PL228453B1 - Sposób i układ do równoczesnego pomiaru sił Y i Q działajacych na szyne kolejowa i wyznaczania stosunku tych sił Y/Q - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ elektryczny służący do równoczesnego pomiaru sił Y i Q działających na główkę szyny kolejowej podczas przejazdu kolejowego zestawu kołowego po torze oraz wyznaczania stosunku tych sił Y/Q. Obie siły Y i Q są składowymi siły występującej w miejscu kontaktu profilu koła zestawu kołowego z profilem szyny, przy czym jako Q określa się składową pionową, a jako Y określa się składową poziomą tej siły.

Znane jest rozwiązanie techniczne do równoczesnego pomiaru sił Y i Q od strony kolejowego zestawu kołowego poprzez naklejenie tensometrów na jego kołach i przekazywanie sygnałów elektrycznych odpowiadającego wartości obu sił Y i Q do aparatury pomiarowej znajdującej się na pojeździe szynowym. Takie rozwiązanie pozwala równocześnie mierzyć obie siły Y i Q i na tej podstawie wyznaczyć stosunek obu sił Y/Q.

Wadą opisanego rozwiązania jest to, że pomiary wykonuje się tyko dla jednego zestawu kołowego, z tego względu nie nadaje się ono do powszechnego stosowania, gdyż odpowiednie przepisy wymagają pomiarów dla wszystkich zestawów kołowych pojazdu szynowego.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 216346 sposób pomiaru siły nacisku realizowany przy pomocy układu, charakteryzującego się tym, że przy pomocy belki podpartej z obu stron, w sposób dowolny, posiadającej swobodny odcinek pomiarowy o dowolnej długości, przy czym na odcinku pomiarowym w dwóch przekrojach belki są zamocowane dwa przetworniki naprężeń stycznych, wyjścia przetworników naprężeń stycznych są dołączone do dwóch osobnych wejść wzmacniacza różnicowego, którego wyjście jest dołączone do układu przetwarzającego.

Znany jest z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr 416653 sposób pomiaru siły Y poziomej działającej prostopadle do płaszczyzny symetrii szyny kolejowej, przy użyciu zespołu przetwornika do pomiaru sił poprzecznych działających na belkę lub płytę, charakteryzujący się tym, że przetwornikiem osadzonym w otworze wykonanym w środniku szyny, która stanowi element toru, przy czym otwór w szynie znajduje się na jej odcinku pomiędzy dwoma sąsiadującymi podkładami kolejowymi, mierzy się siłę działającą na szynę kolejową, przy czym sygnały z co najmniej dwóch tensometrów zamontowanych na zewnętrznych ściankach wewnętrznej półki przetwornika doprowadza się do układu elektronicznego, w którym sygnały z przetworników tensometrycznych wzmacnia się i sumuje a uzyskany sygnał przetwarza na sygnał wyjściowy.

Opisane rozwiązania umożliwiają pomiar składowej poziomej bądź pionowej siły występującej w miejscu kontaktu profilu koła zestawu kołowego z profilem szyny, natomiast nie umożliwiają jednoczesnego pomiary tych składowych, co jest niezbędne do wyznaczenia stosunku sił Y do Q.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedogodności stosowania pomiarowych zestawów kołowych poprzez pomiar sił Y i Q, dla wszystkich zestawów kołowych pojazdu szynowego, poprzez pomiar od strony toru. Przy rozwiązaniu według wynalazku możliwy jest pomiar sił Y i Q dla wszystkich zestawów kołowych przejeżdżających przez odcinek toru, z zainstalowanymi urządzeniami pomiarowymi według wynalazku.

Celem wynalazku jest podanie nowego sposobu i układu do pomiaru stosunku sił Y do Q (Y/Q), podczas równoczesnego pomiaru składowych Y i Q wynikających z siły F kontaktu koła pojazdu szynowego na szynę, a właściwie kontaktu powierzchni zestawu kołowego na główką szyny.

Sposób równoczesnego pomiaru sił Y poziomej działającej prostopadle do płaszczyzny symetrii szyny kolejowej i Q działającej prostopadle do stopki szyny kolejowej oraz wyznaczania stosunku tych sił oznaczanego Y/Q, charakteryzuje się tym, że zespołem przetwornika do pomiaru sił poprzecznych oddziaływania koła zestawu kolejowego na szynę kolejową osadzonym w otworze wykonanym w środniku szyny pomiędzy dwoma sąsiadującymi podkładami, która stanowi element toru, mierzy się siłę Y poziomą działającą prostopadle do płaszczyzny symetrii szyny kolejowej i równocześnie dwoma zespołami przetworników do pomiaru sił tnących osadzonym w otworach wykonanych w środniku szyny po dwóch stronach zespołu przetwornika do pomiaru sił poprzecznych mierzy się siłę Q stanowiącą składową pionową sił działających na główkę szyny kolejowej, przy czym sygnały z przetworników tensometrycznych zamontowanych w zespole przetwornika do pomiaru sił poprzecznych doprowadza się do układu elektronicznego, w którym uzyskuje się sygnał S(Y), zaś sygnały z przetworników tensometrycznych zamontowanych w zespołach przetworników do pomiaru sił tnących doprowadza się do układu elektronicznego, w którym uzyskuje się sygnał S(Q), sygnały S(Y) i S(Q), doprowadza się do trzeciego układu elektronicznego, w którym wyznacza się stosunek sił Y do Q, a uzyskany sygnał S(Y/Q) przetwarza na sygnał wyjściowy.

PL 228 453 B1

Korzystnie, sygnał wyjściowy jest sygnałem prądowym.

Korzystnie, sygnał wyjściowy jest sygnałem napięciowym.

Korzystnie, układ pomiarowy jest wyposażony w przetwornik analogowo-cyfrowy, a sygnał wyjściowy jest sygnałem cyfrowym.

Układ do równoczesnego pomiaru sił Y i Q działających na szynę kolejową oraz wyznaczania stosunku tych sił oznaczanego Y/Q, charakteryzuje się tym, że wyjście zespołu przetwornika do pomiaru sił poprzecznych oddziaływania koła zestawu kolejowego na szynę kolejową osadzonym w otworze wykonanym w środniku szyny pomiędzy dwoma sąsiadującymi podkładami, która stanowi element toru, przy czym otwór w szynie znajduje się na jej odcinku pomiędzy dwoma sąsiadującymi podkładami kolejowymi, jest podłączone do wejścia pierwszego układu elektronicznego, natomiast wyjścia zespołów przetworników do pomiaru sił tnących osadzonych w otworach wykonanych w środniku szyny po dwóch stronach zespołu przetwornika do pomiaru sił poprzecznych są podłączone do wejścia drugiego układu elektronicznego, wyjścia pierwszego układu elektronicznego i drugiego układu elektronicznego są podłączone do wejścia trzeciego układu elektronicznego wyznaczającego stosunek sił Y do Q oznaczanego Y/Q.

Korzystnie, trzeci układ elektroniczny stanowi układ procesorowy zawierający przetwornik analogowo-cyfrowy.

Korzystnie, pierwszy, drugi i trzeci układ elektroniczny stanowią jeden integralny układ elektroniczny.

Sposób według wynalazku jest bliżej objaśniony w oparciu o rysunek, na którym pokazano szynę, a na jej odcinku pomiędzy dwoma sąsiadującymi podkładami kolejowymi są zamontowane trzy zespoły przetworników siły oraz układy pomiarowe.

Sposób równoczesnego pomiaru sił Y poziomej działającej prostopadle do płaszczyzny symetrii szyny kolejowej i Q działającej na szynę kolejową oraz wyznaczania stosunku tych sił oznaczanego Y/Q, polega na tym, że zespołem przetwornika 1 do pomiaru sił poprzecznych oddziaływania koła zestawu kolejowego na szynę kolejową osadzonym w otworze wykonanym w środniku 5 szyny 4 pomiędzy dwoma sąsiadującymi podkładami 3, która stanowi element toru, przy czym otwór w szynie znajduje się na jej odcinku pomiędzy dwoma sąsiadującymi podkładami kolejowymi 3, mierzy się siłę Y poziomą działającą prostopadle do płaszczyzny symetrii szyny kolejowej i równocześnie dwoma zespołami przetworników 5 do pomiaru sił tnących osadzonym w otworach wykonanych w środniku szyny 2 po dwóch stronach zespołu przetwornika 1 do pomiaru sił poprzecznych mierzy się siłę Q stanowiącą składową pionową sił działających na główkę szyny kolejowej, przy czym sygnały z przetworników tensometrycznych zamontowanych w zespole przetwornika 1 do pomiaru sił poprzecznych doprowadza się do pierwszego układu elektronicznego U(Y), w którym uzyskuje się sygnał S(Y), zaś sygnały z przetworników tensometrycznych zamontowanych w zespołach przetworników 5 do pomiaru sił tnących doprowadza się do drugiego układu elektronicznego U(Q), w którym uzyskuje się sygnał S(Q), sygnały S(Y) i S(Q), doprowadza się do trzeciego układu elektronicznego U(Y/Q), w którym wyznacza się stosunek sił Y do Q, a uzyskany sygnał S(Y/Q) przetwarza się na sygnał wyjściowy.

Zespół przetwornika 1 do pomiaru sił poprzecznych działających na szynę kolejową służy do pomiaru siły Y poziomej działającej prostopadle do płaszczyzny symetrii szyny kolejowej, a dwa zespoły przetworników 6 do pomiaru sił tnących służą do pomiaru siły Q stanowiącej składową pionową sił działających na główkę 5 szyny 4 kolejowej. Sygnał z zespołu przetwornika 1, służącego do pomiaru siły Y, jest doprowadzony przy pomocy kabla k, do pierwszego układu elektronicznego U(Y), którego sygnałem wyjściowym jest S(Y).

Sygnały od przetworników 6, służących do pomiaru siły Q, są doprowadzone, przy pomocy dwóch kabli I1, I2, do drugiego układu pomiarowego U(Q), którego sygnałem wyjściowym jest S(Q). Oba sygnały S(Y) i S(Q), są doprowadzone do trzeciego układu elektronicznego U(Y/Q), którego sygnałem wyjściowym jest S(Y/Q), odpowiadający wartości stosunku sił Y do Q. Sygnały S(Y), S(Q) i S(Y/Q) mogą być sygnałami prądowymi, napięciowymi lub cyfrowymi.

Przedstawiony układ mierzy siły Y oraz Q, które są składowymi siły F, gdy siła F jest przyłożona do główki 2 szyny 4 w dowolnym punkcie obszaru główki szyny oznaczonego P. Obszar P pokrywa całkowicie zakres występowania siły kontaktu pomiędzy kołem kolejowym a szyną 4 kolejową.

Sposób i układ do pomiaru stosunku sił Y/Q, według wynalazku, może mieć szerokie zastosowanie w urządzeniach diagnozujących stan techniczny taboru kolejowego, pod kątem bezpieczeństwa ruchu kolejowego, tym bardziej, że taki pomiar jest wymagany zgodnie z normą PN-EN 14363.

Claims (7)

1. Sposób równoczesnego pomiaru sił Y poziomej działającej prostopadle do płaszczyzny symetrii szyny kolejowej i Q działającej na szynę kolejową oraz wyznaczania stosunku tych sił oznaczanego Y/Q, znamienny tym, że zespołem przetwornika (1) do pomiaru sił poprzecznych oddziaływania koła zestawu kolejowego na szynę kolejową osadzonym w otworze wykonanym w środniku (5) szyny (4), pomiędzy dwoma sąsiadującymi podkładami (3), która stanowi element toru, mierzy się siłę Y poziomą działającą prostopadle do płaszczyzny symetrii szyny kolejowej i równocześnie dwoma zespołami przetworników (6) do pomiaru sił tnących osadzonymi w otworach wykonanych w środniku (5) szyny (4), po dwóch stronach zespołu przetwornika (1) do pomiaru sił poprzecznych mierzy się siłę Q stanowiącą składową pionową sił działających na główkę szyny kolejowej, przy czym sygnały z przetworników tensometrycznych zamontowanych w zespole przetwornika (1) do pomiaru sił poprzecznych doprowadza się do pierwszego układu elektronicznego (U(Y)), w którym uzyskuje się sygnał (S(Y)), zaś sygnały z przetworników tensometrycznych zamontowanych w zespołach przetworników (5) do pomiaru sił tnących doprowadza się do drugiego układu elektronicznego (U(Q)), w którym uzyskuje się sygnał (S(Q)), sygnały (S(Y)) i (S(Q)) doprowadza się do trzeciego układu elektronicznego (U(Y/Q)), w którym wyznacza się stosunek sił Y do Q, a uzyskany sygnał (S(Y/Q)) przetwarza się na sygnał wyjściowy.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnał wyjściowy jest sygnałem prądowym.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnał wyjściowy jest sygnałem napięciowym.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że układ (U(Y/Q)) elektroniczny jest wyposażony w przetwornik analogowo-cyfrowy, a sygnał wyjściowy jest sygnałem cyfrowym.

5. Układ do równoczesnego pomiaru sił Y i Q działających na szynę kolejową oraz wyznaczania stosunku tych sił oznaczanego Y/Q, znamienny tym, że wyjście zespołu przetwornika (1) do pomiaru sił poprzecznych oddziaływania koła zestawu kolejowego na szynę kolejową osadzonego w otworze wykonanym w środniku (5) szyny (4) pomiędzy dwoma sąsiadującymi podkładami (3), która to szyna stanowi element toru, jest podłączone do wejścia pierwszego układu (U(Y)) elektronicznego, natomiast wyjścia zespołów przetworników (6) do pomiaru sił tnących osadzonych w otworach wykonanych w środniku (5) szyny (4) po dwóch stronach zespołu przetwornika (1) do pomiaru sił poprzecznych są podłączone do wejścia drugiego układu (U(Q)) elektronicznego, wyjścia pierwszego układu (U(Y)) elektronicznego i drugiego układu (U(Q)) elektronicznego są podłączone do wejścia trzeciego układu (U(Y/Q)) elektronicznego wyznaczającego stosunek sił Y do Q, oznaczanego Y/Q.

6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że trzeci układ elektroniczny (U(Y/Q)) stanowi układ procesorowy zawierający przetwornik analogowo-cyfrowy.

7. Układ według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że pierwszy układ (U(Y)) elektroniczny, drugi układ (U(Q)) elektroniczny i trzeci układ (U(Y/Q)) elektroniczny stanowią jeden integralny układ elektroniczny.