошвы Gon и головки бог рельсаг тензора контактных напряжений рельса с{,д, продольных сил, обусловленных угоном пути, F ; 10 - блок сравнения расчетных параметров Kj,n.c. г П , д ,оп , ог . Чо С допус ками; 11 - блок определения величин отступлений рассчитанных параметров К,.л.с. П д.оп.ог, Ч-о от допусков; 12 - блок-определения мест н личия Ътступлений и мест, где требуется устранить неисправности пути ил ограничить скорость движения исследу емого типа экипажа; 13 - блок опреде ления предельно возможной скорости для. тех мест на пути, где имеются от ступления рассчитанных параметров .п.с., ,,. So о,т допусков; 14 - блок регистрации и печати данных. На фиг. 2-4 приняты следующие обозначения:, li -расстояние между крайними осями колесных пар; 12,24 расстояния между осью передней колесной пары и осями позади лежащих колесных пар; шаг квантования по пути. На фиг. 5-8 приняты следующие обозначения; - расстояние между крайней задней осью .исследуемого экипажа и измерительной осью колесной путеизмерительного вагона, под которой измеряют парамеЧры нагруженного продольного профиля (просадок) путй (п)по левой и правой рельсовым нитям, положения пути по уровню Ь мо дуль упругости подрельсовогооснования ) поя левой и правой рельсовыми нитями; L 2 - расстояние между измерител ной осью колесной пары и измерительными элемент-ами, фиксирующими неровности рабочих поверхностей левого и правого рельсов Пд(п); bj - расстояние между измерител ной осью колесной пары и измерительными элементами, посредством KOTOIXIX фиксируют положение в плане в ненагруженных точках по левому и правому рельсу VAin} и ширину рельсовой колеи 5. Для реализации предлагаемого способа используется движущийся путе измерительный вагон, который оборудо ван устройствами для измерения положения рельсовой колеи: просадок каждой нагруженной рельсовой нити, поло жения нагруженного пути по уровню, WKpKoa рельсовой колеи, положения каждой рельсовой нити в плане в ненагруженных точках, неровностей на рабочей поверхности рельсов: волнообразного износа, впадин за aaxanetj76ной зоной рельсовых концов, ступенек в стыках, пробуксовин, выбоин, неровностей на боковой грани, и модуля упругости подрельсового основания. 1 Для измерения скорости перемещения и координаты прохождения пути путеизмерительный вагон снабжен соответствующими устройствами. Каждое измерительное устройство обеспечивает выдачу измеряемого параметра в виде электрического пропорционального сигнала, о На путаизмерителе смонтирована электронная вычислительная машина (ЭВМ) для реализации в дчислительных операций. ЭВМ выполняет следующие вычислительные операции: 1)решение систем алгебраических и дифференциальных уравнений взаимо-. действия пути и исследуемого типа экипажа на требуемой скорости движё НИН с определением перемещений элементов системы экипаж-путь и их изменений во времени; Y.; сил 2)вычисление рамных сил инерции необрессоренных масс каждого колеса колесной пары 3.,, Зд ; вертикальных нагрузок, передаваемых на обе шейки колесной пары Р , Р, ; вертикальной F и горизонтальной Y сил от колеса на рельс; направляющего усилия колеса Y ; коэффициента устойчивости рельсошпальной решетки поперечному сдвигу К.п. ; коэффициента безопасности по вползанию гребня колеса на рельс К ; динамической ширины рельсовой колеи Зд; основных напряжений в кромках подошвы 3оп и головки 5ог рельса; тензора, крнтактных напряжений рельса oj продольных сил, обусловленных уроном пути Р ; 3) сравнение расчетных па|раметров к, „. , П, 5д. 5оп,ог,% с допусками; 4) определение мест наличия отступлений этих параметров от допусков и тем самым мест устранения неисправностей пути или ограничения скорости движения исследуемого типа экипажа; 5) определение предельно возможной скорости движения исследуемого типа экипажа по условию: безопасности его движения по пути, имеющему неисправности, в пределах контролируемого участка. Указанные вычислительные операции осуществляют в реальном масштабе времени движения путеизмерителя. Измерительные устройства имеют непосредственную связь со входами ЭВМ или через преобразовательные устр ойства, обеспечивёиощие сопряжение входов ЭВМ с измерительными уст;ройствшии. ЭВМ снабжена уст1 ойствами ввода априорной информации, т.е. той, которая задается до начгша расчетов необходимых при вычислении коэффициентов, констант, допусков, условий и т.п., формул расчета математической модели взаимодействуя пути и исследуемого типа экипажа. Вводнылм устройствё1МИ могут быть, например, пишущая машинка, телетайп, считыователь с перфокарт, перфолент, магнитных лент, карт или дисков ва6.орное поле (для ввода информации в аналоговый процессор)) и т.п. ЭВМ снабжена устройствами вывода информации: цифровой печатьк, графопостроителем, регистраторкэм на бумажную или магнитную ленту. Данные с ЭВМ поступают на эв уковую или световую индикацию. Выходными даннь«4и с ЭВМ .являются -величины расчетных параметров Kjfc.n П bA.eii., «Vo -величины отступлений от допусков по каждому из указанных расчетных параметров; -места наличия этих отступлений и места, где требуется уст{ анить неисправности пути или ограничить скорость движения заданного типа экипаж -предельно допустимые скорости движения исследуемого типа экипажа п условию безопасности его движения по пути, имеющему неисправности в преде лах контролируемого участка. На печать дополнительно выводят тип исследуемого экипажа и скорость его движения, для которой производил ся расчет. На регистрацию дополнител но выводят измеряе1 ые параметры положения рельсовой колеи, неровности на поверхности катания рельсов и модуль упругости подрельсового основания. Указанные выходные данные являют ся результате автоматической оценки состояния пути и отвечают на вопрос: соответствует ли состояние пути в любом его сечении по протяженности контролируемого участка безопасному движению исследуемого типа экипажа н заданной скорости, например, установ ленной для контролируемого участка; Кроме того, эти данные могут быт исходной информацией при принятии ре шения о выцаче предупреждения на огр ничение скорости движения исследуемо го типа экипажа по состоянию пути. Эти данные наряду с данными об измер емых параметрах могут также служить исходной информацией для планировани вида, объемов и места выполнения работ по устранению неисправностей пут с мелью приведения его в состояние, обеспечивающее безопасное и плавное движение обргицающихся по нему экипажей с установленной скоростью. Эти данные могут быть использованы для оценки работ по текущему содержанию пути. Расчетные параметры наряду с измеряемыми могут являться основной исходной информацией для анализа и прогнозирования развития неисправностей пути и причин, их вызывающих наконец, расчетные параметры и араметры, характеризующие конструкию пути и экипажа, могут быть испольованы в исследовательских целях, апример, для оценки новых конструкий и подвижного состава. Математическая модель взаимодейстия пути и исследуемого типа экипажа редставляет собой систему дифферениальных уравнений, описывающих двиение экипажа в вертикгшьно-продольной лоскости, в направлении поперечных сей, а также поворот.а кузова и телеек относительно вертикальных и проольных осей. Эти уравнения, в зависимости от оделирования вида движения элементов сследуемого экипажа в той или иной лоскости, связывают их линейные или гловые перемещения, параметры обресоренных и необрессоренных элементов экипажа (их вес и массу, моменты инерции, величины жесткости надбук- сового подвешивания, величины демпфирования, расстояние между кругами катания, конусность бандажей и радиус колеса, расстояния между букровыми рессорами, устройствами демпфирования, базу тележки и кузова, возвышение центра тяжести надрессорного строения и обрессоренных масс тележки) , параметры пути (его инерционные, упругие и диссипативные свойства) , параметры рельсовой колеи (ширину колеи, положение пути в продоль ном профиле, в плане и по уровню) ,. неровности рабочей поверхности катания рельсов (волнообразный износ, пробуксовины, выбоины, ступеньки в стыках, неровности боковой поверхности) . . Решением системы дифференциальных уравнений при защанных начальных условиях, известных параметров исследуемого экипажа и контролируемого пути являются колебания подпрыгивания, галопирования, относа, боковой качки и влияния экипажа, а также перемещений пути. Связь параметров, входящих в систему дифференцигшьных уравнений движ.ения исследуемого экипажа, и порядок их решения (выполнения вычислительных операций) задают программным (для цифрового процессора ЭВМ) или схемным путем (для аналогового процессора ЭВМ) . Учет скорости движения экипажа, для которой рассчитывают колебания элементов экипг1жа и пути, осуществляется соответствующими коэффициентами при членах, входящих в систему дифференциальных уравнений движения экипажа. Для членов уравнений со второй производной коэффициент равен отношению квадрата скорости, для которой вычисляются колебания элементов экипаика и пути, к квадрату скоррстиг при которой были выполнены измерения путеизмерительным вагоном Для членов уравнений с первой производной коэффициент равен отноше нию этих скоростей. Для автоматизации решения системы дифференциальных уравнений заранее, т.е. до начала поездок, вводят априорные данные об исследуемом типе экипажа и пути контролируемого участка. К априорной информации об экипаже относятся: вес и масса обрессоренных и необрессоренных элементов, момен-Ры инерции обрессоренных масс тележки и кузова,поперечная,продоль ная, вертикальная жесткость надбуксового подвешивания и гасителей колебаний, вертикальное и горизонталь ное демпфирование надбуксового и ку зовного подвешивания, расстояние между кругами катания,конусность баи дажей к радиус колеса, расстояния между буксовыми рессорами и устройс вами демпфирования, база тележки и кузова, возвьвиениё центра т кести н рессорного строения и обрессоренных масс тележки. К априорной информации о пути относятся данные о его инерционных, упругих и диссипативных свойствах. Заранее задгиот скорость движени исследуемого типа экипс1жа, для кото 1ЮЙ выполняетса расчет его взаимоде ствия с путем. При эксплуатации за такую скорость следует принимать ско рость, устайовленную для контролиру мого участка. Переменными па метрами, которы вводят в систему расчета в процессе движения путеизмерительного вагона, являются: скорость его движения, вертикальная траектория центра каждо го колеса исследуемого экипажа, шири на рельсовой колеи, положение пути по уровню и в плане, неровности на рабочей поверхности.катания рельсов (волнообразный износ, пробуксовины, выбоины, ступеньки в стыках, неровности на боковой грани), модуль упру гости подрельсового основания . Вертикальные траектории центров колес зависят от конфигурации неровностей пути в вертикальной шюс кости и с достаточной для практики точностью повторяют их. Измерив орди наты этих неровностей, можно получит вертикальную траекторию центра колеCci исследуемого типа экипажа. Измерение неровностей пути в вер тикгшьной плоскости можно осуществлять различными известными спосо- бгиш и устройствадш. Такими устройст вами, например, являются устройства для измерения просадок пути на короткой базе (базе ходовой тележки), на дликноЯ ваав(базе вагона) или устройства, пронзаодящие измерение неровиостеа от абсолютной базы от счета (например, создаваемой гироскопом) . Известны устройства:, позволяющие измерять ускорение вертикального перемещения буксового колеса путеизмерительного вагона по неровности и путем двойного интегрирования вепичнюл ускорения получать траекторию движения буксового узла колеса или даже центра колеса при учете соответствующим коэффициентом рас- положения буксового узла по отношению к его центру. Для определения положения пути в плане, т.е. в горизонтсшьной плоскости, известны устройства измерения стрел изгиба или устррй:ства, при помощи которых фиксируется угол, обра;зованный осью ходовой тележки и рамой вагона. Известны устройства, позволякадие определять кривизну пути посредством вычисления отношения горизонтального ускорения буксы к квадрату скорости движения вагона. Согласно изобретению более целесообразным является измерение просадок пути в вертикгшьной плоскости и неровностей пути в плане от абсолютной базы отсчета. В случае применения измерительных устройств с короткими базами, особенно/ когда базы измерения меньше длин неровностей, необходимо данные измерения приводить к абсолютной базе отсчета. Измерения ширины рельсовой колеи и положение .пути по уровню выполняются известными устройствами, которыми снабжаются путеизмерительные вагоны. Измерение скорости движения путеизмерителя осуществляется также известными устройствами, например, посредством тахогенератора. Измерения геометрических неровностей на рабочей поверхности рельса, а также модуля упругости подрельсового основания выполняются соответствующими устройствами, смонтированными на путеизмв- рителе. Ввод измеряемых - пар и етров от устройств путеизмерителя в ЭВМ осуществляют через интервалы времени, которые необходимы для выполнения всех вычислительных операций, связанных с решением алгебраических и дифференциальных уравнений для одного положения исследуемого экипгика на пути.. Так, например, если исследуемой экипаж занимает положение на пути согласно фиг. 2, при котором в систему расчета вводят вертикальные неровности Пц Т, 1а1а2« ° к момеиту ввода этих неровностей устройство путеизмерительного вагона должно зафиксировать ординату неровности 2 и запомнить с помощью соответствуюего устрс ства ЭВМ ординаты Т„, 2, «зафиксированные в предьщущие моенты измерения. То же можно сказать о горизонтальных неровноетях +,vг. величинах, характеризующих положение пути по уровню , u 2Z ширине колеи ,, 5,,, 6,2, Sj. . В качестве примера приведем ;свйзь параметров, входящих в систем дифференциальных уравнений, описыва ющих колебания подпрыгивания (1) и относа . (2} исследуемого моторного вагона электропоезда, имеющего двух ступенчатое подвешивание. , И zj ,(. |с1.г,.)(-1) ч + ).о I , Ч . . ,ii.( (г,.-Ля),,-г,-Ы)Л 1 2Ж„и-.-п..). о .((Л -А-. .-A-(,0 m (A-Aj-hX h2ji |(Aо О j: -ЛГ ТР|«ГО m ,А,(. JbLLa-x-.p iiuil Jft-1 i -«pt ii S i( V asiiiiy 4)( JH2i iH2i у - номер тележки f - номер колесной пары в У тележке, В уравнениях (1) и (2} ПРИНЯТЫ дующие обозначения: перемещения ку ва исследуемого экипажа поперек .вертикально - -Z, угловйе повороты зова относительно продольной оси поперечной оси - Ф, вертикальной оси - V; перемещение и угловые по роты ргил ходовых тележек - Д-., Z- - где:т ft . Т «1,2 соответственно для пер и второй тележек, перем цение и по рот К оЛесных пар - Л , 2 кт , V ; ТК 1,2 соответствует номеру лежки и расположению колесной пары IT, соответственно, масса ку зова и тележки; Pji,, соответственно, вертикал ное демпфирование в надбуксовок и кузовном подвешивании; 612 f jif - горизонтальное демпфирование перемещений тележки относительно куаоваг Ж2-5.,Жд соответственно, вертикальная и горизонтальная жесткость кузовного подвешивания г соотаетственно, вертикальная и поперечная жесткость надбуксоаого подвешивания; Ж„,Жр- соответственно, жесткость пути в вертикальной плоскости под колесом и рельса по головке; Р - вес кузова (брутто); обрессоренной части тележки;ц - вес колесной пары с буксами и неподрессоренныгии элементами экипажной части;РСТ « РУЗка на колесо;. G - зазор в колее на сторону под данной колесной парой; SK - расстояние межцу кругами катания; - разность высот рельсовых нитей под соответствующими колесны ми парами; Ij ординаты вертикальных неровностей рельсовых нитей под соот- . ветствувадими колесными парами; б-г база тележки; 2Я - база кузова; Ь - возвышение центра тяжести надрессорного строения над центром колебаний; „ : tl возвышение центра тяжести o6peccopeHHfcJX масс тележки над плоскостью осей колесных пар; У - поперечное смещение колес-, ной пары относительно средней линии рельсовой колеи; Vjj - скорость движения путеизмерительного вагона; V - скорость движения исследуемого экипажа; V - скорость относительного смещения поверхностей контакта Для колесной пары тележки экипажа; Xjy - коэффициент, являющийся линейной функцией относительной скорости проскальзывания; . .,, sjo ДА bj ддяь5 У. Коэффициент устойчивости поперечному сдвигу рельсошпальной решетки вычисляют по известной фо ялуле, К ., « Ре где У,, - рамная сила. Ре - статическая нагрузка от оси колесной на рельс. Рамная сила определяется на решения дифференциальных уравнений поперечных колебаний ясследуемого типа экипажа. Статическая нагруз13ка от оси рельс является постоянной для исследуемого типа экипажа и при нимается равной общему весу экипажа делённому на число его колес, Стати ческая нагрузка является априорной информацией. Коэффициент безопасности по впо занию гребня колеса на рельс вычисляют по известной формуле j %-1 AAb/(,)tg-() S-Cl B).-4) P tMyCS-b.) P S-CN-R ttg-Cp.-4)+4 S|32- -524 j g P 3 . p, j5-(AR)t(p-4)) В ЭТИХ выражениях приняты следу гаие обозначения: Р -вертикальная нагрузка п редаваемая на шейку колесной пары с стороны йабегакадего на рельс колеса Р вертикальная нагрузкана другую шейку той же колесной пары; . --соответственно радиусы шейки колесной пары и колеса; S-г расстояние от точки конта та гребня колеса с рельсом до круга катания другого колеса; Jetg-vp - коэффициент трения скол жения гребня по рельсу; р - угол меящу образующей поверхности гребня и горизонтальной плоскостью; расстояния, от точки конта та гребня колеса с рельсом соответственно До сил Р и Pj ; . вертикальная сила инерции колеса, набегающего на рельс; : г вертикальна я сила инерции другого колеса той же колесной пары j - горизонтальное ускорение набегающей колесной пары; G - вес колесной пары; g,-. ускорение силы тяжести; : рамная сила. Величины Р, РГ «.г i являются переменными для каждого момента дви жения исследуемого типа экипажа. Величины г. Я, S,M,JS, b.b.G, g- отнр.снятся к..априорной информации. Величины Р., и Pj, определяются на основе решения дифференциальных уравнений/ описывающих колебания исследуемого экипажа в вертикально-про ,.,дольной плоскости. Величины и ) могут определяться либо на основе решения дифференциальных уравнений, характеризующих взаимодействие необрессоренных масс исследуемого экипажа с рельсом, :Либо по известным формулам. Динамическую ширину рельсовой ко леи Зд , вызванную боковым отжатием 76 рельса при движении исследуемого типа экипажа на заданной скорости, определяют на основе решения дифференциальных уравнений поперечных колебаний исследуемого экипажа. Вертикальная сила, передаваемая от колеса исследуемого типа экипажа рельсу, определяется как совокупность вертикальных динамических сил, возникающих при. движении экипажа, и статической нагрузки Pg. - . в .со.вокупность вертикальных дина мических сил входят силы, вызванные колебанием исследуемого экипажа на рессорах (Рр), длинными (РНП) неровностями пути, силы инерции необрессоренных масс, вызванных изолированными плавными (РИ««} или непрерывными (РИНК) неровностями на колесе. Вертикальную силу, передаваемую от колеса рельсу, можно.определить по , формуле: - при коротких неровностях пути P . 2SLK- SSL . или при длинных неровностях пути P P + Ppt . с к имк - инк В этих формулах вероятность влияния сил, вызванных непрерывной и изолированной неровностями на колесе, оценивается средними квадратическими отклонениями , и s. .Коэффициентами К и К соответственно учитывается удельный вес колес, имеющик изолированные и непрерывные неровности. Величины коэффициентов К и Kj определяются на основе промеров колес исследуемых типов экипажей. Они задаются заранее. Величины средних квадратических отклонений 3. определяют по известным формулам. Они являются априорной информацией. Величины Р и Р„ или Р определяют расчетным путем придвижении путеизмерителя, а Рд - задают. Боковое давление V колеса на рельс и направляющее усилие колеса Y определяют посредством решения дифференциальных уравнений поперечных колебаний исследуемого экипажа. Основные напряжения т.е. напряения, вызванные изгибом и.кручением рельса, в кромках подошвы оп и оловке 5 вычисляют по рассчитанным вертикальным давлениям колес 21р, передаваемым рельсам, с учетом рас стояния X.}, от местонахождения колеса ходовой тележки исследуемого экипажа до сечения, в котором определяются , Sor, а также по данным, хаактеризукицим конструкцию контролиуемого пути и его элементов. К их ислу относятся коэффициент относиельной жесткости пути и рельса К, омент сопротивления рельса , модуль пругости подрельсового основания U. Информация о величинах Р и мо дуле упругости U является текущей, а о величинах .W, - априорной. Величина К определяется расчетным путем. Поскольку величины f/,K, U зависят от конкретной конструкции верхне го строения пути, то все разновидности этих конструкций наконтролируемом участке пути задаются. Величи на 9V Задается с учетом вертикального износа рельса. KoHTaKTiue напряжения « опреде ляют в прямых участках, исходя из да ных о действии динамических вертикгт ных сил, приложенных к рельсу, и Ъы ванных короткими неровностями на рел се,Рц, а в кривых участках, исходя из данных о действии направляющих усилий колес Y. Указанные данные составляют текущую информацию. Для расчета величи (0используется также априорная информация. Операция сравнения основана на логико-арифметическом анализе величин рассчитанных параметров с. заданными допусками. Сравнению подлежат: - коэффициент устойчивости рельсошпгшьной решетки поперечному сдвигу Ки« t .n:c..n.c.j; - коэффициент безопасности вползанию гребня колеса на рельс П ; - динамическая рельсовой колеи fSm«« - основные напряжения в кромках подошвы и головки рельса 1 ®о„. -«контактные напряжения в рельса Допуски к, „ Двтс1хЗ,б„„.1&,,Ц ЯВЛЯЮТСЯ априорной информацией. Пос леднее также относится и к коэффици енту безопасности П- В принятых об начениях является предел1|Но величиной ширины колеи. В результате операции сравнения вычисляют величины отступлений от принятых допусков по каждому сравни ваемому параметру. Величина отступл ния представляет собой разность фак тической (рассчитанной) и допустимо величин. Поскольку в каждом расчетном се чении путя осуществляется привязка его протяженкости посредством датчи ка пройдеииого пути, то координаты месторасполомения отступлений сравиваемыж параметров от допусков зломинают. Координаты месторасположеия отступлений характеризуют места, де требуется устранить неисправноси пути или ограничить скорость двиения исследуемого типа экипажа по равнению с заданной для расчета. Операция определения предельно возможной скорости движения исследуемого типа экипажа выполняется для тех мест на пути, где имеются отступления рассчитанных параметров Ку„ , So ° Д пусков при наличии неисправностей пути. Выполнение операции осуществляется путем вычислений. Алгоритмы этих вычислений могут быть различными. Назовем два из них. Согласнб первому варианту выполняют расчеты, как это было указано выше, для различных заданных скоростей движения исследуемого типа экипажа н сравнивают полученные величишл расчетных параметров с допустнмз1ми. Выбирают ту скорость движения, которая имеет наименьшее отклонение от установленной для контролируемого участка и при которЬй величины расчетных параметров укладываются в допуски. . Во втором блучае математические зависимости по определению параметров Лу.пх.Л. .Зог Vo дополняют ограничениями, вы ажакхцими допуски на эти параметры. Систему уравнений с заданными ограничениями решают совместно относительно искомой скорости движения. При этом можно .задать критерий оптнмальности, например, характеризующий ишнимальное уклонение от скорости, установленной для контролируемого участка пу;ги. Способ оценки состояния пути заключается в следующем. В какой-то момент времени t, устройства измерения параметров пути путеизмерительного вагона находятся в точках с координатами пути -(фиг. 3)i, и |- , Факт нахождения устройств измерения над указанными кос динатами фиксируется датчиксш пути, который подает команду на автоматическое измерение параметров положения рельсовой колеи: просадок нагруженной левой и правой рельсовых нитей Atnv положение пути по уровню fi, положение пути в плане каждой ненагружен-ной рельсовой нити ) и ширишд рельсовой колеи S; параметров неровности рабочей поверхности кгощого рельса - волнообразного износа, пробуксовин, выбоин, ступенек в Ьтыках, йероаностей на боковой грани, Л(„, модуля упругости подрельсовогс основания И МП}В этот же момент времени по команде от датчика пути измеряется посООдством соответствующего датчика фактическая скорость VQ. Значения каждого из измеряемых пара метров представляются в виде пропорциональ

ного электрического сигнала. Измеренные данные в точке i поступают непосредственно на входы ЭВМ или через преобразовательные устройства, обеспечивающие сопряжение вводов ЭВМ с измерительными устройствами. Одновременно по команде от датчика пути эти Данные поступают в специальную память ЭВМ с целью хранения для последующих циклов оценки состояния пути.

По команде от датчика пути из памяти ЭВМ вызываются значения П,, |д(„, и S; ранее измеренные в точке , а также все ранее измеренные параметры: ИА1П1ЛА(п),..5 IB точках Значения этих параметров поступают в процессоры ЭВМ. По этой же команде от датчика п ти с устройств ввода в ЭВМ поступае априорная информация. Объем и номен клатура априорной информации опреде ляются типом исследуемого экипажа и типом конструкции пути оцениваемого участка. Априорная информация задает ся до начала текущего цикла оценки. Математическая модель взаимодействия исследуемого типа экипажа и пути на заданной скорости движения задается до начала всех циклов оценки, т.е. до начала контрольной поездки путеизмерителя. После ввода всех исходных данных посредством ЭВМ решают систему алгебраических и дифференциальных уравнений, связывающих эти данные, и определяют перемещения элементов система экипаж-путь, напряжения в элементах пути и их изменения во вре мени.Путем вычислений определяют также рамные силы, передаваекые каждой колесной парой раме тележки исследуемого экипажа, силы инерции каж дой колесной naj по левому и правому колесу 3, J, вертикальные нагрузки, передаваемые на шейки каждой колесной пары Р , Р. вертикальные Р и горизонтгшьные Y силы, передаваемые рельсу от каждого колеса, а такж направд яющие усилия каждого колеса Y На основе этих данных затем определяют коэффициент устойчивости рельсо итальной решетки поперечному сдвигу .п.с °Д каждой колесной парой, коэффициент безопасности по вползанию гребня колеса на рельс П, динамическую ширину рельсовой нити Зд под каждой колесной парой, основные напряжения в кромках подошвы и головки Gor рельса под каждым коле сом, тензор контактных напряжений под каждым колесом, продольные силы, обусловленные угоном пути, F. Затем расчетные параметры К,. .вг «Ve сравнивают с допусками и определяют величины отступле,ний от допусков. Эти операции выполняют также посредством ЭВМ. Те места где обнаружились отступления от допусков, фиксируются ЭВМ. Места наличия отступлений указывают на то, что здесь требуется устранить неисправности пути или ограничить скорость движения поездов. После этого посредством ЭВМ определяют предельно возможную скорость для тех мест на пути, где имеются вышеуказанные отступления. Если расчетные параметры находятся в пределах допусков, то операция по определению предельно возможной скорости не выполняется. v.n.c.,) V .;Данные о параметрах К ,Vo величинах отступлений их от допусков, предельно возможной скорости, а также данные об измеряемых параметрах положения рельсовой колеи, неровностеП на рабочей поверхности рельсов и модуле упругости подрельсового основания выдают на печать и регистрацию с привязкой к протяженности пути. На .этом один цикл оценки состояния пути заканчивается. При наезде измерительной колесной пары в момент времени ,( на точку пути с координатой 1-и начинается второй цикл оценки состояния пути. На втором цикле координатами измеряемых параметров явля t . , . . L о - (фиг.4). ЮТСЯ 1 - В расчетную схему их информационного поля (-(+) -Ki-- f) вводят измеряемые параметры с координатами «-.-- .-1- -(, 1- . - -де (фиг. 2) и затем начинают вычислительные операции. При наезде на.точку с координатой начинается третий цикл и т.д. Формула изобретения : Способ оценки состояния железнодорожного пути с использованием электронной вычислительной машины (ЭВМ) и измерительных устройств, смонтированных в путеизмерительном вагоне, заключающийся в том, что в процессе движения вагона при определенной скорости измеряют положение рельсовой колеи: просадки рельсовых нитей, положение пути по уровню и в плане, ширину рельсовой колеи, электрические сигналы, пропорциональные величинам измеряемых параметров, подают на ЭВМ. предварительно в ЭВМ вводят допуски ;по каждому параметру, посредством ЭВМ сравнивают величины каждого измеряемого параметра с д. лустимыми, определяют отступления измеренных величин от допусков и атем для заданной длины контролируемого участка пути подсчитывают их количество, о тяичающийся тем, что, с целью получения более достоверных данных о состоянии пути, перед поезд кой заклгщьшгиот в ЭВМ математическую модель взаимодействия оцениваемого пути и экипсша при требуемой скорости его движения, одновременно с парамет рами положения рельсовой колеи измеряют неровности на рабочей поверхнос ти рельса и модуль упругости подрель сового основания, по введенным в ЭВМ величинам положения рельсовой колеи, неровностей на рабочей поверхности рельсов, модуля упругости подрельсового основания, а также фактической скорости путеизмерителя в процессе его движения решают системы алгебраических и дифференциальных уравнений упомянутой математической модели, определяют перемещения элементов системы экипаж-путь, напряжения в эл ментах пути и их изменения во времени, рамные силы.Ур, силы инерции колесной пары 3, З,вертикальные наг передаваемые на шейки колесны рузки, пар, PJ , Р,, вертикальную Р и горигзонтальную силы от колеса на рельс, а также направляющее усилие колеса V, по полученным данным вычисляют коэффициент устойчивости рельссшшальной решетки поперечному коэффициент безопассдвигу К ности по вползанию гребня колеса на рельс 1, динамическую ширину 620 рельсововой колеи 5д, основные напряЦ жения в кромках подсяивы и головки eer рельса, тензор контактных напряжений рельса о, продольные силы, обусловленные угоном пути, F , величины параметров .П, бд.бд.о сравнивают с допусками, которые предварительно закладывают в ЭВМ, по каждому из этих па раметров вычисляют величина отступлений от допусков, определяют места наличия этих отступлеНИИ, а также места где. требуется устранить неисправности пути или ограничить скорость движения исслейуемого типа экипажа, определяют предельно возможную скорость для тех мест на пути, где имеются отступления рассчитанных параметров Ку.., 1, 5д,, допусков, выводят эти данные и данные об отступлениях рассчитанных параметров, а также измеря иых параметров на регистрацию и печать с привязкой к протяженности пути... Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Способ контроля и измерения параметров положения, рельсовых ,нитей, патент rJlPw 80932, кл. 19а 29/38, 1970/. , 2.Оценка пути fc«помощью ЭВМ 1971, 10, с. 2а;

HtsflsHyeMbiS gHurrofif

ffr г (i/r

.

i И

Xff

+ f

/ -

Ч

Л

/УигЛ

tA

иг.З

&e