RU2738026C1

RU2738026C1 - Information-control system for moving rails, sleepers and ballast to ensure operability of rail track according to given criteria

Info

Publication number: RU2738026C1
Application number: RU2020112391A
Authority: RU
Inventors: Петр Вячеславович Сычев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Вагонпутьмашпроект"
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2020-12-07

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to information and control systems. Information-control system for movement of rails, sleepers and ballast to ensure efficiency of railway track based on specified criteria, includes a computer system with a module for measuring geometric outlines of a ballast prism and rail threads, a module for generating control actions on the movement of railway track ballast, module for generation of control actions on movement of rail threads or/and sleeper, interconnected through signal conversion unit from measuring mechanisms, a unit for comparing measured values, a unit for generating an information matrix of measured values, a unit for calculating values of movement of rail threads and/or sleeper, unit for calculating volume of moved ballast, unit for generating control actions on mechanisms of module for movement of ballast, unit for generating control actions on mechanisms of module for movement of rail threads and/or sleeper.

EFFECT: technical result consists in improvement of productivity and quality of track works.

8 cl, 3 dwg

Description

ОписаниеDescription

Изобретение относится к информационно управляющим комплексам и средствам автоматизации управления устройств по работе с балластом, рельсами и шпалами, лежащими на балласте при выполнении технологических процессов ремонта и текущего содержания железнодорожного пути при устранении выявленных в процессе измерения состояния пути отклонений геометрических параметров железнодорожного пути от задаваемых критериев его содержания, приведением их к требуемым критериям с оптимальным расходованием балласта и направлено на совершенствование операционной модели управления восстановлением и поддержанием работоспособности инфраструктуры железнодорожного транспорта.The invention relates to information control systems and automation control devices for working with ballast, rails and sleepers lying on the ballast when performing technological processes of repair and current maintenance of a railway track while eliminating deviations of the geometric parameters of the railway track from the specified criteria content, bringing them to the required criteria with optimal ballast consumption and is aimed at improving the operating model for managing the restoration and maintenance of the operability of the railway infrastructure.

Известно, что наибольший процент работ по техническому обслуживанию и ремонтам железнодорожного пути и в первую очередь текущего содержания пути, связан с балластом (Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. Утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 14 ноября 2016 г. No 2288р. – Москва, 2012. – 235 c.). При этом действующая технология работ с балластом, обеспечивающая поддержание и восстановление работоспособности железнодорожного пути, ориентирована на механическое перемещение балласта из грузовых вагонов типа хоппер-дозаторов в путь или с пути в виде так называемой «вырезки» балласта в местах загрязнения и появления неисправностей пути в виде «выплесков» (Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути/ ОАО «РЖД». – М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. –183 с). Технология работ в этом случае может быть представлена в виде трех взаимосвязанных операций: измерение состояния пути; перемещение рельсовых нитей и/или шпал, например, при выправке, рихтовке, подъемки пути, регулировки стыковых зазоров посредством, переустановки (перегонке) шпал по новым отметкам или их удаление и т.д.; перемещение балласта, в частности, выгрузка, укладка, удаления излишков с уборкой загрязненного балласта с засорителями с поверхности балластной призмы и из-под подошвы рельсов, восстановление формы (оправка) балластной призмы, прогрохотка щебня в местах выплесков и т.п.It is known that the largest percentage of maintenance and repair work on the railway track, and primarily the current maintenance of the track, is associated with ballast (Instructions on the current maintenance of the railway track. Approved by the order of JSC "Russian Railways" dated November 14, 2016 No. 2288r. - Moscow , 2012 .-- 235 s.). At the same time, the current technology of work with ballast, which ensures the maintenance and restoration of the operability of the railway track, is focused on the mechanical movement of ballast from freight cars of the hopper-dispenser type to the track or from the track in the form of the so-called "cutting" of ballast in places of pollution and the appearance of track faults in the form "Splashes" (Technical conditions for work on the repair and planned preventive alignment of the track / JSC "Russian Railways". - M .: ICC "Akademkniga", 2004. –183 p). The technology of work in this case can be represented in the form of three interrelated operations: measuring the state of the track; moving rail threads and / or sleepers, for example, when straightening, straightening, lifting the track, adjusting joint gaps by means of reinstalling (distilling) sleepers at new marks or removing them, etc.; ballast movement, in particular, unloading, laying, removal of surplus with cleaning of contaminated ballast with weeds from the surface of the ballast prism and from under the foot of the rails, restoration of the shape (mandrel) of the ballast prism, crushed stone crumbling in places of splashes, etc.

Известны (Научно-исследовательский отчет АО ВНИИЖТ, Шифр работы: 2.042.Р, договор No 1033/12/371, этап 1 «Анализ отечественных и зарубежных систем путеизмерения, действующей нормативно-технической документации по применению различных средств контроля технического состояния пути и использованию, получаемой информации») измерительные системы сплошного контроля рельсовой колеи, установленные на рельсовые транспортные средства, в частности путеизмерительные тележки и ручной путеизмеритель РПИ; вагоны-путеизмерители типа КВЛ-П и ЦНИИ-4 разных модификаций; дефектоскопно-путеизмерительные мотрисы; диагностические комплексы контроля инфраструктуры (ДКИ) «ЭРА» и «ИНТЕГРАЛ»; АИИС – автоматические путеизмерительные модули на подвижном составе (поезда Сапсан, Ласточка и др.); путеизмерители на грузовых локомотивах (ВЛ-11м, 2ТЭ116 и др.) – СПЛг для оценки деформативности пути. Измерительные системы выполняют процесс измерений геометрических параметров железнодорожного пути с целью выявления отступлений их от норм содержания пути и включают поиск места и определение причин неисправности (отказа). Причем под неисправностью понимаются отступления от норм или паспортных значений строительных параметров пути, которые негативно влияют на перевозочный процесс и считаются неисправностями железнодорожного пути, поскольку не обеспечивают выполнение критериев по безопасности движения. Технологический процесс по устранению выявленных неисправностей пути в плане, продольном профиле и по уровню включает в себя перемещение рельсовых нитей по уровню и в плане (выправка, рихтовка, подъемка) и подсыпка на путь или удаления с пути балласта с использованием соответствующих устройств, грузовых вагонов по перемещению балласта и путевых машин, в частности, выправочно-рихтовочных машин типа ВПР. Известна (Патент RU №2098538) путевая машина содержащая, опирающуюся на ходовые тележки раму, на которой смонтированы устройства для измерения стрел изгиба пути в плане и/или продольном профиле и/или возвышения одного рельса относительно другого, устройство для управления выправкой пути, соединенное с устройствами для измерения, и выправочное устройство. Устройство для управления выправкой пути состоит из вычислительного блока, выполненного с возможностью определения смещений пути относительно неподвижных координат, определяющих положение пути в пространстве, датчика пути, блока ввода априорной информации и блока сравнения. При непрерывном перемещении машины при помощи датчиков измеряют стрелы изгиба пути в плане и/или продольном профиле на определенной измерительной базе и/или возвышение одного рельса относительно другого. В процессе выправки пути дополнительно измеряют стрелы изгиба пути в плане и/или продольном профиле на определенной измерительной базе и/или возвышение одного рельса относительно другого, а выправляют путь в соответствии с результатом сравнения величин дополнительно измеренных стрел и/или возвышения одного рельса относительно другого с соответствующими программными величинами. Недостатком этого изобретения является ограниченная область применения, выполнение путевой машиной одной функции – перемещения рельсовых нитей с отсутствием единой связи с системами выгрузки и укладки балласта в путь, который по сути фиксирует новое местоположение рельсовых нитей, обеспечивая также соответствующие упругие свойства балласта. Known (Scientific research report of JSC VNIIZhT, Work code: 2.042.Р, contract No. 1033/12/371, stage 1 “Analysis of domestic and foreign track measuring systems, current regulatory and technical documentation on the use of various means of monitoring the technical condition of the track and use, information received ”) measuring systems for continuous monitoring of rail tracks installed on rail vehicles, in particular, track measuring trolleys and manual track measuring device FIR; track measuring cars of the KVL-P and TsNII-4 types of various modifications; flaw detection and track measuring motris; diagnostic complexes for infrastructure control (DKI) "ERA" and "INTEGRAL"; AIIS - automatic track measuring modules on rolling stock (trains Sapsan, Lastochka, etc.); track gauges on freight locomotives (VL-11m, 2TE116, etc.) - SPLg for assessing track deformability. The measuring systems carry out the process of measuring the geometric parameters of the railway track in order to identify their deviations from the track maintenance standards and include the search for a place and determining the causes of the malfunction (refusal). Moreover, a malfunction is understood as deviations from the norms or passport values of the construction parameters of the track, which negatively affect the transportation process and are considered to be malfunctions of the railway track, since they do not ensure the fulfillment of the criteria for traffic safety. The technological process for eliminating the detected track faults in the plan, longitudinal profile and level includes the movement of rail lines along the level and in the plan (straightening, straightening, lifting) and adding ballast to the track or removing it from the track using appropriate devices, freight cars along movement of ballast and track machines, in particular, leveling and straightening machines of the VPR type. Known (Patent RU No. 2098538)track machine containing a frame resting on bogies, on which are mounted devices for measuring the bending arrows of the track in plan and / or longitudinal profile and / or the elevation of one rail relative to another, a device for controlling the alignment of the track connected to the measuring devices, and a straightening device ... The device for controlling the alignment of the track consists of a computing unit made with the ability to determine the displacement of the track relative to fixed coordinates that determine the position of the track in space, a track sensor, a block for inputting a priori information and a comparison unit. With the continuous movement of the machine, the sensors measure the bending arrows of the track in the plan and / or longitudinal profile at a certain measuring base and / or the elevation of one rail relative to the other. In the process of track straightening, the bending arrows of the track are additionally measured in the plan and / or longitudinal profile at a certain measuring base and / or the elevation of one rail relative to the other, and the track is straightened in accordance with the result of comparing the values of additionally measured arrows and / or the elevation of one rail relative to the other with the corresponding program values. The disadvantage of this invention is the limited scope of application, the performance of one function by the track machine - the movement of rail lines without a single connection with the systems for unloading and laying ballast in the track, which essentially fixes the new location of the rail lines, providing also the corresponding elastic properties of the ballast.

Известна [патент RU № 2196860] путевая машина, содержащая раму, опирающуюся на ходовые тележки, смонтированные на раме силовой агрегат, кабины с блоками управления перемещением и работой машины, устройство управления выправкой железнодорожного пути, выправочно-подбивочно-рихтовочное устройство, связанное с силовым агрегатом, и устройство для определения подсыпки балласта, смонтированное на раме, блок его управления, а также блок определения объема балласта, состоящий из соединенных между собой устройства для определения величин подъемок пути и блока сравнения, отличающаяся тем, что блок определения объема балласта снабжен устройством для определения величин сдвижек пути, а блок сравнения определяет объем, необходимый для подсыпки в путь балласта по изменению поперечной площади призмы при подъемке пути. Известен (патент РФ № 2180888) хоппер-дозатор, обеспечивающий прерывание выгрузки с порционным дозированием балласта в путь. Однако дозирование осуществляется оператором механически поворотом рычага на открытие крышки. Это решение не обеспечивает экономное расходование балласта, так как время открытия крышки и объем выгружаемого балласта оператор осуществляет «на глазок»; также при выгрузке балласта из группы вагонов во время технологического перерыва в движении на производство путевых работ теряется время на передвижение оператора вдоль состава из группы вагонов на последовательное открытие крышек. Known [patent RU No. 2196860] a track machine containing a frame resting on bogies, a power unit mounted on a frame, cabins with control units for the movement and operation of the machine, a railway track straightening control device, a straightening-tamping-straightening device associated with the power unit , and a device for determining the amount of ballast, mounted on the frame, its control unit, as well as a unit for determining the volume of ballast, consisting of interconnected devices for determining the values of the track rise and a comparison unit, characterized in that the unit for determining the volume of ballast is equipped with a device for determining values of the track shifts, and the comparison unit determines the volume required for adding ballast to the track by the change in the transverse area of the prism when the track is ascending. Known (RF patent No. 2180888) hopper-dispenser, providing interruption of unloading with batch dosing of ballast on the way. However, dosing is carried out by the operator mechanically by turning the lever to open the lid. This solution does not provide an economical use of ballast, since the time of opening the cover and the volume of unloaded ballast is carried out by the operator "by eye"; Also, when unloading ballast from a group of cars during a technological break in the movement for the production of track works, time is lost for the operator's movement along the train from a group of cars for sequential opening of the covers.

Недостатком перечисленных выше систем является отсутствие общего между системами интерфейса и механический способ распределения балласта оператором устройства выгрузки балласта без расчета потребного объема, необходимого для приведения измеренного состояния железнодорожного пути к нормативным показателям его содержания с выполнением заданных критериев по безопасности движения. Поэтому не обеспечивается оптимальное расходование балласта, и требуется проведения дополнительных подготовительных работ и использование большого количества рабочих при производстве путевых работ, снижается качество выполнения работ. Также недостатком этого устройства является отсутствие оперативной и информационной связи с измерительной системой, определяющей наличие отступлений от норм содержания железнодорожного пути, не обеспечивающей возможность осуществлять коррективы в быстро меняющихся условиях производства путевых работ.The disadvantage of the above systems is the lack of a common interface between the systems and the mechanical method of ballast distribution by the operator of the ballast unloading device without calculating the required volume necessary to bring the measured state of the railway track to the standard indicators of its content with the fulfillment of the specified traffic safety criteria. Therefore, optimal use of ballast is not ensured, and additional preparatory work is required and the use of a large number of workers in the production of track works, the quality of work is reduced. Also, the disadvantage of this device is the lack of operational and informational communication with the measuring system, which determines the presence of deviations from the standards for the maintenance of the railway track, which does not provide the ability to make adjustments in the rapidly changing conditions of the production of track works.

Таким образом разрозненно управляемые системы: измерения состояния железнодорожного пути, устройства перемещения балласта и путевые машины, осуществляющие выработку управляющих воздействий на путь снижают надежность принятия управляющих решений, производительность путевых работ на железнодорожном пути, сокращают время выполнения технологических перерывов в движении поездов, выделяемых для производства работ на железнодорожном пути, не дают возможность сократить работающих на непроизводительных операциях, объективно распределять балласт. Технический результат достигается созданием информационно-управляющей системы (ИУС) информационно и функционально объединяющей технические средства измерения состояния железнодорожного пути, распределения балласта на железнодорожный путь и выработки управляющих воздействий на путь с целью приведение показателей состояния рельсовой колеи к требуемым значениям, исключающим наличие отступлений от норм содержания пути, негативно, влияющим на перевозочный процесс. Информационно-управляющая система (ИУС), функционально содержит ряд производственных модулей, состоящих из различных устройств, выполняющих различные технологические операции с железнодорожным путем, в частности: восстановление балластной призмы до нормативных значений, постановка пути в проектное положение, уборка лишнего или загрязненного балласта и его замена на чистый балласт, устранения отступлений от норм содержания рельсовой колеи превышающих нормативные или критические значения, замены шпал, изменение радиуса кривой, смещение пути и т.д. Thus, disparately controlled systems: measuring the state of the railway track, ballast moving devices and track machines that generate control actions on the track reduce the reliability of making control decisions, the productivity of track work on the railway track, reduce the time for technological breaks in the movement of trains allocated for work on the railway track, do not provide an opportunity to reduce the number of workers in unproductive operations, to objectively distribute ballast. The technical result is achieved by creating an information and control system (IMS) informationally and functionally uniting technical means for measuring the state of the railway track, distributing ballast on the track and generating control actions on the track in order to bring the indicators of the state of the rail track to the required values, excluding the presence of deviations from the maintenance standards ways that negatively affect the transportation process. Information and control system (IMS), functionally contains a number of production modules, consisting of various devices that perform various technological operations with the railway track, in particular: restoring the ballast prism to standard values, setting the track to the design position, removing excess or contaminated ballast and its replacement with clean ballast, elimination of deviations from the norms for the maintenance of the rail track exceeding the standard or critical values, replacement of sleepers, changing the radius of the curve, displacement of the track, etc.

Таким образом, для достижения технического результата предлагается Информационно-управляющая система перемещения рельсов, шпал и балласта для обеспечения работоспособности железнодорожного пути по заданным критериям, включающаяся в себя вычислительный комплекс, связанный сетью по каналам информационного обмена с системой обратной связи с установленными на раме транспортного средства производственными модулями, взаимодействующими с железнодорожным путем: модулем измерения геометрических очертаний балластной призмы и рельсовых нитей, устойчиво, лежащих на опорной поверхности балластной призмы на железнодорожных шпалах, уложенных на балласт, модулем выработки управляющих воздействий на перемещение балласта железнодорожного пути, модулем выработки управляющих воздействий на перемещение рельсовых нитей или/и шпал, с по меньшей мере с одним датчиком, определяющим местоположение системы и формирующим цифровую карту участка железнодорожного пути, взаимосвязанные через систему информационно управляемых блоков: блоком преобразования сигналов от измерительных механизмов, блоком сравнения измеренных величин с, задаваемыми блоком формирования и поддержания нормативно справочной информации, пороговыми значениями, блоком формирования информационной матрицы измеренных значений, не соответствующих пороговым значениям с ранжированием по числовым и качественным критериям, установленным нормативно-справочной информацией как неисправностей пути, подлежащих устранению и их местоположения, и связанным с ним блоками формирования матриц неисправностей, подлежащих устранению посредством предварительного перемещения рельсовых нитей и/или шпал с последующим перемещением балласта и матрицы неисправностей, подлежащих устранению посредством предварительного перемещения балласта с последующим перемещением рельсовых нитей и/или шпал; блоками расчета величин перемещений рельсовых нитей и/или шпал и расчета объема перемещаемого балласта двусторонне связанные между собой через коммутатор; блоками выработки управляющих воздействий на механизмы модуля перемещения балласта и выработки управляющих воздействий на механизмы модуля перемещения рельсовых нитей и/или шпал взаимодействующие между собой через коммутатор и блок контроля измененного положения рельсовых нитей и перемещенного объема балласта на соответствие заданным в блоке формирования и поддержания нормативно-справочной и задаваемой информации значениям. Коммутатор может быть выполнен как перекрестный переключатель с диодными ограничителями. Перемещение рельсовых нитей осуществляется совместно со шпалами, на которые рельсовые нити опираются, а модуль перемещения балласта содержит механизмы и устройства выгрузки и укладки балласта на железнодорожный путь, рыхления, уплотнения балласта, удаления балласта с железнодорожного пути. Производственные модули могут быть установлены на одну раму одного транспортного средства, на две и более рамы одного транспортного средства или на разные транспортные средства. При этом модули разделены по функциональному назначению, а именно: измерение, перемещение балласта, перемещение рельсов и/или шпал. В качестве примера, измерительным модулем может служить вагон-путеизмеритель, модулями перемещения балласта: вагон хоппер-дозатор, путевая машина для удаления выплесков, а модулем перемещения рельсовых нитей выправочно-подбивочно-рихтовочная машина типа ВПР. Соответствующие блоки устанавливаются на эти машины, взаимодействие между которыми осуществляется по каналам связи, не исключая возможность осуществления связи через внешние носители. Пример, результаты измерений состояния пути вагоном путеизмерителем записываются на внешние носители и передаются оператору дистанционно управляющему хоппер-дозатором и путевой машиной типа ВПР, например, из вагона сопровождения путевых машин, в котором может быть установлен компьютер, оборудованный системой прямой и обратной связью с блоками. При этом выполнение технологических операций может осуществляться с разделением времени, а соответствующие блоки управления, в частности блок управления перемещением балласта блок перемещения рельсовых нитей работать автономно. Блоки управления могут быть соединены с пультом, позволяющим при необходимости управлять производственными модулями, дистанционно, например, за счет использования радиосигналов или мультисенсорных интеллектуальных датчиков. Каждый из производственных модулей может состоять как из одного многофункционального устройства, так и нескольких, но объединенных общим интерфейсом, например, модуль перемещения балласта может состоять из устройств: выгрузки и укладки балласта на путь, удаления излишков балласта с пути, вырезки загрязненного балласта. Нормативно-справочная информация о технических и эксплуатационных характеристиках участка пути, на котором производятся работы, пороговые значения очертаний рельсовых нитей, соответствующие нормам содержания рельсовой колеи, требования к приемке выполненных работ, прочая задаваемая оператором информация содержится блоке формирования и поддержания нормативно-справочной информации и постоянно обновляется. Thus, to achieve the technical result, an Information and Control System for the movement of rails, sleepers and ballast is proposed to ensure the operability of the railway track according to the specified criteria, which includes a computer complex connected by a network via information exchange channels with a feedback system installed on the vehicle frame. modules interacting with the railway track: the module for measuring the geometric outlines of the ballast prism and rail threads, stably lying on the supporting surface of the ballast prism on railway sleepers laid on the ballast, the module for generating control actions on the movement of the ballast of the railway track, the module for generating control actions on the movement of the rail threads and / and sleepers, with at least one sensor that determines the location of the system and forms a digital map of the section of the railway track, interconnected through the information system controlled units: a block for converting signals from measuring mechanisms, a block for comparing measured values with those set by a block for generating and maintaining regulatory reference information, threshold values, a block for forming an information matrix of measured values that do not correspond to threshold values with ranking according to numerical and qualitative criteria established by the normative reference information as track faults to be eliminated and their locations, and the associated blocks for the formation of fault matrices to be eliminated by preliminary displacement of rail lines and / or sleepers with subsequent movement of ballast and a matrix of malfunctions to be eliminated by preliminary displacement of ballast with subsequent movement of rail threads and / or sleepers; blocks for calculating the displacement values of rail lines and / or sleepers and calculating the volume of the ballast being moved bilaterally connected through a switch; blocks for generating control actions on the mechanisms of the ballast movement module and for generating control actions on the mechanisms of the module for moving rail lines and / or sleepers interacting with each other through a switch and a unit for monitoring the changed position of the rail lines and the displaced ballast volume for compliance with those specified in the unit for forming and maintaining the standard reference and assigned information values. The switch can be configured as a diode limiter crossover switch. The movement of the rail lines is carried out together with the sleepers on which the rail lines rest, and the ballast movement module contains mechanisms and devices for unloading and laying ballast on the railway track, loosening, ballast compaction, and removing ballast from the railway track. Production modules can be installed on one frame of one vehicle, on two or more frames of one vehicle, or on different vehicles. In this case, the modules are divided according to their functional purpose, namely: measuring, moving ballast, moving rails and / or sleepers. As an example, the measuring module can be a track measuring car, ballast transfer modules: a hopper batcher, a track machine for removing splashes, and a straightening, tamping and straightening machine of the VPR type as a module for moving rail threads. The corresponding units are installed on these machines, the interaction between which is carried out via communication channels, not excluding the possibility of communication through external media. For example, the results of measurements of the state of the track by a wagon by a track meter are recorded on external media and transmitted to the operator remotely controlling a hopper-dispenser and a track machine of the VPR type, for example, from an escort car for track machines, in which a computer equipped with a direct and feedback system with blocks can be installed. In this case, the execution of technological operations can be carried out with time sharing, and the corresponding control units, in particular, the control unit for the movement of ballast, the unit for moving the rail lines, work autonomously. The control units can be connected to a remote control that allows, if necessary, to control production units remotely, for example, using radio signals or multi-sensor smart sensors. Each of the production modules can consist of either one multifunctional device or several, but united by a common interface, for example, a ballast transfer module can consist of devices: unloading and placing ballast on the track, removing excess ballast from the track, cutting out contaminated ballast. Regulatory and reference information on the technical and operational characteristics of the track section on which the work is carried out, the threshold values of the outlines of the rail lines that correspond to the standards for the maintenance of the rail track, the requirements for the acceptance of the work performed, other information specified by the operator is contained in the block for the formation and maintenance of reference information and constantly updated.

На фиг.1 изображена структурная схема ИУС, на котором изображены:Figure 1 shows a block diagram of the IMS, which shows:

1. Датчик местоположения ИУС1. I&C location sensor

2. Блок формирования цифровой карты контролируемого железнодорожного пути;2. Block for forming a digital map of the controlled railway track;

3. Измерительный модуль3. Measuring module

4. Модуль выработки управляющих воздействий по перемещению рельсов и/или шпал 4. Module for generating control actions for the movement of rails and / or sleepers

5. Модуль выработки управляющих воздействий по перемещению балласта5. Module for generating control actions for the movement of ballast

6. Блок преобразования сигналов от механизмов измерения6. Block for converting signals from measuring mechanisms

7. Блок сравнения измеренных величин с задаваемыми пороговыми значениями;7. Block for comparison of measured values with set threshold values;

8. Блок формирования матрицы измеренных величин, превышающих пороговые значения (неисправности пути) и выбора технологической операции для обеспечения возможности их устранения.8. Block for forming a matrix of measured values exceeding threshold values (path faults) and selecting a technological operation to ensure the possibility of their elimination.

9. Блок формирования и поддержания нормативно-справочной и задаваемой информации.9. Block for the formation and maintenance of reference and assigned information.

10. Блок формирования плана и объема работ по устранению неисправностей пути перемещением рельсовых нитей с последующей досыпкой балласта. 10. Block for the formation of a plan and scope of work to eliminate track malfunctions by moving the rail lines followed by ballast filling.

11. Блок формирования плана и объема работ по устранению неисправностей пути перемещением рельсовых нитей с предварительной вырезкой балласта. 11. Block for the formation of a plan and scope of work to eliminate track faults by moving the rail lines with preliminary cutting of ballast.

12. Блок расчета перемещений рельсовых нитей и/или шпал, необходимых для устранения неисправностей пути.12. Block for calculating the movements of rail lines and / or sleepers required to eliminate track faults.

13. Блок управления перемещениями рельсов и/или шпал13. Control unit for movement of rails and / or sleepers

14. Блок расчета объема балласта для устранения неисправностей пути и закрепления пути в новом положении14. Block for calculating the volume of ballast for troubleshooting the track and fixing the track in a new position

15. Блок управления перемещением балласта15. Ballast movement control unit

16. Коммутатор (перекрестный переключатель)16. Switch (cross switch)

17. Блок контроля на соответствие установленным критериям измененного положения рельсовых нитей и оптимального объема перемещаемого балласта.17. Control unit for compliance with the established criteria of the changed position of the rail lines and the optimal volume of the moved ballast.

135. На фиг. 2 приведен результат измерения взаимного положения рельсовых нитей по уровню, где О – нулевая линия идеального положения рельсовых нитей, С₁и С₂– пороговые значения, устанавливаемые нормативными документами как отступления от норм содержания рельсовой колеи, или задаваемые оператором, как эталонные. В₁и В₂, П₁и П₂– выбросы за эталонные значения, которые подлежат плановому или немедленному устранению и считаются неисправностями пути, отфильтрованные по видам технологических операций по удалению излишков балласта, так называемой вырезки балласта В₁и В₂ и подсыпке балласта П₁и П₂для приведения состояние пути к эталонным значениям как показано на фиг.3. Пороговых значений С может быть несколько по степеням отступлений, которые определяют очередность их устранения. Объем подсыпаемого или вырезаемого балласта может рассчитываться, как площадь криволинейного участка, превышающего пороговые значения В_iи П_i на длине неровности пути, соответствующей расстоянию между шпалами с экспериментально полученными коэффициентами. Датчик местоположения комплекса 1 связан со спутником ГЛОНАСС или JPS и блоком формирования цифровой карты контролируемого железнодорожного пути 2. Если модули работают автономно датчик местоположения комплекса 1 должен устанавливаться на все отдельно работающие модули. Приемники средств спутниковой навигации, могут выполняться в виде активных антенн, установленных на производственные модули при этом, выходы антенн могут быть подключены через аналогово - цифровые преобразователи к датчикам измерения очертаний рельсовых нитей, установленных на измерительном модуле и/или на другом производственном модуле с целью точечной привязки выявленного дефекта к месту его обнаружения. Измерительным модулем 3 служат измерительные устройства, установленные на раме ИУС для измерения геометрических очертаний рельсовых нитей, их взаимного положения, стрел изгиба пути в плане, и в продольном профиле, очертаний балластной призмы, других элементов опорной поверхности рельсов и их отклонением от эталонных значений, задаваемых в виде априорной информации перед измерением и включающей также сведения об эксплуатационных и технических характеристиках измеряемого участка пути. В качестве измерительного модуля может использоваться вагон путеизмеритель, например, типа ВПС ЦНИИ 4 (Руководство по эксплуатации вагона-путеобследовательской станции ЦНИИ-4МД. – М.: - ПИК ПРОГРЕСС – 2002.), а обмен информации осуществляться через внешние носители. Модуль выработки управляющих воздействий по перемещению рельсов 4 обеспечивает перемещение одной рельсовой нити или обеих нитей вместе со шпалами по уровню и в плане, или перемещение шпалы, например, при замене одной шпалы, старой на новую, перемещения всей рельсошпальной решетки при изменении радиуса кривой, уклона пути и т.д., далее «перемещение рельсовых нитей». Модуль распределения балласта 5 обеспечивает перемещение балласта из емкости, где он хранится, например, кузов грузового вагона, в железнодорожный путь, и наоборот с железнодорожного пути в емкость или на обочину при выполнении операции по удалению дефектов железнодорожного пути, влияющих на положение рельсовых нитей по уровню, например, так называемой «вырезкой» балласта, а также перемещение балласта, уложенного в железнодорожный путь, посредством его рыхления, уплотнения («подбивка»), разравнивания, восстановления очертаний балластной призмы и т.п. (в дальнейшем «перемещение балласта»). Блок преобразования сигналов 6 от механизмов измерения предусматривает преобразование этих сигналов от механических, аналоговых устройств, датчиков, установленных на элементах подвижного состава на раме которого установлена ИУС или ее отдельный производственный модуль в цифровую форму. Блок 7 сравнивает измеренные величины с пороговыми значениями, задаваемыми в качестве нормативно справочной информации в блоке 9 и для ИУС считающиеся эталонными. Блок 8 формирует матрицу измеренных величин, превышающих пороговые значения, которые являются неисправностями железнодорожного пути и подлежат устранению подсыпкой или вырезкой балласта. Формирование матрицы возможно в случае не полной информации по результатам измерений, например, сбоя в работе механизмов измерения, или при учете работ на железнодорожном пути по устранению неисправностей, выполненных в период между измерениями. В этом случае матрица формируется с учетом цензурирования исходной информации (ГОСТ 27.504-84 Надежность в технике. Методы опенки показателей надежности по цензурированным выборкам. - М.; Стандарты, 1984 - 41 с.), получаемой из блока 7 и данных из базы нормативно-справочной и задаваемой оператором информации, содержащейся в блоке 9 как совокупности упорядоченных данных о технических характеристиках устройства измеряемых участков пути, элементов его конструкции, эксплуатационных характеристиках измеряемых участков пути, нормативных или задаваемых оператором требуемых по условиям эксплуатации значений отступлений от геометрических параметров железнодорожного пути, выполненных работах в период между измерениями, прочей справочной информации, необходимой для адекватной интерпретации данных измерений и оценки состояния пути в соответствии с установленными нормативами.135. FIG. 2 shows the result of measuring the mutual position of rails on the level, where D - the zero line of the ideal position of rails, C ₁ and C ₂ - thresholds established regulations like departing from standards of content of the track, or set by the operator as a reference. B ₁ and B ₂ , P ₁ and P ₂ - emissions for the reference values, which are subject to planned or immediate elimination and are considered to be track faults, filtered by the types of technological operations to remove excess ballast, the so-called ballast cutting B ₁ and B ₂ and ballast filling P ₁ and P ₂ to bring the path state to reference values as shown in FIG. 3. There can be several threshold values of C according to the degrees of deviations, which determine the order of their elimination. The volume of ballast poured in or cut out can be calculated as the area of a curved section exceeding the threshold values B _i and P _i on the length of the track irregularity corresponding to the distance between sleepers with experimentally obtained coefficients. The position sensor of complex 1 is connected to the GLONASS or JPS satellite and the unit for forming a digital map of the monitored railway track 2. If the modules operate autonomously, the position sensor of complex 1 must be installed on all separately operating modules. Receivers of satellite navigation aids can be made in the form of active antennas installed on production modules; at the same time, the antenna outputs can be connected via analog-digital converters to sensors for measuring the outlines of rail lines installed on a measuring module and / or on another production module for the purpose of pinpoint binding the detected defect to the place of its detection. Measuring module 3 are measuring devices installed on the I&C frame for measuring the geometric outlines of the rail lines, their mutual position, the bending arrows of the track in the plan, and in the longitudinal profile, the outlines of the ballast prism, other elements of the supporting surface of the rails and their deviation from the reference values set in the form of a priori information before measurement and also including information about the operational and technical characteristics of the measured track section. As a measuring module, a track measuring car, for example, of the type VPS TsNII 4 (Manual for the operation of the track survey station TsNII-4MD. - M .: - PIK PROGRESS - 2002), can be used, and information exchange is carried out through external media. The module for generating control actions for the movement of rails 4 ensures the movement of one rail thread or both threads along with the sleepers along the level and in the plan, or the movement of the sleeper, for example, when replacing one old sleeper with a new one, displacement of the entire rail and sleeper lattice when changing the radius of the curve, slope tracks, etc., hereinafter referred to as "movement of rail lines". The ballast distribution module 5 ensures the movement of ballast from the tank where it is stored, for example, the body of a freight car, to the railway track, and vice versa from the railway track to the tank or to the side of the road when performing the operation to remove railway track defects affecting the position of the rail lines in level , for example, the so-called "cutting" of the ballast, as well as the movement of the ballast laid in the railway track by loosening, compaction ("tamping"), leveling, restoring the shape of the ballast prism, etc. (hereinafter referred to as "ballast transfer"). The block for converting signals 6 from measuring mechanisms provides for the conversion of these signals from mechanical, analog devices, sensors installed on the elements of the rolling stock on the frame of which the I&C or its separate production module is installed into digital form. Block 7 compares the measured values with the threshold values set as normative reference information in block 9 and considered as reference values for the ICS. Block 8 forms a matrix of measured values that exceed threshold values, which are railroad track faults and must be eliminated by adding or cutting out ballast. Formation of the matrix is possible in the case of incomplete information on the measurement results, for example, a malfunction of the measurement mechanisms, or when taking into account the work on the railway track to eliminate faults performed in the period between measurements. In this case, the matrix is formed taking into account the censoring of the initial information (GOST 27.504-84 Reliability in technology. Methods for assessing reliability indicators for censored samples. - M .; Standards, 1984 - 41 p.), Obtained from block 7 and data from the normative base. reference and operator-specified information contained in block 9 as a set of ordered data on the technical characteristics of the device of measured track sections, elements of its structure, operational characteristics of measured track sections, standard or operator-specified deviations from the geometric parameters of the railway track, work performed in the period between measurements, other reference information necessary for adequate interpretation of the measurement data and assessment of the track condition in accordance with the established standards.

Сформированные в матрице 8 неисправности пути распределяются по видам технологических операций необходимых для их устранения. Блок 10 формирования плана и объема работ по устранению неисправностей пути перемещением рельсовых нитей с последующей досыпкой балласта осуществляет предварительную подготовку информации для технологической операции по исправлению неисправностей пути с предварительным перемещением рельсовых нитей, а блок 11 формирования плана и объема работ по устранению неисправностей пути перемещением рельсовых нитей с предварительной вырезкой балласта осуществляет предварительную подготовку информации для технологической операции по исправлению неисправностей пути с предварительным перемещением балласта. Блок расчета перемещений рельсовых нитей 12 рассчитывает перемещения потребные для приведения очертаний рельсовых нитей к эталонным значениям очертаний рельсовых нитей, а блок 13 формирует управляющие воздействия по перемещению рельсовых нитей производственным модулем 4. В блоке 14 рассчитывается объем балласта для закрепления перемещаемого пути в заданное положение или вырезки загрязненного балласта с заменой на чистый, а блок 15 управляет этим перемещением. Блоки 12 и 14, 13 и 15 связаны друг с другом через коммутатор 16 и с блоком 17 контроля измененного положения рельсовых нитей на соответствие эталонным значениям из блока 9 и оценки объема балласта потребного для их закрепления. Контроль соответствия нового положения рельсовых нитей после их перемещения модулем 4 на соответствие эталонным значениям из блока 9 осуществляется на основе критериев, установленных получателем услуг по проведению ремонтных работ и может иметь экспертные качественные (хорошо-плохо) так и цифровые критерии, введенные в блок 9 например, степень уплотнения балласта, форма балластной призмы, соответствие очертаний рельсовых нитей нормативным значениям и др. Предусмотрена возможность визуального контроля состояния железнодорожного пути после проведенных путевых работ с последующим вмешательством оператора в блоки управления перемещением балласта и рельсовых нитей, например, через пульт управления. The path faults formed in the matrix 8 are distributed according to the types of technological operations necessary for their elimination. Block 10 for the formation of a plan and scope of work for eliminating track faults by moving the rail lines with subsequent ballast filling carries out preliminary preparation of information for the technological operation to correct track faults with preliminary movement of the rail lines, and block 11 for the formation of a plan and scope of work for eliminating track faults by moving the rail lines with preliminary cutting of ballast carries out preliminary preparation of information for technological operation to correct track faults with preliminary movement of ballast. The block for calculating the displacements of the rail lines 12 calculates the displacements required to bring the outlines of the rail lines to the reference values of the outlines of the rail lines, and the block 13 generates control actions for the movement of the rail lines by the production module 4. In block 14, the ballast volume is calculated to fix the moved track in a given position or cut contaminated ballast with replacement for clean, and block 15 controls this movement. Units 12 and 14, 13 and 15 are connected to each other through the switch 16 and to the unit 17 for monitoring the changed position of the rail lines for compliance with the reference values from unit 9 and assessing the amount of ballast required to secure them. The control of the compliance of the new position of the rail lines after their movement by module 4 for compliance with the reference values from block 9 is carried out on the basis of the criteria established by the recipient of repair services and can have expert quality (good-bad) and digital criteria entered in block 9, for example , the degree of ballast compaction, the shape of the ballast prism, the conformity of the outlines of the rail lines to the standard values, etc. It is possible to visually monitor the state of the railway track after the track work, followed by operator intervention in the ballast and rail lines movement control units, for example, through the control panel.

Система работает следующим образом. Датчик пути 1, установленный по меньшей мере на одном производственном модуле ИУС, заносит информацию о пройденном пути в блок 2. Производственный измерительный модуль 3 записывает изменение состояния пути с привязкой измеряемых параметров к цифровой карте железнодорожного пути блока 2, а блок 6 преобразует сигналы от измерительных механизмов в цифровой вид. Информация о технических и эксплуатационных характеристиках измеряемых участков пути, о предыдущих измерительных поездках и их результатах, выполненных путевых работах в периоды между поездками, нормативных значениях содержания железнодорожного пути и т.п. заносится в базу априорной информации блока 9 ИУС. Информация в блок 9 может поступать любым доступным способом: вручную, оператором с пульта управления, с внешних носителей, по каналам связи с другими автоматизированными системами. Измерительные данные из блока 7 в блоке 8 фильтруются путем сравнения с эталонными пороговыми значениями из базы блока 9, и создается матрица выявленных отступлений от эталонных значений, учитываемых как неисправности пути, подлежащие устранению в плановом или неотложном порядке в зависимости от величины отступления от пороговых значений с отметкой их места расположения из информационной карты блока 2. В блоке 8 также определяется вид технологической операции по перемещению балласта для приведения железнодорожного пути к заданным в блоке 9 эталонным значениям, а именно: подсыпка балласта с железнодорожного пути с формированием плана объемов работ по перемещению рельсовых нитей в блоке 10 с последующим перемещением балласта; или вырезка и удаление балласта в блоке 11 с последующем перемещением рельсовых нитей. Блок 10 информационно управляет блоком 12 по расчету перемещений рельсовых нитей, который по результатам расчета передает управление блоку 13, формирующему управляющие воздействия на рабочие органы модуля 4 по перемещению рельсовых нитей, и от которого по завершению операции по перемещению рельсовой нити поступает информация в блок 17 для сравнения соответствия нового перемещенного положения рельсовых нитей нормативным значениям. По завершению расчета величин перемещений рельсовых нитей в блоке 12 через коммутатор 16 передается информационно управляющее воздействие на блок 14 расчета объема досыпаемого балласта достаточного для сохранения рельсовых нитей в новом положении. При этом коммутатор 16 выполнен с возможностью установки диодных ограничителей. Блок 14 передает информационно управляющее воздействие на блок 15, управляющий рабочими органами модуля 5 по перемещению балласта и по завершению операции по перемещению балласта от модуля 5 информация передается в блок 17, где происходит сравнение величин перемещений балласта, рельсовых нитей, соответствия нового положения рельсовых нитей заданным значениям из блока 12 и при несоответствии информация поступает в блок 17, и итерация повторяется. Коммутатор 16 работает таким образом, что блоки 13 и 15 не могут работать одновременно. Блок 11 информационно управляет блоком 14 по расчету объему удаляемого с железнодорожного пути балласта и по завершению расчетов осуществляет информационно-управляющее воздействие на блок 15 выработки управляющих воздействий на рабочие органы модуля 5 перемещения балласта, который по завершению операции по перемещению балласта передает информацию об объеме и месте собранного с пути излишек балласта в блок 18. Одновременно по завершению расчетов в блоке 14 через коммутатор 16 поступает информационно управляющее воздействие на расчет величин перемещения рельсовых нитей в блок 12. Таким образом, существует двусторонняя связь блоков 12 и 14 через коммутатор 16. The system works as follows. Track sensor 1, installed on at least one I&C production module, enters information about the distance traveled into block 2. Production measuring module 3 records the change in the track state with the reference of the measured parameters to the digital map of the railway track of block 2, and block 6 converts signals from the measuring mechanisms in digital form. Information about the technical and operational characteristics of the track sections being measured, about the previous measuring trips and their results, the track works performed during the periods between trips, the standard values of the railway track maintenance, etc. entered into the base of a priori information of block 9 of the IMS. Information in block 9 can be received in any available way: manually, by an operator from a control panel, from external media, through communication channels with other automated systems. The measurement data from block 7 in block 8 are filtered by comparison with the reference threshold values from the base of block 9, and a matrix of detected deviations from the reference values is created, taken into account as path faults, to be eliminated in a planned or urgent manner, depending on the magnitude of the deviation from the threshold values with by marking their location from the information map of block 2. Block 8 also determines the type of technological operation for moving the ballast to bring the railway track to the reference values set in block 9, namely: adding ballast from the railway track with the formation of a plan for the scope of work for moving the rail lines in block 10 with the subsequent movement of ballast; or cutting and removing the ballast in block 11 with the subsequent movement of the rail lines. Unit 10 informally controls unit 12 for calculating the movement of rail lines, which, according to the results of the calculation, transfers control to unit 13, which generates control actions on the working bodies of module 4 for moving the rail lines, and from which, upon completion of the operation to move the rail line, information is sent to unit 17 for comparing the compliance of the new displaced position of the rail lines with the standard values. Upon completion of the calculation of the values of the displacements of the rail lines in block 12 through the switch 16, an informational control action is transmitted to the block 14 for calculating the volume of ballast to be poured in sufficient to keep the rail lines in a new position. In this case, the switch 16 is configured to install diode limiters. Unit 14 transmits informational control action to unit 15, which controls the working bodies of module 5 to move the ballast and upon completion of the operation to move the ballast from module 5, the information is transmitted to unit 17, where the magnitudes of the movements of the ballast, rail lines are compared, the new position of the rail lines corresponds to the given values from block 12 and if there is a mismatch, the information enters block 17, and the iteration is repeated. Switch 16 operates in such a way that blocks 13 and 15 cannot operate simultaneously. Unit 11 informally controls unit 14 for calculating the volume of ballast removed from the railway track and, upon completion of calculations, carries out information and control action on unit 15 for generating control actions on the working bodies of the ballast movement module 5, which, upon completion of the operation to move the ballast, transmits information about the volume and location surplus ballast collected from the track to block 18. At the same time, upon completion of calculations in block 14, through switch 16, an informational control action is received to calculate the values of movement of rail lines to block 12. Thus, there is a two-way communication of blocks 12 and 14 through switch 16.

Таким образом, изобретение обеспечивает расчетную подсыпку или «вырезку» балласта в объеме необходимом для приведения железнодорожного пути в состояние, соответствующее заданным критериям его содержания, уменьшает влияние человеческого фактора на распределение балласта, оптимизируя его расход, снижает время подготовки к путевым работам, экономит балласт, повышает производительность путевых работ и их качество. Thus, the invention provides a calculated filling or "cutting" of ballast in the amount necessary to bring the railway track to a state that meets the specified criteria for its maintenance, reduces the influence of the human factor on the distribution of ballast, optimizing its consumption, reduces the preparation time for track works, saves ballast, increases the productivity of track works and their quality.

Claims

1. Information and control system for the movement of rails, sleepers and ballast to ensure the operability of the railway track according to the specified criteria, which includes a computer complex connected by a network through information exchange channels with production modules installed on the vehicle frame interacting with the railway track: a module for measuring geometric the outlines of the ballast prism and rail lines, which are stably lying on the supporting surface of the ballast prism on railway sleepers, a module for generating control actions on the movement of ballast of a railway track, a module for generating control actions on the movement of rail lines and / or sleepers, with at least one sensor that determines the location of the system and forming a digital map of a section of the railway track, interconnected through a system of information-controlled units: a unit for converting signals from measuring mechanisms, a unit for comparing measured values in with the threshold values set by the unit for generating and maintaining normative reference information, the unit for forming the information matrix of measured values that do not correspond to the threshold values with ranking according to numerical and qualitative criteria established by the normative reference information as path faults to be eliminated and their location, and associated with it by blocks for the formation of matrices of malfunctions to be eliminated by preliminary displacement of the rail lines and / or sleepers with subsequent movement of the ballast and the matrix of malfunctions to be eliminated by preliminary displacement of the ballast with the subsequent movement of the rail lines and / or sleepers; a block for calculating the values of displacements of rail lines and / or sleepers; a block for calculating the volume of the transferred ballast; a block for generating control actions on the mechanisms of the ballast movement module; a block for generating control actions on the mechanisms of the module for moving rail lines and / or sleepers, characterized in that the blocks for calculating the volume of the moved ballast and calculating the displacements of rail lines and / or sleepers are bilaterally interconnected through a switch, through which the blocks for generating control actions on the mechanisms also interact moving the ballast and generating control actions on the mechanisms for moving the rail lines and / or sleepers through the control unit of the changed position of the rail lines and the moved ballast volume introduced into the system for compliance with the values specified in the unit for generating and maintaining reference and specified information.

2. Information and control system according to claim 1, characterized in that the movement of the rail lines is carried out together with the sleepers on which the rail lines rest.

3. Information and control system according to claim 1, characterized in that the ballast movement module contains mechanisms and devices for unloading, laying ballast on a railway track, loosening, ballast compaction, ballast removal from a railway track and can be divided into several modules.

4. Information management system according to claims 1 and 3, characterized in that at least one production module or device of this module is installed on a different vehicle than the others.

5. Information management system according to claim 1, characterized in that the switch is made as a cross switch with diode limiters.

6. The information management system according to claim 1, characterized in that the information exchange between the blocks is carried out through an external storage device.

7. Information management system according to claim 1, characterized in that the control is carried out remotely.

8. Information and control system according to claim 1, characterized in that the ballast movement control unit operates autonomously from the rail filament movement unit.