RU2425770C1

RU2425770C1 - System of distributed control over track

Info

Publication number: RU2425770C1
Application number: RU2010118322/11A
Authority: RU
Inventors: Андрей Ильич Яшин (RU); Андрей Ильич Яшин; Ефим Наумович Розенберг (RU); Ефим Наумович Розенберг; Владимир Сергеевич Миронов (RU); Владимир Сергеевич Миронов; Виктор Викторович Раков (RU); Виктор Викторович Раков; Валентин Александрович Гапанович (RU); Валентин Александрович Гапанович; Сергей Евгеньевич Ададуров (RU); Сергей Евгеньевич Ададуров
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2011-08-10

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: proposed system comprises data collection device mounted at rolling stock head and consisting of microcontroller whereto connected are transmitter, receiver and data output unit, transceiver module arranged at rolling stock tail and comprising transmitter and receiver, transmitter being connected via intercom line with data collection receiver. Measuring module is arranged on controlled track section. Said measuring module consists of receiver with its output connected to power accumulator, transmitter with its input connected to microcontroller output with its input connected via interface with vibration and temperature pickups. Vibration pickups are secured to rails or sleepers of controlled track section. Temperature pickups are secured to controlled track section rails. Power accumulator output is connected to microcontroller and transmitter supply inputs.

EFFECT: higher validity of control.

1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам контроля железнодорожного пути и может быть использовано, в частности, в системе распределенного контроля рельсового полотна и мониторинга состояния износа и исправности стрелки, стрелочного перевода, рельсовых стыков рельсового пути и т.д.The invention relates to means for monitoring a railway track and can be used, in particular, in a system for distributed monitoring of a rail track and monitoring the condition of wear and serviceability of an arrow, turnout switch, rail joints of a rail track, etc.

Известна система для контроля железнодорожного пути (в частности, для диагностики и мониторинга состояния стрелки, пересечения, стрелочного перевода и рельсового стыка рельсового пути), содержащее датчики ускорения, расположенные на конструктивном элементе рельсового транспортного средства, и расположенные на рельсовом транспортном средстве скоростемер, навигационное устройство и устройство сбора данных, предназначенное для обработки, записи и оценки измерительных сигналов датчиков ускорения, скоростемера и навигационного устройства и обеспечения прогнозирования необходимого срока ремонтных работ и соответствующих затрат на ремонтные работы (RU 2349480, В61К 9/08, 27.10.08).A known system for monitoring the railway track (in particular, for diagnosing and monitoring the condition of the arrow, crossing, turnout and rail junction of the rail track), containing acceleration sensors located on the structural element of the rail vehicle, and located on the rail vehicle speed meter, navigation device and a data acquisition device for processing, recording and evaluating measuring signals of acceleration sensors, speed meter and navigation device creation and forecasting of the necessary period of repair work and the corresponding costs of repair work (RU 2349480, B61K 9/08, 10.27.08).

Недостаток известной системы заключается в относительно невысокой достоверности контроля, обусловленной размещением измерительных датчиков ускорения на рельсовом транспортном средстве. После обработки измерительных сигналов и сравнения полученных характеристик с заданными граничными значениями измеренных вибрационных ускорений, возникает необходимость (в случае если заданные значения вибрационных ускорений превышены) проводить последующие (повторные) более тщательные контрольные измерения состояния железнодорожного пути.A disadvantage of the known system is the relatively low reliability of control due to the placement of measuring acceleration sensors on a rail vehicle. After processing the measuring signals and comparing the obtained characteristics with the specified boundary values of the measured vibrational accelerations, it becomes necessary (if the specified values of the vibrational accelerations are exceeded) to carry out subsequent (repeated) more thorough control measurements of the state of the railway track.

Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности контроля рельсового полотна.The technical result of the invention is to increase the reliability of the control rail.

Технический результат достигается тем, что в системе распределенного контроля рельсового полотна, содержащей датчики вибрации и размещенное на подвижном объекте устройство сбора данных, согласно изобретению устройство сбора данных размещено в головной части подвижного объекта и состоит из микроконтроллера, к которому подключены передатчик, приемник и блок вывода информации, а в хвостовой части подвижного объекта размещен приемопередающий модуль, передатчик которого соединен по внутреннему каналу связи с приемником устройства сбора данных, входы питания приемника и передатчика приемопередающего модуля соединены с источником питания, состоящим из преобразователя энергии, соединенного с накопителем энергии, выход которого является выходом источника питания, на контролируемом участке железнодорожного пути размещен измерительный модуль, состоящий из приемника, выход которого соединен с накопителем энергии, передатчика, вход которого соединен с выходом микроконтроллера, к входам которого через блок сопряжения подключены датчики вибрации, закрепленные на рельсах или шпалах контролируемого участка, и датчики температуры, закрепленные на рельсах контролируемого участка, при этом выход накопителя энергии соединен с входами питания микроконтроллера и передатчика.The technical result is achieved in that in a distributed control system of a rail track containing vibration sensors and a data acquisition device located on a moving object, according to the invention, the data collection device is located in the head of the moving object and consists of a microcontroller to which a transmitter, receiver and output unit are connected information, and in the rear part of the moving object there is a transceiver module, the transmitter of which is connected via an internal communication channel to the receiver of the collection device the data, the power inputs of the receiver and transmitter of the transceiver module are connected to a power source consisting of an energy converter connected to the energy storage device, the output of which is the output of the power source, a measuring module consisting of a receiver, the output of which is connected to the energy storage device, is located on a controlled section of the railway , a transmitter, the input of which is connected to the output of the microcontroller, to the inputs of which, through the interface unit, vibration sensors are mounted on the rails and whether the sleepers of the controlled area, and temperature sensors mounted on the rails of the controlled area, while the output of the energy storage device is connected to the power inputs of the microcontroller and transmitter.

На чертеже представлена схема предлагаемой системы распределенного контроля рельсового полотна.The drawing shows a diagram of the proposed system of distributed control of the rail track.

Система распределенного контроля рельсового полотна содержит размещенное в головной части подвижного объекта устройство 1 сбора данных, состоящее из микроконтроллера 2, к которому подключены передатчик 3, приемник 4 и блок 5 вывода информации, а в хвостовой части подвижного объекта размещен приемопередающий модуль 6, включающий приемник 7 и передатчик 8, который соединен по внутреннему каналу 9 связи с приемником 4 устройства 1 сбора данных, входы питания приемника 7 и передатчика 8 приемопередающего модуля соединены с источником питания, состоящим из преобразователя 10 энергии, соединенного с накопителем 11 энергии, выход которого является выходом источника питания, на контролируемом участке железнодорожного пути размещен измерительный модуль 12, состоящий из приемника 13, выход которого соединен с накопителем 14 энергии, передатчика 15, вход которого соединен с выходом микроконтроллера 16, к входам которого через блок 17 сопряжения подключены датчики 18 вибрации, закрепленные на рельсах или шпалах контролируемого участка, и датчики 19 температуры, закрепленные на рельсах контролируемого участка, при этом выход накопителя 14 энергии соединен с входами питания микроконтроллера 16 и передатчика 15.The distributed rail control system comprises a data acquisition device 1 located at the head of a moving object, consisting of a microcontroller 2, to which a transmitter 3, a receiver 4, and an information output unit 5 are connected, and a transceiver module 6 including a receiver 7 is located in the rear of the moving object and a transmitter 8, which is connected via an internal communication channel 9 to a receiver 4 of the data acquisition device 1, the power inputs of the receiver 7 and the transmitter 8 of the transceiver module are connected to a power source, a measuring module 12, consisting of a receiver 13, the output of which is connected to the energy storage 14, of the transmitter 15, the input of which is connected to the output, is located from the energy converter 10 connected to the energy storage 11, the output of which is the output of the power source microcontroller 16, to the inputs of which, through the interface unit 17, vibration sensors 18 connected to the rails or sleepers of the controlled section and temperature sensors 19 attached to the control rails are connected uemogo portion, wherein the energy storage device 14 output is connected to inputs of the microcontroller 16 and the power of transmitter 15.

Система распределенного контроля рельсового полотна работает следующим образом.The distributed control system of the rail works as follows.

При прохождении контролируемого участка пути передатчик 3 устройства 1 сбора данных, размещенного в головной части подвижного объекта, излучает мощный сигнал, который поступает на вход приемника 13 измерительного модуля 12. В качестве подвижного объекта может быть локомотив или вагон, используемого транспортного средства. В приемнике 13 сигнал подвергается выпрямлению и затем поступает в накопитель 14 энергии, где происходит быстрое накопление принятой энергии. На выходе накопителя 14 появляется напряжение, которое поступает на входы питания микроконтроллера 16 и передатчика 15. Тем самым измерительный модуль 12 активируется и с датчиков 18 вибрации и датчиков 19 температуры поступает через блок 17 сопряжения информация на микроконтроллер 16. Микроконтроллер 16 осуществляет предварительную обработку полученной с датчиков 18 и 19 информации. Датчики 18 вибрации крепят на рельсах или шпалах контролируемого участка, а датчики 19 температуры крепят на рельсах. Расположение датчиков на контролируемом участке и крепление их непосредственно на объектах контроля позволяет с более высокой точностью производить измерения контролируемых параметров и, следовательно, повысить достоверность контроля рельсового полотна и дать более объективную оценку состояния контролируемого рельсового полотна. С помощью передатчика 15 обработанная информация передается в приемопередающий модуль 6, размещенный в хвостовой части подвижного объекта. Питание приемника 7 и передатчика 8 приемопередающего модуля 6 осуществляется от накопителя 11 энергии, соединенного с выходом преобразователя 10 энергии. Преобразователь 10 может быть выполнен на пьезоэлектрических элементах, осуществляющих преобразования механической энергии (энергии вибрации) в электрический сигнал, или на фотоэлементах, осуществляющих преобразование энергии света. С выхода приемника 7 приемопередающего модуля 6 принятая информация поступает на вход передатчика 8, который по внутреннему каналу 9 связи передает полученную информацию в приемник 4 устройства 1 сбора данных.When passing a controlled section of the path, the transmitter 3 of the data acquisition device 1, located in the head of the moving object, emits a powerful signal that is fed to the input of the receiver 13 of the measuring module 12. As a moving object, there may be a locomotive or a wagon used by the vehicle. At receiver 13, the signal is rectified and then fed to energy storage 14, where the received energy is rapidly accumulated. At the output of the drive 14, a voltage appears that is supplied to the power inputs of the microcontroller 16 and the transmitter 15. Thereby, the measuring module 12 is activated and the information from the vibration sensors 18 and the temperature sensors 19 passes to the microcontroller 16. The microcontroller 16 pre-processes the data received from sensors 18 and 19 of information. Vibration sensors 18 are mounted on rails or sleepers of a controlled section, and temperature sensors 19 are mounted on rails. The location of the sensors on the monitored area and their mounting directly on the objects of control makes it possible to measure the controlled parameters with higher accuracy and, therefore, increase the reliability of the rail track control and give a more objective assessment of the state of the monitored rail track. Using the transmitter 15, the processed information is transmitted to the transceiver module 6, located in the rear of the moving object. The power of the receiver 7 and the transmitter 8 of the transceiver module 6 is provided from the energy storage device 11 connected to the output of the energy converter 10. The transducer 10 can be performed on piezoelectric elements that convert mechanical energy (vibration energy) into an electrical signal, or on photocells that convert light energy. From the output of the receiver 7 of the transceiver module 6, the received information is transmitted to the input of the transmitter 8, which transmits the received information to the receiver 4 of the data acquisition device 1 via the internal communication channel 9.

Канал 9 связи может быть реализован в виде радиоканала или проводного канала связи. С выхода приемника 4 полученная информация поступает на вход микроконтроллера 2, который производит окончательную обработку информации с учетом всех измеренных параметров, включая температуру рельсов, и преобразует в вид, удобный для ее отображения с помощью блока 5 вывода информации.Communication channel 9 may be implemented as a radio channel or a wired communication channel. From the output of the receiver 4, the received information is fed to the input of the microcontroller 2, which performs the final processing of information taking into account all measured parameters, including the temperature of the rails, and converts it into a form convenient for displaying it using the information output unit 5.

В связи с тем, что измерительный модуль 12 активируется сигналом, который излучает передатчик 3, входящий в устройство 1 сбора данных, размещенное в головной части подвижного объекта, а прием информации, осуществляет приемник 7 приемопередающего модуля 6, размещенного в хвостовой части подвижного объекта, имеется значительный запас времени на обработку сигналов, поступающих с датчиков. Это в свою очередь обеспечивает требуемую надежность и достоверность обработки полученных результатов.Due to the fact that the measuring module 12 is activated by a signal emitted by the transmitter 3 included in the data acquisition device 1 located in the head of the moving object, and the reception of information is carried out by the receiver 7 of the transceiver module 6 located in the rear of the moving object, there is a significant margin of time for processing signals from sensors. This, in turn, provides the required reliability and reliability of processing the results.

Измерительный модуль 12 не содержит источника, питающегося от сети или автономного источника питания, например аккумуляторной батареи. Его питание осуществляется за счет энергии сигнала, излученного передатчиком 3 в момент подхода головной части подвижного объекта к контролируемому участку пути. Поэтому измерительный модуль 10 с подключенными к нему измерительными датчиками может быть использован для контроля на любом выбранном участке железнодорожного пути, т.е. там, где нет возможности подключения к сетевому источнику напряжения или нет возможности обеспечить требуемую периодичность обслуживания (в частности, для замены разрядившегося источника автономного питания - аккумулятора). Приемопередающий модуль 6, размещенный в хвостовой части подвижного объекта, также не содержит сетевого источника питания или автономного (аккумуляторной батареи). Его питание осуществляется от преобразователя энергии, который не требует частого периодического обслуживания.The measuring module 12 does not contain a source powered from a network or an autonomous power source, such as a battery. Its power is provided due to the energy of the signal emitted by the transmitter 3 at the time of the approach of the head of the moving object to the controlled section of the path. Therefore, the measuring module 10 with measuring sensors connected to it can be used for monitoring at any selected section of the railway track, i.e. where it is not possible to connect to a network voltage source or if it is not possible to provide the required frequency of maintenance (in particular, to replace a discharged autonomous power source - a battery). The transceiver module 6, located in the rear of the moving object, also does not contain a mains power source or autonomous (battery). Its power is supplied from an energy converter, which does not require frequent periodic maintenance.

Claims

A distributed control system for a rail track containing vibration sensors and a data collection device located on a moving object, characterized in that the data collection device is located in the head of the moving object and consists of a microcontroller to which a transmitter, receiver and information output unit are connected, and in the tail part of the moving object is a transceiver module, the transmitter of which is connected via an internal communication channel with the receiver of the data acquisition device, the power inputs of the receiver and the transmitter and the transceiver module is connected to a power source consisting of an energy converter connected to the energy storage device, the output of which is the output of the power source, a measuring module consisting of a receiver, the output of which is connected to the energy storage device, and a transmitter whose input is connected with the output of the microcontroller, to the inputs of which, through the interface unit, vibration sensors are mounted on the rails or sleepers of the controlled area, and sensors temperatures fixed on the rails of the controlled area, while the output of the energy storage device is connected to the power inputs of the microcontroller and transmitter.