Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНО-НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Изобретение относится к путевому хозяйству и может быть использовано для измерения перемещений участков рельсовых плетей бесстыкового пути при воздействии на них поездной нагрузки и температуры и на этой основе определения напряженного состояния рельсовых плетей.

Известен способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути, заключающийся в периодическом измерении температуры участков рельсовых плетей и расчете температурных продольных напряжении σ_t участков, причем одновременно с измерением температуры участков рельсовых плетей определяют продольные деформации участков от внешних силовых воздействий или изменений состояния пути, рассчитывают продольные напряжения σ_д участков, вызванные этими деформациями, суммируют найденные σ_t и σ_д и получают величины фактических продольных напряжений в сечениях по границам участков рельсовой плети, после чего строят эпюру продольных напряжений по длине рельсовой плети (RU 2239574, В61K 9/08, 10.11.04).

В известном техническом решении обеспечивается определение продольно-напряженного состояния участков рельсовой плети бесстыкового железнодорожного пути, вызванного не только изменениями ее температуры относительно температуры закрепления, но и деформациями участков рельсовой плети по ее длине.

Однако известный способ не позволяет получить необходимую точность измерений из-за малой точности определения реперного расстояния. Оценка изменения перемещения рельсовых плетей не учитывает, что во время производства выправки пути и под проходящими поездами реперные шпалы смещаются со своих мест. Способ не учитывает компенсации возможного смещения «реперов» в балласте относительно неподвижного основания, что приводит к неконтролируемому изменению реперного расстояния. Недостатками способа являются необходимость устройства для каждого контрольного сечения собственного «репера» и ограничение реперного расстояния размером в 100 м.

В качестве прототипа принят способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового пути, заключающийся в том, что периодически измеряют температуру участков рельсовых плетей, определяют продольные температурные напряжения этих участков, одновременно с измерением температуры участков измеряют величины продольных перемещений, определяют продольные деформации участков рельсовых плетей и продольные напряжения, вызванные ими, а затем определяют продольные напряжения участков с учетом изменения их длины и величины продольных деформаций, при этом дополнительно определяют деформации в пределах реперных участков, включающих несколько участков рельсовых плетей, определяют коэффициент коррекции как отношение суммы расстояний участков рельсовых плетей в пределах реперного участка к длине реперного участка, и фактические продольные напряжения для каждого участка рельсовой плети определяют с учетом этого коэффициента (RU 2469894, В61K 9/08, 20.04.12).

Известный способ направлен на повышение точности определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей и снижение затрат на эксплуатацию и диагностику бесстыкового пути.

Однако использование в известном способе реперных меток, устанавливаемых на элементах инфраструктуры железной дороги, предполагает выполнение дополнительных операций по их фиксации и измерению расстояний между контрольными и реперными метками. Это в свою очередь вносит дополнительные погрешности в процессе измерения и не позволяет достичь требуемой точности.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерения.

Технический результат достигается тем, что в способе определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути, заключающемся в периодическом измерении температуры участков рельсовых плетей, на границах которых установлены контрольные метки, с одновременным измерением величин продольных перемещений и последующим определением продольных напряжений участков с учетом изменения их длин, согласно изобретению предварительно на каждую контрольную метку устанавливают антенну спутникового приемника и определяют ее координаты по принятым приемником сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок от базовых станций с последующей записью этих координат в память приемника, после чего передают и записывают полученные координаты контрольных точек и измеренной температуры в память системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта, а в процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, фиксируют наличие метки, осуществляют ее привязку к временной шкале и определяют ее координаты по сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок, полученных от сети базовых станций, полученные данные и данные о величинах одновременно измеряемой температуры контролируемых участков передают и записывают в память системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта, в которой осуществляют сравнение координат, полученных при предварительном их определении, с координатами, полученными в процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, и по их разности определяют продольные перемещения, с учетом которых определяют продольные напряжения контролируемых участков.

Бесстыковой путь с интервалом 100 м разделяют на участки рельсовых плетей, по границам которых наносятся контрольные метки. В качестве контрольных меток могут быть: RFid метки, оптические метки, окрашенные в разные цвета или имеющие QR-код. При нанесении контрольных меток необходимо измерять с высокой точностью 0,1°C температуру рельса.

Способ определения продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути реализуется следующим образом.

Предварительно на каждую контрольную метку устанавливают антенну спутникового приемника и определяют ее координаты по принятым приемником сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок от базовых станций, т.е. координаты каждой метки определяются в RTK-режиме в высокоточной системе координат, состоящей из пунктов реперной сети и сети базовых станций, передающих поправки на приемник спутниковой антенны GPS/ГЛОНАСС. Далее осуществляют запись этих координат в память приемника, после чего передают и записывают полученные координаты контрольных точек и температуры (измеренной, например, с помощью инфракрасного датчика) в память системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта.

В качестве средств измерений на подвижном объекте устанавливается оборудование для точного позиционирования в абсолютной системе координат (GPS/ГЛОНАСС приемник, антенна, радиомодем), инфракрасный датчик температуры. Если в качестве контрольной метки использована RFid метка, то на подвижном объекте устанавливается RFid-приемник, если использована оптическая метка, то на подвижном объекте устанавливается видеокамера с высокой разрешающей способностью. В процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, фиксируют с помощью высокоскоростной камеры (или RFid-приемника) наличие метки, осуществляют ее привязку к временной шкале и одновременно с помощью GPS/ГЛОНАСС приемника определяют ее координаты по сигналам спутниковой навигационной системы с учетом поправок, полученных от сети базовых станций через радиомодем. В процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте (на путеизмерительной тележке или путеизмерительном вагоне) производится измерение температуры рельса. Зная величину температуры закрепления бесстыковой плети на постоянный режим работы и измеряя температуру рельса, определяются существующие в данный момент температурные напряжения.

Привязка к метке времени осуществляется с помощью установленного на подвижном объекте компьютера, на который поступают сигналы от высокоскоростной камеры (или RFid-приемника), от приемника GPS/ГЛОНАСС и поправки от сети базовых станций для уточнения координат, а также от инфракрасного датчика температуры.

С помощью программного обеспечения производится сопоставление поступающих сигналов, по результатам которого формируют сигнал, несущий информацию о координатах установленных контрольных меток и температурах рельсов. Эту информацию передают и записывают в память системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта.

После чего осуществляют сравнение координат, полученных при предварительном их определении, с координатами, полученными в процессе измерений средствами, установленными на подвижном объекте, а по их разности определяют продольные перемещения и вычисляют изменение длины плети (Δl).

С учетом полученных данных (величин температуры и Δl) определяют продольные напряжения контролируемых участков.