Способ испытания железнодорожного пути и устройство для его осуществления

Классификация по МПК: E01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2063492
Дата публикации: 
Среда, Июль 10, 1996


Использование: при испытаний железнодорожного пути. Сущность изобретения: устройство для испытания железнодорожного пути содержит раму, опирающуюся на ходовые тележки, между которыми на раме смонтирован механизм нагружения пути. Устройство также содержит аппаратуру для измерения и регистрации состояния пути под нагрузкой, включающую в себя датчики линейных перемещений. Механизм нагружения пути состоит из жестко закрепленных на раме корпусами гидроцилиндров, расположенных с обеих сторон продольной плоскости симметрии устройства, и колес для взаимодействия с рельсами пути, которые закреплены на штоках гидроцилиндров. На штоках двух гидроцилиндров, расположенных с разных сторон продольной плоскости симметрии устройства, установлены датчики линейных перемещений. Бесштоковые полости гидроцилиндров сообщены с напорными магистралями гидросистемы, в которые включены датчики давления и клапаны давления, управляемые аппаратурой для измерений и регистрации состояния пути под нагрузкой. При перемещении устройства по обследуемому участку пути производят непрерывную запись силы нагружения и соответствующей ей деформации пути при помощи аппаратуры для измерения и регистрации состояния пути на основании. При предельно допустимом значении деформации пути уменьшают нагрузку на путь. Устройство перемещают по обследуемому участку пути со скоростью, определяемой из условия равенства времени воздействия заданной нагрузки времени воздействия реальной рабочей нагрузки при эксплуатации пути. 2 с.п.ф-лы,3 ил.

, ,


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение-относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам для оценки состояния железнодорожного пути.

Известен-способ динамических испытаний дорожной одежды, который осуществляется устройством по авт.св. СССР N 1170031, кл. Е 01 С 23/07, 1985 г.

В известном способе по дорожному покрытию перемещают транспортное средство, останавливают его на обследуемом участке и нагружают дорожное полотно заданной нагрузкой с помощью нагрузочного устройства в виде двух спаренных колес, объединенных опорной станиной, на которое воздействуют падающим грузом. При этом посредством измерительного приспособления, включающего датчик вертикальных перемещений, оценивают перемещение дорожной одежды от действия падающего груза.

Известный способ обладает высокой достоверностью и стабильностью полученных результатов.Недостаток указанного способа заключается л том, что испытания производят в отдельных точках при остановке транспортного средства и в случае испытаний протяженных участков дорожного полотна, способ достаточно трудоемок. Кроме того, данный способ на исключает возможности повреждения дорожного полотна.

Известен способ определения сопротивления горизонтальными вертикальным нагрузкам железнодорожного пути, который осуществляется устройствам по авт. св. СССР N 1791508, кл. Е 01 В 2/00, 1993 г.

В указанном способе на рельсах устанавливают двухопорную раму и нагружают железнодорожный путь заданной нагрузкой с помощью нагрузочного устройства, включающего смонтированные на раме горизонтальный и вертикальный гидроцилиндры.

Недостаток известного способа заключается в относительно большой трудоемкости при проведении испытаний протяженных участков пути.

Известен способ оценки состояния железнодорожного пути с помощью путеизмерительного вагона (В. Б.Кантор, Г.И.Потоцкий, Устройство, содержание и ремонт железнодорожного пути М, 1962 г, с.202-206, авт.св. СССР N 1555405, кл. E 01 В 35/00, 1990 г.).

В известном способе по железнодорожному пути перемещают рельсовый экипаж и автоматически регистрируют отклонение в содержании пути по уровню и по ширине колеи, вертикальные и горизонтальные толчки и положение пути в плане.

Недостатком известного способа является то, что путеизмерительный вагон не фиксирует недостатки в содержании-земляного полотна и балластного слоя, т. е. указанный способ не позволяет оценить несущую способность железнодорожного пути.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому способу является-способ испытания железнодорожного пути с помощью испытательного вагона, который осуществляется устройством по авт.св. СССР N 478090, кл. Е 01 В35/04 1975 г.

Известный способ заключается в том что рельсы железнодорожного пути нагружают с помощью нагрузочного устройства, смонтированного на железнодорожном вагоне, и регистрируют деформации пути.

Недостатком известного способа является то что испытания производят при остановке испытательного вагона, при этом протяженность пути в межтележечном пространстве, на катаром можно измерять просадки рельсов с одной стоянки вагона, составляет всего 8-10 м и в случае испытания протяженных участков железнодорожного пути способ достаточно трудоемок.

Известно устройство для оценки состояния железнодорожных путей, содержащее опирающуюся на ходовые тележки раму и смонтированные на ней датчики перемещений, связанные с измерительно-вычислительным устройством (патент СССР 1105124, кл. Е 01 В 35/00, 1984 г.)
Устройство обеспечивает регистрацию дефектных характеристик положения пути и их местоположения.

Известно устройство для измерения параметров рельсового пути по авт.св. СССР N 1555405, кл. Е 01 В 35/00, 1990 г. Известное устройство содержит датчики, смонтированные на колесной паре путеизмерителя, связанные с измерительно-вычислительным устройством. Указанное устройство обеспечивает относительно высокую скорость измерения ширины колеи и положения пути в плане и регистрацию контролируемых параметров.

Недостатком известных устройств является то, что они не позволяют оценить несущую способность железнодорожного пути.

Известно также транспортное устройство по авт.св.СССР N 1337297 кл. В 61 F 3/02, 1984 г. Известный рельсовый экипаж содержит жесткую раму, опирающуюся на ходовые тележки, снабженные рессорами и взаимодействующие с железнодорожным путем. Между ходовыми тележками в средней части рельсового экипажа на раме жестко закреплены направляющие, в которых установлены страховочное тележки, включающие в себя колеса, установленные с возможностью качения по рельсам. Между страховочными тележками и рамой размещены домкраты. На раме рельсового экипажа установлена балластная масса. В известном устройстве страховочные тележки с домкратами обеспечивают передачу на железнодорожный путь дополнительной нагрузки, возникающей в результате смещения центра масс рельсового экипажа при перемещении на наклонном в поперечном направлении участке дороги.

Однако при применении известного рельсового экипажа для нагружения железнодорожного пути, с целью оценки несущей способности пути, он не обеспечивает непрерывного нагружения Пути через страховочные тележки, а также возможности контроля и изменения величины нагружения. Кроме того, известное устройство не предполагает регистрацию состояния железнодорожного пути.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому устройству для испытания железнодорожного пути является устройство по авт.св. СССР N 478090. Известное устройство содержит раму, опирающуюся на ходовые тележки, механизм нагружения пути, смонтированный на раме между ходовыми тележками, и аппаратуру для измерения и регистрации состояния пути под нагрузкой, включающую в себя датчики линейных перемещений.

Недостатком известного устройства является то, что оно обеспечивает проведение измерений только при остановке испытательного вагона, т.е. не позволяет Производить оценку состояния пути при движении вагона. Кроме того, известное устройство предполагает использование захватов для зацепления вагона на рельсах, что при и нагружении железнодорожного пути вызывает появление изгибающего момента, в результате чего искажается истинная картина нагружения.

Технический результат изобретениями заключается в обеспечении сплошного обследования несущей способности железнодорожного пути на заданном участке в автоматическом режиме, повышение производительности указанного обследования и повышение его достоверности.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе испытания железнодорожного пути, заключающемся в том, что рельсы железнодорожного пути нагружают с помощью нагрузочного устройства смонтированного на железнодорожном вагоне, и регистрируют деформации пути, после нагружения железнодорожном пути заданной нагрузкой с помощью нагрузочного устройства железнодорожный вагон перемещают со скоростью:
V=L/t,
где L база нагрузочного устройства (расстояние между крайними точками контакта колес нагрузочного устройства с рельсом);
t время воздействия реальной рабочей нагрузки,
при этом регистрируют зависимость между нагрузкой и деформацией железнодорожного пули, а при предельно допустимой деформации пути, уменьшают нагрузку на него.

Для повышения достоверности результатов оценки состояния пути рельсы железнодорожного пути нагружают независимо один от другого,
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для испытания железнодорожного пути, содержащем раму, опирающуюся на ходовые тележки, механизм нагружения пути, смонтированный на раме между ходовыми тележками, и аппаратуру для измерения и регистрации состояния пути под нагрузкой, включающую в себя датчики линейных перемещений, механизм нагружения пути состоит из жестко закрепленных на раме корпусами гидроцилиндров, расположенных с обеих сторон продольной плоскости симметрии устройства, колес для взаимодействия с рельсами пути, закрепленных на штоках гидроцилиндров при этом по меньшей мере на штоках двух гидроцилиндров, расположенных с разных сторон указанной плоскости симметрии, установлены указанные датчики линейных в перемещений, бесштоковые полости гидросистемы, которая снабжена датчиками давления и клапанами давления, включаемыми в напорные магистрали и управляемыми указанной аппаратурой.

На фиг.1 изображено устройство для испытания железнодорожного пути, вид сбоку, на фиг.2 колеса механизма нагружения пути в выдвинутом (рабочем) положении, разрез А-А на фиг.1, фиг.3 -схема гидравлического привода нагружения железнодорожного путно аппаратурой для измерения и регистрации состояния пути под нагрузкой.

Устройство для испытания железнодорожного пути содержит жесткую раму 1, через которую оно опирается на подрессоренные ходовые тележки 2, перемещающиеся по железнодорожному пути 3. На раме 1 установлены балластная масса 4 и нагрузочное устройство 5, расположенное между ходовыми тележками в средней части рамы 1. Нагрузочное устройство состоит из, нескольких установленных над рельсами колес 6, каждое из которых соединено с помощью вилки 7 сo штоком 8 вертикально установленного двухполостного гидроцилиндра 9. Корпуса гидроцилиндров 9 жестко закреплены на раме 1. На раме 1 также закреплены упоры 15, взаимодействующие с соответствующми вилками 7, предназначенные для недопущения разворота колес 6 относительно продольной оси устройства. Колеса 6 выполнены без реборд и имеют ширину, обеспечивающую взаимодействия колес 6 с рельсами при перемещении устройства для испытания железнодорожного пути на криволинейных участках пути.

В варианте осуществления изобретения устройство для испытания железнодорожного пути выполнено в виде железнодорожного вагона 11 Возможно и другое выполнение, например на базе железнодорожного транспортера.

В вагоне 11 размещено оборудование гидравлической системы и аппаратура для измерения и регистрации состояния пути. Упомянутая аппаратура включает в себя электронно-вычислительную машину с регистрирующими устройствами 12 и гидрораспределители 13. Гидрораспределитель 13 содержит блок 14 управления давлением и блок 15 регулировки давления. Гидравлическая система состоит из двух идентичных ветвей, каждая из них для одного рельса. Каждая ветвь гидросистемы включает в себя четыре гидроцилиндра 9 и насосную станцию 16. В каждой ветви гидросистемы шток одного из гидроцилиндров 9 снабжен оптико-электронным датчиком 17 линейных перемещений. При этом опорный источник света датчика установлен на вилке 7 колеса 6, а оптико-электронный приемник - на раме 1 (не показаны). Напорные магистрали 18 каждой ветви снабжены датчиком давления и клапаном давления (на чертеже не показаны). Датчик давления входит в блок 14 управления давлением, а клапан давления в блок 15 регулировки давления Для отключения гидроцилиндров 9 предусмотрены вентили 19.

Способ испытания железнодорожного пути реализуется следующим образом.

Железнодорожный испытательный вагон 11 нагружают балластной массой 4, величину которой выбирают из условия реализации давления на земляное полотно железнодорожного пути, равного давлению, действующему от реальной рабочей нагрузки при эксплуатации пути. Из этого же условия выбирают число пар колес нагрузочного устройства и расстояние между их осями. При этом, варьируя указанными параметрами сформируют заданный закон распределения давления по длине, равной базе нагрузочного устройства, обеспечивая необходимую степень соответствия его реальному распределению, имеющему место при эксплуатации железнодорожного пути, в частности, при работе на пути специальной техники.

Затем испытательный вагон 11 перемещают в район обследования железнодорожного пути и нагружают путь с помощью нагрузочного устройства смонтированного на раме вагона, для чего испытательный вагон останавливают в начале обследуемого участка, включают насосные станции 16, задействуют гидроцилиндры 9, с помощью которых опускают колеса 6 нагрузочного устройства до касания с рельсами железнодорожного пути. При дальнейшей работе гидросистемы гидроцилиндры 9 через колеса 6 нагружают верхнее строение пути 3, снимая часть нагрузки с подрессоренных ходовых тележек 2.

После нагружения железнодорожного пути заданной нагрузкой испытательный вагон перемещают по обследуемому участку со скоростью, определяемой из условия равенства времени воздействия заданной нагрузки времени воздействия реальной рабочей нагрузки при эксплуатации пути.

При перемещении испытательного вагона регистрируют зависимость между нагрузкой и деформацией железнодорожного пути.

При предельно допустимом значении деформации пути уменьшают нагрузку от нагрузочного устройства.

Деформация железнодорожного пути при перемещении испытательного вагона происходит в зависимости от механических характеристик пути. Предельно допустимое значение деформации пути задают из условия сохранности пути так, чтобы после прохождения испытательного вагона исключалось необходимость ремонтно-восстановительных работ. Например, предельно допустимое значение деформации пути может быть принято 50 мм. Это значение деформации вводят в аппаратуру для измерения и регистрации состояния пути. Фактическую деформацию пути отслеживают по показаниям датчиков 17 линейных перемещений. На оптико-электронных приемниках датчиков 17, установленных на раме 1, вырабатывается сигнал, пропорциональный линейным перемещениям опорных источников света, установленных на вилках 7 соответствующих колес 6, который вводится в аппаратуру для измерения и регистрации состояния пути, где производится сравнение значения фактической деформации пути с заданным предельно допустимым значением деформации. Посредством блоков 15 давление в каждой ветви гидросистемы поддерживается таким, чтобы фактическая деформация пути не превышала заданное предельно допустимое значение, т.е. гидросистема работает в режиме следящего привода.

В процессе перемещения испытательного вагона по обследуемому участку производят непрерывную запись силы нагружения и соответствующей ей деформации пути с помощью регистрирующих устройств, входящих в состав аппаратуры для измерения и регистрации состояния пути. На основании обработки этой информации делают заключение о несущей способности железнодорожного пути, причем для каждого рельса в отдельности.

При необходимости обследуемый участок железнодорожного пути нагружают неоднократно, увеличивая каждый раз нагрузку, и на основании данных регистрирующих устройств получают графическое изображение зависимости деформации пути от силы нагружения.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает сплошное обследование несущей способности железнодорожного пути на заданном участке в автоматическом режиме
Устройство для испытания железнодорожного пути работает следующим образом.

Благодаря выполнению устройства в виде железнодорожного вагона 11 обеспечена возможность создания подвижной лаборатории обследования железнодорожного пути, нагрузочное устройство 5, которой под действием гидросистемы нагружает каждый рельс пути 3 заданной нагрузкой. Аппаратура для измерения и регистрации состояния пути с помощью датчиков 17 отслеживает деформацию железнодорожного пути во время движения вагона, при этом с помощью регистрации устройств производится непрерывная запись значения силы нагружения и соответствующего ей значения деформации пути. Если датчик 17 покажет, что деформация пути достигла предельно допустимого значения, то блок 14 управления давлением задействует установленный в напорной магистрали 18 датчик явления, который через блок 15 регулировки давления задействует клапан давления, в результате чего уменьшится давление в напорной магистрали, а следовательно, и усилие на штоках гидроцилиндров 9 соответствующей ветви гидросистемы нагрузочного устройства 5.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает возможность оценки состояния железнодорожного пути в автоматическом режиме с высокой производительностью и достоверностью.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ испытания железнодорожного пути, заключающийся в том, что рельсы железнодорожного пути нагружают с помощью нагрузочного устройства, смонтированного на железнодорожном вагоне, и регистрируют деформации пути, отличающийся тем, что после нагружения железнодорожного пути заданной нагрузкой с помощью нагрузочного устройства железнодорожный вагон перемещают со скоростью V=L/t,
где L база нагрузочного устройства,
t время воздействия реальной рабочей нагрузки,
при этом регистрируют зависимость между нагрузкой и деформацией железнодорожного пути, а при предельно допустимой деформации пути уменьшают нагрузку на него.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рельсы железнодорожного пути нагружают независимо один от другого.

3. Устройство для испытания железнодорожного пути, содержащее раму, опирающуюся на ходовые тележки, механизм нагружения пути, смонтированный на раме между ходовыми тележками, и аппаратуру для измерения и регистрации состояния пути под нагрузкой, включающую датчики линейных перемещений, отличающееся тем, что механизм нагружения пути состоит из жестко закрепленных на раме корпусами гидроцилиндров, расположенных с обеих сторон продольной плоскости симметрии устройства, и цилиндрических колес для взаимодействия с рельсами пути, закрепленных на штоках гидроцилиндров, при этом по меньшей мере на штоках двух гидроцилиндров, расположенных с разных сторон указанной плоскости симметрии, установлены указанные датчики линейных перемещений, бесштоковые полости гидроцилиндров сообщены с напорными магистралями гидросистемы, которая снабжена датчиками давления и клапанами давления, включенными в напорные магистрали и управляемыми указанной аппаратурой.