Способ оценки состояния железнодорожного пути с использованием электронной вычислительной машины (эвм) и измерительных устройств, смонтированых в путеизмерительном вагоне

) Приоритет Государственныи комитетСовета Министров СССРпо дедам изобретенийи открытий К 625.245.95088,8)(43) Опубликов (45) Лата опуб,о 0508766 оллетень29 нсания 3006,78 ковання 72) Авторь иэобрете М.ф. Вериго, Ю,М. ЕЕекотков, Ю,С. Роме И, Гасанов ный ордена исследоват сесо ауч и рудового Крас вский институтранспорт го Знамен железнодо(71) Заявите жного 54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОЕНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИЕЕЬЕ ЕЭВМ) И ИЗМЕРИТЕЛЬНЬЕХ УСТРОЙСТВ, СМОНТИРОВАННЫХВ ПУТЕИЗМЕРИТЕЛЬНОМ ВАГОНЕ2 подаю вводя лосре каждо пусти измер тем д мого количество Е ьно в ЭВМ параметру,величины тра с доупления снов и за- тролируевают их т на ЭВМ, п т допуски п дством ЭВМ го измеряем мыми, опред енных велич ля заданной участка пут едвар кажд равни го па ляют о нотд длины подачелУ ам тс оп ко ния20 Способ оценки состояния железно- дорожного пути относится к методам контроля железнодорожного пути по данным путенэмернтельных вагонов.Известен способ оценки состояния пути, заключающийся в том, что с помощью измерительных устройств, смонтированных в путеизмернтельном вагоне в процессе его движения, прн опредеденной скорости измеряют просадки рельсовых нитей, перекосы пути, положение пути в поперечном уровне и в плане, ширину рельсовой колеи 111 .Этот способ не позволяет оценивать состояние пути по параметрам ,взаимодействия пути и подвижного состава.Известен способ оценки состоя железнодорожного пути с использов вием электронной вычислительной машины (ЭВМ) и измерительных устройств, смонтированных в путеиэмерительцом вагоне, заключающийся в том, что в процессе движения вагона при определенной скорости измеряют положение рельсовой колеи: просадки рельсовых нитей, положение пути по уровню и в плане, ширину рельсовой колеи, электрические сигналы, пропорциональные величинам измеряемьр: параметров Существующий способ оценки состояния железнодорожного пути по данным путеизмерителя имеет недостатки. Основные из них связаны с тем, что1) нет возможности оценить воздействие экипажа на путь при скорос" тях движения, отличных от скорости движения путеизмерителя;2) нет возможности дифференцировать воздействие на путь различных типов экипажей (локомотивов, вагонов грузовых, пассажирских, электросекций, автомотрисс)3) нет возможности оценить безопасность движения экипажа по таким параметрам, как коэффициент устойчивости рельсошпальной решетки поперечному сдвигу, коэффициент безопасности по вполэанию гребня колеса на рельс, динамическая ширина рельсовой618476 20рельсововой колеи Ь, основные напрягжения в кромках подошвы (юо и головки( рельса, теизор контактных напряжений рельса 9 о,продольные силы,обусловленные угоном пути, Б , величины параметров 1 э.а е, "ф Зд о фигЧ о8 сравнивают с допускамй, которые предварительно закладывают в ЭВМ, по каждому из этих параметров вычисляют величины отступлений от допусков, определяют места наличия этих отступле-.30 ний, а также места, где.требуетсяустранить неисправности пути или ограничить скорость движения исслейуемо го типа экипажа, затем определяютпредельно возможную скорость для тех1 мест на пути, где имеются отступлениярассчитанных параметров "хе. 9,8 ф%юбе,от допусков, выводят эти даннйеи данные об отступлениях рассчитанныхпараметров, а также измеряемых параметров на регистрацию и печать с привязкой к протяженности пути,19 данных о состоянии пути, перед поездкой закладывают в ЭВМ математическуюмодель взаимодействия оцениваемогопути и экипажа при требуемой скоростиего движения, одновременно с параметрами положения релъсовой колеи измеряют неровности на рабочей поверхности релъса и модуль упругости подрельсового основания, по введенным в ЭВИвеличинам положения рельсовой колеи,неровностей на рабочей поверхностирельсов модуля упругости подрелъсового основания, а также фактическойскорости путеизмерителя в процессеего движения решают системы алгебраических и дифференциальных уравненийупомянутой математической модели,определяют перемещения элементовсистема экипаж-путь, напряжения в элементах пути и их изменения во времени, рамные силы, У, силы инерцииколесной пары 3 Д,вертикальные нагрузки, передаваемые на шейки колесных пар, Р , Р , вертикальную Р и горизонтальную Ч силы от колеса на Источники информации, принятыерельс, а также направляющее усилие во внимание при экспертИзе:колеса У, по полученным данным вы. Способ контроля и измерениячисляют коэффициент устойчивости параметров положенИя рельсовых нирельсошпальной решетки поперечному тей, патентГДР В 80932,сдвигу К, коэффициент безопас- кл. 19 а 29/38, 1970;,ности по вползанню гребня колеса 2. ф Оценка пути Фф помощью ЭВМРедактор Н. Ахмедовае4224/26 ЦНИИПИ Государственног по делам и 113035 Москва, Ж-З ал ПППфПатеноваКорректор И Н. Пржик кая арабУжгород, ул. ПРоектная, 4 СоставителТехред Э.ЧТираж 670комитета Совобретений и оРаушс Подиисноета Министров СССРкрытийде 45состояния пути н процессе контроляего путеиэмервтельвым нагоном, исходяиз ноздейсстния на путь различных колеи и параметрам, характеризующим про 1 иаость пути;4) иет воэможности оценить влияаае совпи)девая иа одном месте: по длиие пути двух и более различных отступлений положения пути от нормы иа динамические параметры движения Ь экипажа.Целью изобретения является получение более достоверных данных о сос- тоянии железнодорожного пути.Цель достигается тем, что перед 3 О поездкой в ЭВИ, закладывают математическую модель взаимодействия оценивае мого пути и экипажа при требуемой скорости его движения, одновременно с параметрами положения рельсовой колеи измеряют неровности на рабочей поверхности рельсов, модуль упругости подрельсового основания, по введенным в ЭВИ величинам положения рель. совой колеи, неровностей на рабочей поверхности рельсов, модуля упругости подрельсового основания, а также Фактической скорости путеизмерителя в процессе его движения решают системы алгебраических и дифференциальных уравнений упомянутой математической модели, определяют перемещения элементов системы экипаж-путь, напряже" ния в элементах пути и их изменения во времени, рамные силы У силы инерции колесной пары Э 3 , верти- ф кальные нагрузки, передаВаемйе на шейки колесных пар Р, Р, вертикальную Р и горизонтальнуюф силы от колеса на рельс, а также направляющее усилие колеса У,ф по полученным 35 данным вычисляют коэффициент устойчивости рельсошпальнов решетки попе.речному сдвигу К у,п,с коэффици ент безопасности по вполэанию гребня колеса на рельс г, динамическую ши" 4 О рину рельсовой колеи б, основные напряжения в кромках подошвы Уи головки Зг рельса, тенэор контактных напряжений рельса , продольные силы, обусловленные угоном пути Г. ,щВеличины параметров Кзя ЧЬА, фааког, Ф сраввйвают с донускама, которые предварительно закладывают в ЭВи. по каждому иэ этих параметров вычисляют величины отступлений от допусков. Определяют места, где требуется устранить неисправности нута ала ограничить скорость дви жевая исследуемого типа .экипажа. Определяют предельно аоэвиожнув скорость для тех мест на дуни, где имеются от "ф .ступлеиая рассчатаиииих параметров И 1 в Аеов ю )веф ф от допусков, даийее об укаваиииих параметрах величинах отстуииаеаай их от допусков, щмиделъиио возможной ско-роста, а также ляаииыв об измеряевиых параметрах аоииоаеиия рельсовой оааи в неровностей на рабочей поверхности рельсов а модуля упругости подрюциьсоаого основания выдают яа 65 . регистрацию и печать с привязкой кпротяженности пути.На Фиг. 1 представлена блок"схема операций автоматической оценки типов экипажей, а также безопаснос" ти их движения при различных скорос" тях; ва Фиг, 2 -. расчетная схема исследуемого экипажа, например, моторного вагона электропоезда, вид сбоку; на Фиг, 3 - необходимо, для расчета информационное поле измеря" емых параметров н момент времеви Ф в указаны координаты точек лути, например14,я Ь яд, 4 ф 1 2ю вр У1 измеряемые параметры н которых используют для расчета н момент времени Ф на Фиг. 4 - необходимое для расчета инФормационное поле измеряемых параметров н момент времени 1 + , ва Фвг. 5 - расчетная схема исследуемого экипажа, вид сзади; на Фиг. 6 ; схема расположения измерительных устрбйстн путеизмеои-. тельного нагона на пугв по отношеЭнию к положению исследуемого экипажа; на Фвг. 7 - информационное поле измеряемых параметров н момент времени ; на Фвг. 8 - то же в момент Времени Ф+.При этом на фиг. 1: 1 - блок измерения координаты прохождения пути путеизмерителем," 2 - блок измерения Фактическая скорости путеиэмерителя; 3 - блок измерения модуля упругости подрельсоного основания; 4блок измерения значений параметровположения рельсовой колеи (просадок,ширины колеи, положения пути поуровню и н плане)" 5 - блок измерения неровностей ва рабочей поверхности рельсов (нолнообраэного износа,пробуксовин, выбоин, ступенек в стыке, неровностей ва боковой грани);б - блок задания математической модели (системы алгебраических и дифференциальных уравнений) взаимодействияпути и исследуемого типа экипажа натребуемой скорости; 7 - блок задания априорной.информации (констант,коэффициентов, условий, допусков),Формул расчета 8 - блок решения алгебраичЕских и дифференциальных уран"нений и определения перемещений элементов системы экипаж-путь и их изменение во времени," 9 - блок определения рамных сил У,сил инерциииеобрессореыных масс 3, Зд, вертикальных нагрузок, передаваевеих нашейки колесных пар Р, Р , вертикальной Р и горизонтальной у сал отколеса на рельс, направляющего усилия колеса У, коэффициента устойч)ивости рельсошпальной решетки по. 5 61 перечному сдвигу К с , коэффици" ента безопасности по вползанию греб,ня колеса на рельс Ч динамической ширины колеи Зд.основных напряжений в кромках подошвы 6 и и головки 6 рельса, тенэора койтактных напряжений рельса с, продольных сил, обусловленных угоном пути, Г ; 10 - блок сравнения расчетных параметров Ку.о,с. ф 1до 1 т се 1 фр с допус ками; 11 - блок определения величин отступлений рассчитанных параметров 10мл.с.:1. дфол "ог, )о от допусков; 12 - блок-определения мест наличия Ътступлений и мест, где требуется устранить неисправности пути или ограничить скорость движения исследу- ц емого типа экипажа; 13 - блок определения предельно возможной скорости для, тех мест на пути, где имеются отступления рассчитанных параметров ч,я.с. 1 эд(фон от, Яо от допусков; 14 - блок регистрации и печати данных.На фиг. 2-4 приняты следующие обозначениярасстояние между крайними осями колесных пар;Ьр," - расстояния между осью передней колесной пары и осями позади лежащих .колесных пар;4 - шаг квантования по пути.На фиг. 5"8 приняты следукщие З 0 обозначения:- расстояние между крайней задней осью исследуемого экипажа и измерительной осью колесной пары путеизмерительного вагона, под кото рой измеряют параметры нагруженного продольного профиля (просадок) пути 1 л(я)по левой и правой рельсовым нитям, положения пути по уровню В модуль упругости подрельсовогоосйова ния Ил под левой и правой рельсовыми нитями;Ь з - расстояние между измерительной осью колесной пары и измерительными элементами, фиксирующими неровности рабочих поверхностей левогои правого рельсов Пл(в);- расстояние между измеритель 3ной осью колесной пары и измерительными элементами, посредством которых фиксируют положение в плане в ненагруженных точках по левому и правому рельсу Мл(п 1 : и ширину рельсовой колеиЗля реализации предлагаемого способа используется движущийся путе-иэмерительный вагон, который оборудован устройствами для измерения положения рельсовой колеи просадок каждой нагруженной рельсовой нити, полоаенкя нагруженного пути по.уровню, Е ширины рельсовой колеи, положения каждой релъссвой нити в плане в ненагруаенных точках, неровностей на рабочей поверхности релъсов: волно образного износа, впадин.эа закален 84 766ной зоной рельсовых концов, ступенекв стыках, пробуксовин, выбоин, неровностей на боковой грани, и модуляупругости подрельсового основания.Для измерения скорости перемещения и координаты прохождения путипутеизмерительный вагон снабжен соответствующими устройствами. Каждоеизмерительное устройство обеспечивает выдачу измеряемого параметра вниде электрического пропорционального сигнала. эНа путеиэмерителе смонтированаэлектронная вычислительная машина(ЭВМ) для реализации вычислительныхопераций.ЭВМ выполняет следующие вычисли"тельные операции:1) решение систем алгебраическихи дифференциальных ураьнений взаимо-,действия пути и исследуемого типаэкипажа на требуемой скорости движения с определением перемещений элементов системы экипаж-путь и их изменений во времени;2) вычисление рамных сил У силинерции необрессоренных масс каждогоколеса колесной пары 3, Зз, вертикальных нагрузок, передаваемых наобе шейки колесной пары Р, Р ) вер"тикальной Р и горизонтальной У силот колеса на рельс направляющегоусилия колеса 1 ; коэффициента устойчивости рельсошпальной решетки поперечному сдвигу Кскоэффициента безопасности по вползанию гребня колеса на рельс ) ; динамической ширины рельсовой колеи 1, основных напряжений в кромках подошвы Ои головки 00 рельса; тензора, контактны напряжений рельса ф; про" долъных сил, обусловленных уроном пути Р3) сравнение расчетных параметров Кс ,Ч, Ь,д,он,богЯо с допусками; 4) определение мест йаличия отступлений этих параметров от допусков и тем самы мест устранения неисправностей пути или ограничения скорости движения исследуемого типа экипажа; 5) определение предельновозможной скорости движения исследуемого типа .экипажа по условию: безопасности его движения по пути, имеющемунеисправности, в пределах контролируемого участка.указанные вычислительные операции осуществляют в реальном масштабе времени движения путеиэмерителя.Измерительные устройства имеют непосредственную связь со входами ЭВИ или через преобразовательные устройства, обеспечивающие сопряжение входов ЭВИ с измерительными уст- ройствами.ЭВМ снабжена устройствами ввода априорной информации, т.е. той, которая задается до начала расчетовнеобходимых при вычислении коэффициентов, констант, допусков, условийб 1847и т.п., Формул расчета математической модели взаимодействия пути и исследуемого типа экипажа. Вводными устройствами могут быть например пишущая машинка, телетайп, считыватель с перфокарт, лерфелент, магнитных лент, карт млм дисков, набор- Ь ное поле (для ввода информации в аналоговый процессор 1 и т.п.ЭВМ снабжена устройствами вывода информации: цифровой печатью, графопостроителем, регистраторои на бумаж ную или магнитную ленту, Давмые с ЭВМ поступают ва звуковую или световую индикацию.Выходными данными с ЭВМ,являютсявеличины расчетных параметров р Кд,д. Чф 1 ф,1 фОО 1 ОГ ф ЧО Увеличины отступлений от допусков по каждому из укаэанных расчетных параметров;- места наличия этих отступлений и места, где требуется устранить не-исправности пути или ограничить скорость движения заданного типа экипажа;- предельно дояустимые скорости движения исследуемого типа экипажа по условию безопасности его движения по пути, имеющему неисправности в пределах контролируемого участкаНа печать дополнительно выводят тип исследуемого экипажа и скорость его движения, для которой производился расчет. На регистрацию дополнительно выводят измеряемые параметры положения рельсовой колеи, неровности ва поверхности катания рельсов к модуль УпРУгости подрельсового основания.Указанные выходные данные являются результатом автоматической оценки состояния пути и отвечают на вопрос: соответствует ли состояние пути в 40 любоМ его сечении по протяженности контролируеиого участка безопасному движению исследуемого типа экипажа на заданной скорости, например, установленной для контролируемого участка;Кроме того, эти данные могут быть исходной информацией лри принятии решения о выдаче предупреждения на ограничение скорости движения исследуемого типа экипажа по состоянию пути . щ Эти данные наряду с даннымк об измеряемых параметрах могут также служить исходной информацией для планирования вша, объемов и места выполнения работ по устранению неисправностей пути 55 с делью приведения его в состояние, обеспечивающее безопасное и плавное движение обращакщмхся ло нему экипажей с установленной скоростью. Этмданные могут быть использованы дляоценки работ по текущему содержаниюпутя. Расчетные параметры наряду с аэиеряеиымк могут являться основной исходной информацией для анализа и прогнозирования развития неисправностей пути и причин, их вызывающих, 65 6 8И, наконец, расчетные параметры кпараметры, характернзукщие конструкцию пути и экипажа, могут быть использованы в исследовательских целях,например, для оценки новых конструкций пути и подвижного состава,Математическая модель взаимодействия пути и исследуемого типа экипажапредставляет собой систему дифференциальных уравнений, описывающих движение экипажа в вертикально-продольнойплоскости, в направлении поперечныхосей, а также поворота кузова к тележек относительно вертикальных и продольных осей,Эти уравнения, в зависимости отмоделирования вида движения элементовисследуемого экипажа в той или инойплоскости, связывают их линейные илиугловые перемещения, параметры обрессоренвых к необрессоренных элементовэкипажа (мх вес и массу, моментыинерции, величины жесткости иадбуксового подвешивания, величины демп-фирования, расстояние между кругамикатания, конусность бандажей и радиусколеса, расстояния между буксовымирессорами, устроиствами демпфирования, базу тележки к кузова, возвыше"вие центра тяжести вадрессорногостроения и обрессоренных масс тележ"ки), параметры пути (его инерционные, упругие и диссипативные свойства), параметры рельсовой колеи (ширину колеи, положение пути в продольном проФиле, в плане и ло уровню),неровности рабочей поверхности катания рельсов (волнообразный износ,пробуксовины, выбоины, ступеньки встыКах, неровности боковой поверхности) .решением системы дифференциальныхуравнений при заданных начальныхусловиях, известных параметров исследуемого экипажа и контролируемогопути являются колебания подпрыгивания, галопирования, относа, боковойкачки и влияния экипажа, а такжеперемещений пути.Связь параметров, входящих всистему дифференциальных уравненийдвижения исследуемого экипажа, и порядок нх решения (выполнения вычислительных операций задают программныи(для циФрового процессора ЭВМ) млмсхемным путем (для аналогового процессора ЭВИ) .Учет скорости движения экипажа,для которой рассчитывают колебанияэлементов экипажа к пути, осуществляется соответствующими коэффициентами при членах, входящих в системудиФференциальных уравнений движенияэкипажа. Для членов уравнений совторой производной коэффициент равенотношению квадрата скорости, для которой вычисляются колебания элементов экипажа и пути, к квадрату ско618476 рости, при которой были выполнены измерения путеизмерительным вагоном.Для членов уравнений с первой производной коэффициент равен отношению этих скоростей.Для автоматизации решения системы дифференциальных уравнений заранее, т.е. до начала поездок, вводят априорные данные об исследуемом типе экипажа и пути контролируемого участка.К априорной информации об экипа- О же относятся: вес и масса обрессоренных и необрессоренных элементов, моменты инерции обрессоренных масс тележки и кузова, поперечная,продоль- ная, вертикальная жесткость надбук сового подвешивания и гасителей колебаний, вертикальное и горизонтальное демпфирование надбуксового и кузовного подвешивания, расстояние между кругами катания,конусность бан- З) дажей и радиус колеса, расстояния между буксовыми рессорами и устройствами демпфирования, база тележки и кузова, возвыдение центра тяжести надрессорного строения и обресГоренных 25 масс тележки.К априорной информации о пути относятся данные о его инерционных, упругих и диссипативных свойствах,Заранее задают скорость движения исследуемого типа экипажа, для которой выполняетса расчет его взаимодействия с путем. При эксплуатации за такую скорость следует принимать скорость, установленную для контролируемого участка.35Переменными параметрами, которые вводят в систему расчета в процессе движения путеизмерительного вагона, являются: скорость его движения, вертикальная траектория центра каждоО го колеса исследуемого экипажа, ширина рельсовой колеи, положение пути по уровню и в плане, неровности на рабочей поверхности. катания рельсов (волнообразный износ, пробуксовины, 4 выбоины, ступеньки в стыках, неровности на боковой грани), модуль упругости подрельсового основания.Вертикальные траектории центров колес зависят от конфигурации щ неровностей пути в вертикальной паоскости и с достаточной для практики точностью повторяют их. Измерив ординаты этих неровностей, можно получать вертикальную траекторию центра колеса исследуемого типа экипажа.Измерение неровностей пути в вертикальной плоскости можно осущест" влять различнюш известными способами и устройствами. Такими устройст"вами, например, являются устройствадля измерения просадок пути на короткой базе базе ходовой тележки), иа длинной базе базе вагона) или устройства, ироввводящие измерение неровностей от абсолютной базы от 1 Осчета (например,.создаваемой гироскопом). Известны устройства, позволяющие измерять ускорение вертикального перемещения буксового колеса путеиэмерительного вагона по неров" ности и путем двойного интегрирования величины ускорения получать траекторию движения буксового узла колеса или даже центра колеса при учете соответствующим коэффициентом расположения буксового узла по отноше"нию к его центру.Для определения положения пути в плане, т.е. в горизонтальной плоскости, известны ус .ройства измерения стрел изгиба или устройства, при помощи которых фиксируется угол, обра зованный осью ходовой тележки и рамой вагона. Известны устройства, позволяющие определять кривизну пути посредством вычисления отношения горизонтального ускорения буксы к квадрату скорости движения вагона.Согласно изобретению более целесоОбразным является изМерение Просадок пути в вертикальной плоскости и неровностей пути в плане от абсолют ной базы отсчета. В случае применения измерительных устройств с короткими базами, особенно когда базы измерения меньше длин неровностей, необходимо данные измерения приводить к абсолютной базе отсчета.Измерения ширины рельсовой колеи и положение, пути по уровню выполняются известными устройствами, которыми снабжаются путеиэмерительные вагоны. Измерение скорости. движения путеизмерителя осуществляется также известными устройствами, например, посредством тахогенератора. Измерения геометрических неровностей на рабочей поверхности рельса, а также модуля упругости подрельсового основаниявыполняются соответствукщими устройствами, смонтированными на путеизме рителе.Ввод измеряемыхЪараметров от устройств путеиэмерителя в ЭВИ осуществляют через интервалы времени, которые необходиьн для выполнения всех вычислительных операций, связанных с решением алгебраических и дифференциальных уравнений для одного положения исследуемого экипажа на пути.Так, например, если исследуеиюй экипаж занимает положение на пути согласно фиг, 2, при котором в систему расчета вводят вертикальныееровности 9.н, 2 ,2,22,то к моменту ввода этих неровностей устройство путеизмерителъного вагона должно зафиксировать ординату неровности 1) и запомнить с помощью соответствую 22щего устройства ЭВИ ординаты )нф 12ф)2,зафиксированные в предыдущие мо менты измерения, То же самое можно сказать о.горизонтальных неровнос16476 ЦфА: МЬ,+ (В+Э,ИЦЬ-М)3 (рй)Ьф-ч)+,63Р,Ма;С Ь Нр-)1 РММа)Ьф-ЮфЧ 1 В этих выражениях следую- фщие обозначения:Р -вертикальная нагрузка, передаваемая иа шейку колесной пары состороны набегакцего на рельс 6 колеса;Р .- вертикальная нагрузкдругую шейку той же колесной па1 и% - соответственно радиусшейки колесной пары и колеса;6 в . расстояние от точки кта гребня колеса с рельсом до ккатания другого колеса 2бф 1 цЧ - коэФфициент тренияжения гребня по рельсуугол между образующейПоверхности гребия и горизонтальплоскостью;ц,б 2- расстояния, от точки кта гребня колеса с рельсом соотвственно до сил Р и Рз,. 3. - вертикальная сила инеколеса, Набегакщего на рельс;З 2 вертикальная сила инедругого колеса той же колесной и- горизонтальное ускореНабегающей колесной пары 1Й - вес колесной пары;ф, в . ускорение силы тяжестЪ - рамная сила.Велйчины Р, Р, З,Эиявляпеременными для каждого моментажения исследуемого типа экипажа.Величины г, Я, В, М,1) Ьфд7сятся к.априорной информацииВеличины Р и Р определяютсяоснове решения дифференциальныхуравнений, описывакщих колебанияследуемого экипажа в вертикально:,дольной плоскости.Величины 42 и 1 могутопрляться либо на основе решения диренциальных уравнений, характерищих взаимодействие необрессоренмасс исследуемого экипажа с рельлибо по известным формулам,Динамическую ширину рельсоволеи , вызванную боковым отжат приняты а 22 эннк"з Знковностях п ил ных н а на 25, Р:р+рр +25ры;Р нпл ннк з ннкВ этих формулах вероятность влияния сил, вызванных непрерывной иизолированной неровностями на колесе,оценивается средними квадратическимиотклонениями 3 иинк Коэффициентами К 2 и К соответственно учитывается удельйый вес колес, имеющих изолированные и непрерывные не-ровности. Величины коэффициентов Кйи К определяются на основе промеровколес исследуемых типов экипажей. Онизадаются заранее.Величины средних квадратическихотклонений Знн и З определяют4 О по известным Формулам; Они являютсяаприорной инФормацией:Величины Р и Р или Р определяют расчетным путем прндвйжениипутеизмерителя, а Р - задают.845Боковое давление У колеса на рельси направляющее усилие колеса 1 оп)ределяют посредством решения дифференциальных уравнений поперечных колебаний исследуемого экипажа.50Основные напряжения, т.е. напрян 9 жения, вызванные изгибом и.кручениемрельса, в кромках подошвы бо и на головке (вычисляют по рассчитан- .ным вертикальным давлениям колес ЯР, испередаваемым рельсам, с учетом рас про стояния х, от местонахождения колеса ходовой тележки исследуемого экипажа до сечения, в котором определяФфе- ются (он, ог а также по данным, хазою рактеризующим конструкцию контроли-руемого пути и его элементов. К их сом, числу относятся коэффициент относи"тельной жесткости пути и рельса К, й ко" момент сопротивления рельса Ч, модуль ием 65 упругости подрельсового основания О. К 13 ка от оси рельс является постоянной для исследуемого типа экипажа и принимается равной общему весу экипажа, деленному на число его колес. Стати" ческая нагрузка является априорной инФормацией,Коэффициент безопасности по впол занию гребня колеса на рельс вычисляют по известной Формуле; Ч + -6 б14рельса при движении исследуемого типаэкипажа на заданной скорости, определяют на основе решения дифференциальных уравнений поперечных колебанийисследуемого экипажа,Вертикальная сила, передаваемаяот колеса исследуемого типа экипажарельсу, определяется как совокупность вертикальных динамических сил,возникающих при движении экипажа, истатической нагрузки Ре.30 В .совокупность вертикальных динамических сил входят силы, вызванныеколебанием исследуемого экипажа нарессорах (Р ), длинными (Рнд) неровностями пути, силы инерции йеобрессо 15 ренных масс, вызванных изолированнымиплавными (Р) или непрерывными(Рннн ) неровностями на колесе.Вертикальную силу, передаваемую отколеса рельсу, можно. определить поформуле:- при коротких неровностях пути618415Информация о величинах ЕР а модуле упругости О является текущей,а о величинах Х,;,Ф, - априорной. Величина К определяется расчетным путем.Посколъку величины 3 Ч, Ю, Ц зависят от конкретной конструкции верхне- рго строения пути, то все разновидности этих конструкций наконтролируемом участке пути задаются, Величина % задается с учетом вертикаль ного износа релъса. ВКонтактов напряжения фр определяют в прямых участках, исходя из данных о действии динамических вертикальных сил, приложенных к рельсу, и вызванных короткими неровностями на рель се, Р, а в кривых участках, исходяиэ данных о действии направляющихусилий колес 1Укаэанные денные составляют текуцую информацию, Для расчета величин 30ариспользуется также априорная информация,Операция сравнения основана налогика-арифметическом анализе величин рассчитанных параметров с, заданными допусками.Сравнению подлежат- коэффициент устойчивости рельсошпальной решетки поперечному сдвигу Ку ос30Кмс,с К,ос, )- коэффициент безопасности повполэанию гребня колеса на рельсг) (;- динамическая ширина рельсовойколеи5 1 Б,- основные напряжения в кромкахподошвы и головки релъса 40-аконтактные напряженкя в рельсахМ.1Допуски 1,у1, бьак 3,16 ро 3,16 р 3,1 ф ) являются априорной информацией. Последнее также относится и к коэффици" енту безопасности г(, В принятых обозначениях б,е является предельной величиной шмрййы колеи.В резулътате операции сравнения вычисляют величины отступлений от принятых допусков по каждому сравни ф ваемому параметру. Величина отступле нмя представляет собой разность фактической (рассчитанной) к допустимой велмчян.Поскольку в каждом расчетном се-чекам аута осуществляется привязка к его протяженности посредством датчика пройденного пути, то координаты месторасполааенкя отступлений сравааваемщ параметров от допусков за 76 16поминают, Координаты месторасположе" кия отступлений характеризуют места, где требуется устранить неисправности пути или ограничить скорость дви-. жения исследуемого типа экипажа посравнению с заданной для расчета.Операция определения предельно возможной скорости движения исследуемого типа экипажа выполняется для тех мест на пути, где имеются отступления рассчитанных параметров К 1 Вя 6 ро 1 фрг. о)о от допусков прй наличии неисправностей пути.Выполнение операции осуществляется путем вычислений. Алгоритмы этих вычислений могут быть различными. Назовем два из них. Согласно первому варианту выполняют расчеты, как это было указано выше, для различных заданных скоростей движения исследуемого типа экипажа и сравнивают полученные величины расчетных параметров с допустимыми. Выбирают ту скорость движения, которая имеет наименьшее отклонение от установленной для контролируемого участка и прн которой величины расчетных параметров укладываются в допуски.Во втором случае математические зависимости по определению парамет- Ров,) у. с, Ч, Ьд, (7 р, бр, фр дополняют ограничениями, выРажающими допуски на эти параметры. Смстему урав" нений с заданными ограничениями решают совместно относительно искомой скорости движения. Прн этом можно" задать критерий оптимальности, например характеризующий минимальное уклонение от скорости, установленной для контролируемого участка пути.Способ оценки состояния пути заключается в следующем, В какой-то момент времени т, устройства измерения параметров пути путеиэмерительного вагона находятся в точках с координатами пути (фиг, 3)1,1+и 1 + -Д-, факт нахождения устройств измерения над указанными координатами фиксируется датчиком пути, который подает команду на автоматическое измерение параметров положения рельсовой колен: просадок нагруженной левой и правой рельсовых нитей )а, положение пути по уровню 9, положение пути в плане каждой ненагруженной релъсовой нити з 1 и ширины рельсовой колеи 8; йараметров неровности рабочей поверхности каждого рельса - волнообразного износа, про" буксовин, выбоин, ступенек в стыках,неровностей на боковой гравию В(ер модуля упругости подрельсовогд осно анмя ИдВ этот же момент времени по команде от датчика пути измеряется посуедством соответствующего датчика;фактическая скорость Чр. Значения каждого мэ измеряемых параметров представляются в виде пропорцмональ17 618476 18 ного электрического сигнала. Измеренные данные в точкепоступают непосредственно на входы ЭВМ или через преобразовательные устройства, обеспечивающие сопряжение вводов ЭВМ с измерительными устройствами. Одновременно по команде от датчика пути эти 5 данные поступают в специальную память ЭВМ с целью хранения для последующих циклов оценки. состояния пути.По команде от датчика пути из памяти ЭВМ вызываются значения Плс),Улд, 10 и 8, ранее измеренные в точке , а также все ранее измеренные параметры: лспо "(лю) ф Улсе 1 флсп)5 в точках Значения этих параметров постугают в процессоры ЭВМ. 20По этой же команде от датчика пути с устройств ввода в ЭВМ поступаетаприорная информация. Объем и номенклатура априорной информации определяются типом исследуемого экипажа итипом конструкции пути оцениваемого фучастка. Априорная информация задается до начала текущего цикла оценки,Математическая модель взаимодействияисследуемого типа экипажа и пути назаданной скорости движения задаетсядо начала всех циклов оценки, т.е.до начала контрольной поездки путеизмерителя.После ввода всех исходных данных посредством ЭВМ решают систему 35алгебраических и дифференциальныхуравнений, связывающих эти данные,и определяют перемещения элементовсистемы экипаж-путь, напряжения вэлементах пути и их изменения во вре мени,Путем вычислений определяют также рамные силы, передаваемые каждой колесной парой раме тележки исследуемого экипажа, силы инерции каждой колесной пары по левому и правому. колесу З,с, Л, вертикальные нагрузки, передаваемые на шейки каждойколесной пары Р, Р , вертикальные Ри горизонтальные У силы, передаваемые рельсу от каждого колеса, а также 50направт(яющие усилия каждого колеса У На основе этих данных затем определяют коэффициент устойчивости рельсошпальной решетки поперечному сдвигу Кпод каждой колесной парой, коэффициент безопасности по вползанию гребня колеса на рельс ), динамическую ширину рельсовой нити бдпод каждой колесной парой, основнйенапряжения в кромках подошвы О;, и головки 6 ее рельса под каждым коле сом, тенэор контактных напряжений с)о под каждым колесом, продольные силы, обусловленные угоном пути, Г.Затем расчетные параметры Кя Ч.Я,Фр,6 юс сравнивают с дойус-ф 65 ками и определяют величины отступле,ний от допусков. Эти операции выполняют также посредством ЭВМ. Те места,где обнаружились отступления от допусков, фиксируются ЭВМ, Места наличия отступлений указывают на то,что здесь требуется устранить неисправности пути или ограничить скорость движения поездов, После этогопосредством ЭВМ определяют предельно возможную скорость для тех местна пути, где имеются вышеуказанныеотступленияЕсли расчетные параметрынаходятся в пределах допусков, тооперация по определению предельновозможной скорости не выполняется..о.с,)од о,0, величинах отступлений их от допусков, предельно возможной скорости, а также данные об .измеряемых параметрах положения рельсовой колеи, неровностейна рабочей поверхности рельсов и модуле упругости подрельсового основания вьщаают на печать и регистрацию с привязкой к протяженности пути. Иа .этом один цикл оценки состояния пути заканчивается. При наезде измерительной колесной пары в момент времени + на точку пути с координатой 1+с начинается второй цикл оценки состояния пути. Иа втором цикле координатами измеряемых параметров являются 1 1, (+ - +1, + -ф+ (Фиг.4), В расчетную схему их информационного поля (+1) - :(1- -Д-+вводят измеряемые параметрй с ксординатами 1+ 1 в "ф +( - в "с+сф дСйСдР (фиг. 2) и затем начинают вычислительные операции.При наезде на,точку с координатой 1+2 начинается третий цикл и т.д. Формула изобретения Способ оценки состояния железнодорожного пути с использованием электронной вычислительной машины (ЭВМ) и измерительных устройств, смонтированных в путеизмерительном вагоне, заключающийся в том, что в процессе движения вагона при определенной скорости измеряют положение рельсовой колеи: просадки рельсовых нитей, положение пути по уровню и в плане, ширину рельсовой колеи, электрические сигналы, пропорциональные величинам измеряемых параметров, подают на ЭВМ., предварительно в ЭВМ вводят допуски по каждому параметру, посредством ЭВМ сравнивают величины каждого измеряемого параметра с д 1 устимыми, определяют отступления измеренных величин от допусков и затем для заданной длины контролируемого участка пути подсчитывают их количество, о та и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения более достоверных