Разработка и исследование инерциальной системы мониторинга рельсового пути тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.03, кандидат наук Шалымов, Роман Вадимович

• Шалымов, Роман Вадимович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Шалымов, Роман Вадимович

Оглавление

Обозначения и сокращения

Введение

Глава 1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ

1.1 Параметры рельсового пути и методы их измерения

1.2 Средства контроля состояния рельсового пути

1.3 Конструкционная и алгоритмическая основа инерциальной системы мониторинга рельсового пути

1.4 Выводы по главе 1

Глава 2 ВЫРАБОТКА ТРЕБОВАНИЙ К БЕСПЛАТФОРМЕННОЙ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ В ЗАДАЧАХ ДИАГНОСТИКИ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ

2.1 Постановка задачи

2.2. Математическая модель колебательного движения элементов вагона

2.3. Применение математической модели вагона для выработки требований к бесплатформенной инерциальной навигационной системе

Глава 3 НАВИГАЦИЯ НА РЕЛЬСОВОМ ПУТИ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТЫКОВ В КАЧЕСТВЕ НАВИГАЦИОННЫХ ОТМЕТЧИКОВ

3.1 Положение рельсового пути в плане, особенности навигации на рельсовом пути

3.2 Учет влияния горизонтальных неровностей на процесс измерения параметров рельсового пути

3.3 Использование датчиков микромеханических в задаче коррекции одометра

3.4 Выводы по главе 3

Глава 4 МЕТОД ДИАГНОСТИКИ НЕРОВНОСТЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ РЕЛЬСОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

4.1 Анализ недостатков существующих методов

4.2 Алгоритм оценки дефектов поверхностей катания рельсовых нитей и колес тележки

4.3 Экспериментальные исследования

4.4 Выводы по главе 4

Заключение

Список литературы

Обозначения и сокращения

БИНС - бесплатформенная инерциальная навигационная система

Б-Т - датчик букса-тележка

ДЛП - датчик линейных перемещений

ДММ - датчик микромеханический

ЖП - железнодорожный путь

ИНС - инерциальная навигационная система

ИСМ РП - инерциальная система мониторинга рельсового пути

К - кузов

КП - колесная пара

МИСД РП - малогабаритная инерциальная навигационная система диагностики

рельсового пути

ММА - микромеханический акселерометр

МНК - метод наименьших квадратов

НО - навигационный отметчик

ПА СНС - приемная аппаратура спутниковых навигационных систем

ПВ - путеизмерительный вагон

РК - рельсовая колея

РП - рельсовый путь

СНС - спутниковая навигационная система

ССКО - "скользящее" среднеквадратическое отклонение

Т - тележка

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование инерциальной системы мониторинга рельсового пути»

Введение

Актуальность темы. Значительная часть грузо- и пассажиро- перевозок в нашей стране приходится на долю РЖД. С использованием железнодорожного транспорта перевозятся разные классы грузов, в том числе и повышенной опасности (взрывоопасные, ядовитые, радиоактивные вещества). Поэтому катастрофы на железной дороге всегда имеют серьезные последствия. Основной причиной возникновения аварий на железнодорожном транспорте являются несвоевременные обнаружение и устранение неисправности путей.

Научные исследования по созданию новых диагностических средств состояния железнодорожного пути остаются чрезвычайно актуальными. Объясняется это, в первую очередь, постоянным ростом грузоперевозок, что приводит к необходимости увеличения скоростей движения и, как следствие, к повышению рисков возникновения и развития дефектов. В результате на ряде дорог, например, на Транссибирской магистрали, возникают ситуации, когда плотность движения транспортных потоков настолько высока, что затруднительным становится даже выполнение плановых промеров с использованием путеизмерительных вагонов и иных автоматизированных средств.

Для обеспечения требуемого уровня безопасности движения, согласно нормативным документам, в случае обнаружения отклонений (дефектов) геометрии пути от его проектного состояния, до их устранения накладываются ограничения на скорость движения железнодорожных составов (в зависимости от категории -120; 100; 70, 40 км/ч, вплоть до закрытия участка пути [1]), что, безусловно, негативно сказывается на экономических показателях перевозок.

В результате получается замкнутый круг - диагностированный на начальном этапе дефект предполагал бы несущественное снижение скорости движения, однако до момента его обнаружения, в результате многократного прохождения ж.д. составов, он развивается и к моменту контрольного проезда ПВ достигает критических значений. Поэтому представляется актуальной разработка автономной системы диагностики рельсового пути, отличающейся невысокой стоимостью и малыми габаритами, для оборудования регулярно курсирующих вагонов. Подобный

подход обеспечит возможность систематической диагностики пути на высоких скоростях движения, позволит прогнозировать развитие дефектов поверхности катания и выдавать информацию об их точном местоположении оператору, оценивать отклонения от норм содержания рельсового пути, а также судить об эффективности проведенных ремонтных работ.

Целью работы является разработка и исследование инерциальной системы мониторинга рельсового пути, предназначенной для оснащения регулярно курсирующих железнодорожных составов.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1. Анализ методов и средств диагностики рельсового пути;

2. Разработка конструкционной и алгоритмической основы инерциальной системы мониторинга рельсового пути;

3. Математическое описание динамического взаимодействия вагона и рельсового пути, предъявление требований к бесплатформенной инерциальной навигационной системе (БИНС);

4. Разработка алгоритма приведения результатов многократных проездов инерциальной системы мониторинга рельсового пути к путевой системе координат;

5. Разработка инерциального метода диагностики рельсового пути, учитывающего состояние поверхностей катания колес вагона;

6. Проведение экспериментальных исследований инерциальной системы мониторинга рельсового пути.

Методы исследований.

Решение поставленных задач основано на использовании основных положений теории интегрированных навигационных систем, теоретической и аналитической механики, теории колебаний, векторной и матричной алгебры, методах численного интегрирования, математического и имитационного моделирования, теории статистической обработки и регрессионного анализа. На защиту выносятся:

1. Применение регрессионного анализа при обработке показаний инерциаль-ной системы в процессе многократных проездов по контролируемому участку пути, позволяет оценивать тенденции развития дефектов рельсового пути;

2. Привлечение информации от микромеханических модулей, установленных на буксах колесных пар, в качестве внешних возмущений в математической модели колебательного движения элементов вагона, дает возможность предъявить требования к БИНС, установленной на раме тележки;

3. Навигация на рельсовом пути, с использованием стыков в качестве навигационных отметчиков, позволяет снизить погрешности в определении местоположения дефектов рельсового пути;

4. Использование микромеханических модулей, установленных на буксах колесных пар, дает возможность осуществлять совместную автоматическую диагностику состояния поверхностей катания рельсов и колес измерительной тележки.

В процессе проведения исследований получены новые научные результаты:

• Разработан алгоритм регрессионной обработки показаний инерциальной системы, позволяющий прогнозировать развитие дефектов и осуществлять оценку проведенных ремонтных работ на рельсовом пути;

• Предложено математическое описание колебательного движения элементов конструкции вагона, предполагающее использование в качестве внешних воздействий информации, полученной от микромеханических модулей, установленных на буксах колесных пар ходовой тележки вагона;

• Разработан алгоритм, позволяющий, благодаря использованию стыков в качестве навигационных отметчиков, осуществлять совместную обработку данных, полученных в результате нескольких экспериментальных проездов по одному и тому же участку рельсового пути;

• Развит инерциальный метод диагностики неровностей рельсового пути, предложенный в диссертационной работе Подгорной Л. Н. [2], благодаря учету состояния поверхности катания колес вагона и размеров пятна контакта системы колесо-рельс.

Практическая ценность работы:

• Разработан и реализован алгоритм регрессионной обработки показаний микромеханических датчиков, позволяющий прогнозировать развитие дефектов и осуществлять оценку проведенных ремонтных работ на рельсовом пути;

• Разработана и апробирована математическая модель колебательного движения элементов вагона, позволяющая предъявить требования к БИНС, установленной на тележке вагона (полоса пропускания должна составлять не менее 25 Гц для гироскопов и не менее 800 Гц для акселерометров);

• Разработан и реализован метод навигации на рельсовом пути, с использованием стыков в качестве навигационных отметчиков, позволяющий снизить погрешности в определении местоположения дефектов рельсового пути с величины порядка 1м/км (погрешность датчика пути) до 1 - 6 см для скоростей движения 40 - 200 км/ч;

• Разработан и реализован метод диагностики неровностей рельсового пути, с учетом состояния поверхности катания колес вагона и размеров пятна контакта системы колесо-рельс, позволяющий снизить вероятность ошибок второго рода на 10 %, а также, благодаря самокалибровке одометра, повысить точность измерения пройденной дистанции.

Реализация и внедрение результатов работы:

Тема диссертационной работы тесно связана с работами по созданию малогабаритной инерциальной системы диагностики рельсового пути (МИСД РП-М, ОАО «Радиоавионика») и блока интеграции данных БИ-1.0 (ЗАО «Фирма ТВЕМА»).

Апробация:

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- Международная научно-практическая конференция «XXXIX НЕДЕЛЯ НАУКИ СПбГПУ» (2010) , Санкт-Петербург, Россия.

- Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), (2010-2014) , Санкт-Петербург, Россия.

-Всероссийская научно-техническая конференция молодых ученых «Навигация и управление движением» (2010-2014), Санкт-Петербург, Россия. -Первая международная научно-практическая конференция «Интеллектуальные системы на транспорте» (2011), Санкт-Петербург, Россия.

- XVIII и XXI Санкт-Петербургские международные конференции по интегрированным навигационным системам (2011, 2014), Санкт-Петербург, Россия.

- XXVIII конференция памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов H.H. Острякова (2012), Санкт-Петербург, Россия.

- Заседание объединенного ученого совета ОАО «РЖД» (2012), Москва, Россия.

-Международная конференция «Inertial Sensors and Systems» (2012, 2014), Карлсруэ, Германия.

- Международная конференция «Sensor Data Fusion: Trends, Solutions, Applications» (2014), Бонн, Германия.

Глава 1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ

РЕЛЬСОВОГО ПУТИ 1.1 Параметры рельсового пути и методы их измерения

Железнодорожный путь (ЖП) - сложный комплекс линейных и сосредоточенных инженерных сооружений и обустройств, расположенных в полосе отвода, образующих дорогу с направляющей рельсовой колеёй; предназначен для бесперебойного круглогодичного движения подвижного состава. ЖП состоит из верхнего строения пути, земляного полотна с укрепительными устройствами и сооружениями, водоотводными и регуляционными сооружениями, а также искусственных сооружений, специальных защитных устройств на полосе отвода.

Верхнее строение пути состоит из рельсошпальной решетки, образованной рельсами, соединенными между собой стыковыми накладками, а со шпалами — промежуточными скреплениями, заглубленными в балластный слой, который вне искусственных сооружений опирается на основную площадку земляного полотна.

Расстояние между рабочими кантами рельсов зависит от соответствующих размеров колесных пар и колеблется в значительных пределах (от 500 до 1676 мм). Тип верхнего строения пути в значительной мере определяется линейной плотностью укладываемых рельсов, а также зависит от густоты движения (грузонапряженности), осевых нагрузок, скоростей движения. Конструкция строения пути может быть звеньевой с рельсами длиной обычно до 60 м (на отечественных железных дорогах - 25 м) и бесстыковой, уложенной сварными плетями длиной до 1500-2500 м [3].

Нормативы и технические требования по сооружению верхнего строения железнодорожного пути жестко регламентированы. В частности для самой распространенной в России ширины колеи 1520 мм, они установлены «Инструкцией по устройству верхнего строения железнодорожного пути» (ВСН 94-77 [4]).

Параметры, подлежащие контролю при сооружении и эксплуатации рельсового пути (РП), весьма разнообразны: контролируется геометрия рельсовой колеи (РК), внутренние дефекты рельсов, состояние балластного слоя и земляного полотна, а также объектов путевой инфраструктуры. Параметры РП, характеризую-

щие его геометрию можно разделить на две группы: собственно, геометрические параметры РК и дефекты поверхности катания рельсов.

Геометрическими параметрами рельсовой колеи являются положения рельсовых нитей в профиле, плане, по уровню и по расстоянию между ними [1].

Ширина колеи определяется по расстоянию между боковыми гранями рельсов на глубине 13 мм ниже поверхности катания и оценивается по величине отклонения от номинального размера ширины колеи (таблица 1.1) [5].

Измерение ширины колеи осуществляется либо контактным (расстояние между специальными роликами), либо оптическим методом (расстояние между отсканированными профилями левого и правого рельса).

Таблица 1.1

Положение пути в плане Номинальные размеры ширины колеи, мм

Колея 1520 мм

Прямые и кривые радиусом 350 м и более 1520

Кривые радиусом от 349 м до 300 м 1530

Кривые радиусом 299 ми менее 1535

Колея 1524 мм

Прямые и кривые радиусом более 650 м 1524

Кривые радиусом от 649 м до 450 м 1530

Кривые радиусом от 449 м до 350 м 1535

Кривые радиусом 349 м и менее 1540

При этом следует отметить, что отклонения в ширине колеи (шаблона) на прямых и кривых участках пути при сдаче в эксплуатацию всех линий на деревянных или железобетонных шпалах не должны превышать по уширению 4 мм и по сужению 3 мм.

Просадки рельсовых нитей характеризуют неровности рельсовых нитей в продольной плоскости длиной от 2 до 6 м. Определяются с помощью датчиков линейных перемещений (ДЛП) по каждой рельсовой нити по разности вертикальных перемещений ходовых колес относительно кузова вагона. Просадки рельсовых нитей также могут быть получены с использованием инерциальных датчиков: микромеханические модули, содержащие акселерометры и гироскопы и установ-

ленные на буксах колесных пар ходовых колес вагона, позволяют построить траекторию движения колес вагона, а значит, и измерить пространственное положение рельсов [2].

Взаимное положение рельсовых нитей по уровню определяется с помощью инерциальной навигационной системы (ИНС) по наклону кузова вагона к плоскости горизонта и двух ДЛП, определяющих наклон цилиндрической колесной пары относительно кузова вагона в поперечной плоскости. Отклонения в уровне расположения рельсовых нитей от установленных норм как на кривых, так и на прямых участках пути допускается не более чем 4 мм.

Перекосы на базе ходовой тележки (короткие) пропорциональны углу между осями 3-й и 4-й (по ходу движения) колесных пар в вертикальной поперечной плоскости. Характеризуют короткие неровности длиной до 5 м, вызывающие непараллельность колесных пар тележки. Определяется с помощью четырех ДЛП, установленных на некотловой тележке.

Уклон продольного профиля определяется на базе кузова с помощью ИНС, измеряющей наклон кузова к горизонту в продольной плоскости, и ДЛП, установленных на 2-й и 4-й осях и измеряющих угол галопирования кузова.

Кривизна пути в плане определяется по изменению угла поворота скользящей вдоль пути хорды длиной равной базе вагона (17 м) в горизонтальной плоскости. Угол поворота определяется по курсовому углу (азимуту продольной оси кузова), измеряемому ИНС, с учетом виляния кузова [6].

Длинные неровности пути в профиле и плане, в соответствии с [3], это - отклонения от низкочастотной плавной огибающей осевой линии пути в профиле и плане, рассчитанной как текущее среднее значение паспортного положения, усредненное на интервале Ь. Инфранизкие частоты, соответствующие неровностям длиннее заданного диапазона отфильтровываются:

• для участков пути со скоростями движения до 120 км/ч длинные неровности (более 50 м), как правило, не учитываются;

• для скоростей 140 - 160 км/ч учитываются и оцениваются неровности в

плане и профиле длиной до 100 м;

• для скоростей 160 - 200 км/ч учитываются и оцениваются неровности в плане и профиле длиной до 150 м;

• для скоростей 200 - 250 км/ч учитываются и оцениваются неровности в плане и профиле длиной до 200 м.

Для скоростного и высокоскоростного движения поездов должны быть ограничены величины неровностей длиной от 40 до 200 м, т.к. они существенно влияют на динамику поезда и комфорт пассажиров [3].

Также следует отметить, что для получения обобщенного количественного показателя, характеризующего состояние геометрии рельсовой колеи на заданных отрезках пути (пикетах, километрах, перегонах) по всей совокупности имеющихся на отрезке неровностей используются статистические характеристики геометрических параметров пути. Они рассчитываются по результатам измерения просадок, плавных отклонений уровня и перекосов.

Статистическими характеристиками отрезка пути являются:

• среднеквадратические отклонения указанных параметров, вычисляемые на отрезке пути длиной 100 метров с последовательной сдвижкой на 20 метров — "скользящие" среднеквадратические отклонения (ССКО);

• средние значения ССКО (MJ), вычисляемые на отрезке заданной длины (пикете, километре или перегоне).

Величина Mj является статистическим показателем качества состояния отрезка пути по соответствующему параметру. По величинам Md рассчитываются коэффициенты качества пути (Со) на заданных отрезках и условные расчетные скорости движения, соответствующие этому качеству пути [6].

Состояние элементов пути характеризуется величинами бокового износа, стыковых зазоров, смещением рельсов относительно шпал, неровностями на поверхности катания рельсов [3].

Все дефекты рельсов в зависимости от их вида, места расположения, причин происхождения классифицированы и имеют свой трехзначный код (см. таблицу 1.2). Основными видами повреждений, деформаций и дефектов рельсов являются: трещины, отслоения, выкрашивания, смятия, истирания, наплывы, коррозия ме-

талла, механические повреждения рельсов в виде изгибов, пробуксовин, выкола подошвы, головки, внутренние усталостные дефекты, в металле рельса и т.д.

Таблица 1.2

Наименование дефекта и основная причина его появления Расположение дефекта по длине рельсов Кодовое обозначение Схематическое изображение дефекта

Отслоение и выкрашивание металла на поверхности катания головки -волосовин, закатов и т.п. В стыке вне стыка 10.1 10.2

Пробоксовка рельсов колесами локомотивов В любом месте 14

Отслоение и выкрашивание металла на поверхности катания в закаленном слое головки (при отсутствии наплавки) В стыке вне стыка 17.1 17.2

Выкрашивание наплавленного слоя на поверхности катания головки рельса В любом месте 18

Волнообразная деформация головки рельса По всей длине 40

Смятие и вертикальный износ головки из-за недостаточной прочности металла В стыке вне стыка 41.1 41.2

Смятие головки из-за неравномерности механических свойств металла в месте сварного стыка В месте контактной стыковой сварки 46.3

Наименование дефекта и основная причина его появления Расположение дефекта по длине рельсов Кодовое обозначение Схематическое изображение дефекта

Смятие головки в виде седловины в зоне болтового стыка В стыке 47.1

Короткие волнообразные неровности (3-12 см) на головке рельсов (рифли) По всей длине 49

В зависимости от деформации или повреждения рельсы подразделяются на остродефектные, могущие изломаться или разрушиться под поездом и поэтому подлежащие немедленной замене, и дефектные, служебные свойства которых ниже нормативного уровня, но еще обеспечивают безопасный пропуск поездов с установленными или ограниченными скоростями [7; 8].

В соответствии с [4], величина вертикального и горизонтального износа рельсов определяется измерительным инструментом как разность размеров нового и старогодного рельса. Вертикальный износ измеряется по оси симметрии рельса, горизонтальный износ - на уровне 13 мм ниже фактической верхней поверхности рельса. Местные деформации в виде седловин, смятий, забоин и искривлений определяются измерением просвета между рельсом и линейкой длиной 1 м, укладываемой на рельс. Волнообразный износ рельсов определяется по записи на ленте рельсоизмерительной тележки РИТ-4 или тележки другой аналогичной конструкции.

К методам диагностики дефектов рельсовых нитей относятся ультразвуковая дефектоскопия (используется для обнаружения внутренних дефектов рельсов) и визуально-измерительные методы (используются для обнаружения дефектов поверхности катания рельсов). Контроль внутреннего состояния рельсов осуществляются с использованием, как ручных ультразвуковых тележек, так и вагонами дефектоскопами. Определение состояния поверхности катания рельсов осуществляется либо дорогостоящими оптическими профилометрами, либо с использованием ручных средств.

В качестве альтернативного способа контроля состояния поверхности катания рельса может быть использован инерциальный метод измерений, предложенный в работе Подгорной Л. Н. [2].

Для определения профиля рельсовых нитей в вертикальной плоскости предлагается метод получения вертикальных траекторий движения буксовых узлов тележки вагона, основанный на анализе взаимной корреляционной функции сигналов вертикальных скоростей букс первого и следом идущего колеса тележки вагона [9]. Структурная схема алгоритма определения вертикальных неровностей рельсовых нитей приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Алгоритм определения вертикальных неровностей

Сигналы вертикальных микромеханических акселерометров (ММА1,2) поступают в блоки К, где происходит их масштабирование. Далее, в блоках интегрирования рассчитываются вертикальные скорости первого и следом идущего колес. Алгоритм коррекции систематически накапливающихся погрешностей, вызванных нестабильностями характеристик микромеханических чувствительных элементов, базируется на нормативно утвержденной на сегодняшний день процедуре оценки вертикальных неровностей (коротких просадок) как отклонений от некоторой средней линии, аппроксимирующей положение рельсового пути.

Алгоритм коррекции в соответствии с проектным положением пути предполагает, что среднее значение вертикальной скорости равно нулю на некотором выбранном интервале. При этом интервал коррекции выбирается исходя из длин неровностей, которые необходимо выявлять.

Далее в сигнал ММ А, расположенного на буксе первого по ходу движения колеса тележки вагон, вводится задержка, которая определяется временем, требуемым для прохождения дистанции, равной базе тележки т = 2,4м (рисунок 1.1), то есть сигналы ММА1 и ММА2 приводятся к единой путевой координате. После этого они поступают в блок корреляционного анализа.

Если железнодорожный путь имеет неровность в вертикальной плоскости, то сигналы акселерометров, расположенных как на первом, так и на следом идущем колесах, будут иметь характерный данной неровности вид (рисунок 1.2, а). Отсутствие корреляции между этими сигналами может объясняться нестабильностью выходного сигнала одного из датчиков или силами динамического взаимодействия вагона и рельсового пути (рисунок 1.2, б, в). То есть повторяемость сигналов двух акселерометров является критерием для определения неровности, в частности, просадки рельсового пути.

100

100

2 60

Я

£ о

£

2 •50

и

хЮ*

б)

то*

Рисунок 1.2 - Сигналы вертикальных скоростей первого и следом идущего колес и их

взаимная корреляционная функция

Если после введения задержки в сигнал первого по ходу движения ММА взаимная корреляционная функция R(т) имеет пик, превышающий заданное пороговое значение, определяется ширина этого пика. Данное значение соответствует длине неровности X. Рассчитывается значение корреляционной функции, которая была бы получена, если бы оба колеса проехали по пути, имеющем вертикальную неровность, описываемую выражением

2 TzVt

h = A( 1-cos-^), (1.1)

А,

где h и "к - глубина и длина неровности, соответственно; и - скорость движения вагона; t - время; А - минимальное значение амплитуды неровности, регламентированной нормативными документами; то есть определяется пороговое значение максимума, которое может принимать корреляционная функция при наличии неровности рельсового пути на исследуемом участке.

1.2 Средства контроля состояния рельсового пути

Диагностикой состояния пути называется совокупность методов и средств, обеспечивающих определение состояния рельсового пути [1].

В настоящее время в России и за рубежом существуют две основных группы средств диагностики рельсового пути. Это путеизмерительные вагоны (ПВ) и ручные средства измерения параметров рельсового пути, такие как тележки и шаблоны.

Первые являются подвижными единицами, предназначенными для сплошного скоростного контроля состояния рельсовой колеи под динамической нагрузкой. Измерения на вагонах возможны как контактным (при помощи роликов, измерительных тележек или снятия измерений с ходовых тележек), так и бесконтактным способами (лазерными дальномерами). Перечень контролируемых параметров различен в разных странах, но в него всегда включаются шаблон (ширина колеи) и уровень (возвышение одного рельса над другим).

На железных дорогах мира можно встретить большое количество разнообразных ПВ, среди которых наиболее распространены: произведенные в США -разработки фирмы Burlington Northern Santa Fe и компании ENSCO (см. рисунок

1.3, а) [10; 11]; в Европе - OMWE (Германия), самоходные машины - ЕМ SAT компании Plasser & Theurer (Австрия) (см. рисунок 1.3, б) [12] длительное время эксплуатируемые на железных дороги Германии (DBAG), путеизмерители компании Matisa (см. рисунок 1.3, в) [13] (Швейцария) и компании МегМес (Италия) (см. рисунок 1.3, г) [14]; также следует отметить системы на комбинированном ходу TrackSTAR производства Holland (см. рисунок 1.3, д) [10] (на базе грузовика) и Track-Inspector фирмы Nordo (на базе джипа), США.

Среди отечественных производителей путеизмерительных вагонов можно выделить ЗАО «Промышленно-инновационная компания «Прогресс»» (вагоны ЦНИИ, см. рисунок 1.3, е) [15], ЗАО Научно-производственный центр ИН-ФОТРАНС (вагоны KBJI, диагностический комплекс «ЭРА», см. рисунок 1.3, ж) [16], ЗАО «Фирма ТВЕМА» (системы на комбинированном ходу, диагностический комплекс «ИНТЕГРАЛ», см. рисунок 1.3, з) [17].

Количество измеряемых параметров рельсового пути, а также точность их измерения и рабочая скорость различны для разных путеизмерительных вагонов, но всегда позволяют обеспечить контроль состояния РП, в соответствии с нормативной документацией той страны, на железных дорогах которой осуществляется эксплуатация путеизмерителя (см. таблицу 1.3) [18].

В отличие от путеизмерительного вагона, путеизмерительная тележка производит измерения без нагрузки на рельсы. Выпускаются механические (ПТС-1520, см. рисунок 1.4, а) и электромеханические (РПИ, ПТ-7МК, см. рисунок 1.4, б и в, соответственно) путеизмерительные тележки.

Исходя из анализа современного состояния путевого хозяйства, можно сделать вывод о необходимости:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шалымов, Роман Вадимович, 2014 год

Список литературы

1. Технические указания по определению и использованию характеристик устройства и состояния пути, получаемых вагонами путеобследовательски-ми станциями ЦНИИ-4 (ЦПТ - 46/15). [Текст]: МПС РФ. М.: МПС, 2008.

2. Подгорная Людмила Николаевна, Разработка и исследование интегрированной инерциальной системы диагностики рельсового пути на микромеханических чувствительных элементах, 05.11.16 - информационно-измерительные и управляющие системы (приборостроение), Автореферат.

3. Железнодорожный транспорт: Энциклопедия / Гл. ред. Н.С. Конарев. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. - 559 е.: ил.

4. Инструкция по устройству верхнего строения железнодорожного пути (ВСН 94-77) [Текст]: МПС РФ. М.: МПС, 2007.

5. Инструкция по обеспечению безопасности движения поездов при проверке состояния рельсовой колеи путеизмерителями (ЦП-515) [Текст]: МПС РФ. М.: 2003.

6. Технические указания по определению и использованию характеристик устройства и состояния пути, получаемых вагонами путеобследовательскими станциями системы ЦНИИ-4 (ЦПТ-55/22) [Текст]: МПС РФ. М.: МПС, 2000.

7. Классификация дефектов и повреждений рельсов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.mtrk.ru/defekt.php, свободный.

8. Классификация дефектов рельсов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://stroysnabmetall.m/klassifíkaciya_defektov relsov, свободный.

9. A.M. Боронахин, JI.H. Подгорная, Е.Д. Бохман, Д.Ю. Ларионов, Р.В. Ша-лымов. Устройство для определения местоположения дефектов рельсового пути/ патент на полезную модель RUS 122627 13.08.2012.

10. ЖДМ, 2005, № 10: Путеизмерительные системы на железных дорогах Северной Америки - Железные дороги мира [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.zdmira.eom/arhiv/2005/zdm-2005-no-10, свободный.

11. PRODUCTS & SERVICES: Track Inspection Vehicle Design - ENSCO [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ensco.com/products-

services/rail-technologies/track-inspection-systems/track-inspection-vehicle-design.htm, свободный.

12. Machines & Systems: Relevant data for targeted maintenance work: measuring work - Plasser & Theurer [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.plassertheurer.com/en/machines-systems/measuring-work.htmU свободный.

13. PRODUCTS: TRACK AUSCULTATION VEHICLES - Matisa [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.matisa.ch/en/matisa_mesure.html, свободный.

14. MERMEC GROUP [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. mermec.com, свободный.

15. «ПИК ПРОГРЕСС» делает ставку на комплексные системы диагностики — Транспортная газета ЕВРАЗИЯ ВЕСТИ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.eav.ru/publl .php?publid=2002-l 2а20, свободный.

16. ПРОДУКЦИЯ: Мобильные средства - НПЦ ИНФОТРАНС [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.infotrans-logistic.ru/pages.htm? categorv=Mo6HjibHbie%20cpeflCTBa, свободный.

17. ПРОДУКЦИЯ: КАТАЛОГ ПРОДУКЦИИ - ЗАО «Фирма Твема» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.tvema.ru/product, свободный.

18. British standard. Railway applications - Track - Track geometry quality. Part 1: Characterisation of track geometry. BS EN 13848-1:2003+Al:2008.

19. Диагностика и оценка состояния пути - Транспортная газета ЕВРАЗИЯ ВЕСТИ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.eav.ru/publ 1 .php?page=&publid=2007-08a02. свободный.

20. ЖДМ 05-2003: Бортовая система мониторинга пути [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.css-rzd.ru/zdm/05-2003/02105.htm, свободный.

21. Малогабаритная инерциальная система диагностики рельсового пути InerTrack - Общество с ограниченной ответственностью «ИНЕРТЕХ» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://inertech.org/production/7-malogabaritnava-bortovaya-avtonomnaya-sistema-diagnostiki-relsovogo-puti-

mbasd-rp-na-baze-iim.htmU свободный.

22. Боронахин А. М. Мобильная инерциальная система мониторинга рельсового пути/ Известия СПбГЭТУ "ЛЭТИ", № 10, 2011 // А.М. Боронахин, Е.Д. Бохман, Р.В. Шалымов. и др. - С.-Петербург: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011.-С. 84-91.

23. Боронахин А. М. Использование микромеханических чувствительных элемен-тов в задачах диагностики рельсового пути/ Гироскопия и навигация, № 1 (75), 2012 // A.M. Боронахин, Е.Д. Бохман, Р.В. Шалымов. и др. -С.-Петербург: ЦНИИ «Электроприбор», 2012. - С. 57-66.

24. Подгорная, JI.H. Анализ результатов экспериментального проезда малогабаритной интегрированной системы диагностики рельсового пути // Сб. докл. XII НТК молодых ученых «Навигация и управление движением» // Л.Н. Подгорная, Р.В. Шалымов, Е.Д. Масленок. - С-Петербург: ЦНИИ «Электроприбор», 2010. - С. 319 - 326.

25. Иванов, П.А. Исследование влияния линейного ускорения на показания микромеханических гироскопов // Сб. докл. XII НТК молодых ученых «Навигация и управление движением» // П.А. Иванов, И.Л. Суров. — С-Петербург: ЦНИИ «Электроприбор», 2010. - С. 355 - 361.

26. Нормативно-техническая документация: Технические указания по шлифованию рельсов. / ОАО «РЖД». - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 39 с.

27. Короткевич М. А. Расчет и конструирование вагонов [Текст]: Учеб. для машиностроительных вузов. Ч. 3. Теория вагона / М.А. Короткевич. - М. : Машгиз, 1939. - 303 с.

28. Винокуров М. В. Исследование колебаний и устойчивости вагонов.// Сб. науч. Тр. ДИИТа, в. XII, Днепропетровск, 1940. — 292с.

29. Львов A.A. Современные методы исследований динамики вагонов // A.A. Львов, Л.О. Грачева - Труды ВНИИЖТ, 1972, вып. 457. 157 с.

30. Хохлов A.A. Построение единой математической модели колебаний многоосных вагонов. Вестник ВНИИЖТ, 1982, №3. - с. 46 - 48.

31. Анисимов П.С. Демпфирующая способность гасителя колебаний грузо-

вых вагонов. Вестник ВНИИЖТ - М.: Транспорт, 1966. - №8. - С. 20-22.

32. Данилов В.Н. Постановка и метод решения задачи пространственных колебаний двухосной тележки // В.Н. Данилов, В.Д. Хусидов, В.Н. Филиппов - Труды МИИТа, вып. 368, 1971, с. 30-44.

33. Коган А. Я. Некоторые особенности воздействия на путь подвижной нагрузки. /Вестник ВНИИЖТ. - 2005. - №3.

34. Бршков О.П. Расчет поперечных горизонтальных сил в кривых: Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1966. - вып. 347. -235 с.

35. Грачева JI.O. Взаимодействие вагонов и железнодорожного пути // Тр. ВНИИЖТ. 1968. - Вып. 356. - С. 1-207.

36. Данович В.Д. Аналитическое определение сил, действующих на колесные пары и кузов вагона при ударах на стыках / Труды ДИИТ, вып. 84. М.: Транспорт, 1970. - с. 31-35.

37. Захаров А.Н. Оценка сопротивлению движению грузовых вагонов в зависимости от положения осей колесных пар в тележках и состояния пути / А.Н. Захаров, Ю.С. Ромен, В.О. Певзнер // Вестник ВНИИЖТ. 1996. - № 2. - С. 33 - 36.

38. Динамика пассажирского вагона и пути модернизации тележки КВЗ-ЦНИИ / Под ред. А. А. Хохлова- М.: МИИТ, 2001. - 160с. с илл.

39. Вершинский С. В. Динамика вагона [Текст]: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. / C.B. Вершинский, В.Н. Данилов, В.Д. Хусидов. - 3-е изд. пере-раб. и доп. - М.: Транспорт, 1991. - 360 с.

40. Подгорная Л.Н. Математическая модель движения элементов конструкции вагона/ Сб. докл. XV НТК молодых ученых «Навигация и управление движением» // Л.Н. Подгорная, Р.В. Шалымов. — С.-Петербург: ЦНИИ «Электроприбор», 2013. - С. 391 - 398.

41. ПРОДУКЦИЯ - ЭЛЕКТРООПТИКА [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.electrooptika.ru/index.php/produktsiya 1, свободный.

42. Дальневосточный государственный университет путей сообщения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://edu.dvgups.ru/METDOC/ GDTRAN/YAT/UER/OKGD/METOD/UP/frame/4 1 .htm

43. Научно-производственная фирма «Топоматик»: Обзоры: Расчет и разбивка переходных кривых [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// topomatic.ru/reviews/63-Raschet-i-razbivka-perehodnyh-krivyh, свободный.

44. Гупалов В.И. Инерциальные методы и средства определения параметров движения объектов и свойств рельсового пути: Учебное пособие по курсам "Проектирование и конструирование устройств ЛИНС" и "Инерциальные системы навигации и управления" // В.И. Гупалов, А.В. Мочалов, A.M. Бо-ронахин. - С-Петербург: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2003 г., с. 144.

45. Шалымов Р.В. Комплексное средство диагностики рельсового пути на основе инерциальных и геоинформационных технологий/ Сб. докл. XIV НТК молодых ученых «Навигация и управление движением»// С.Петербург: ЦНИИ «Электроприбор», 2012. - С. 217-224.

46. Mochalov A., Rechel М. Navigation on Railway Tracks by means of GPS/INS and Navigation Marks// Proc. of The First European Symp. on GNSS, 21-25 April, 1997. Germany, Munich, 1997. P. 26-36.

47. Integrated System for Navigation on Railway Tracks / M. Rechel, J. Schmeister, A. M. Boronachin, A. V. Mochalov // Proc. On Symp. Gyro Technology, Germany, 19-20 Sept. 2001. Stuttgart. P. 17.0-17.18.

48. МОЯ ЖД.РФ ваш помощник в железнодорожном бизнесе: Колесные пары - Справочники [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://myrailway. ru/guide/spravochnik/C 141/, свободный.

49. Боронахин А. М. Методы и средства диагностики рельсового пути на основе инерциальных и геоинформационных технологий/ Бюллетень ОУС ОАО «РЖД», № 5, 2012 // A.M. Боронахин, Е.Д. Бохман, Р.В. Шалымов и др. - М.: ОУС ОАО РЖД, 2012. - С. 28-38.

50. A.M. Боронахин, Л.Н. Подгорная, Е.Д. Бохман, Д.Ю. Ларионов, Р.В. Шалымов. Устройство для определения местоположения дефектов рельсового пути/ патент на полезную модель RUS 122627 13.08.2012.

51. Boronahin A. Inertial System for Railway Track Diagnostics/ Proc. on Symp. In-ertial Sensors and Systems, 2012 //A. Boronahin, Yu. Filatov, RShalymov et al. -

Germany, Karlsruhe: Karlsruhe Institute of Technology, 2012. - P. 17.1-17.20.

52. Боронахина A. M. Малогабаритная инерциальная система диагностики рельсового пути/ Радиоэлектронные комплексы многоцелевого назначения: сборник научных трудов. Юбилейный выпуск. 1991—2011. ОАО «Радио-авионика»// A.M. Боронахин, Е.Д. Бохман, Р.В. Шалымов и др. - С.Петербург: Изд-во Политехи, ун-та, 2011. - С. 400.

53. Боронахина А. М. Автоматизированная система диагностики рельсового пути для обеспечения безопасности железнодорожного движения/ Материалы первой международной научно-практической конференции «Интеллектуальные системы на транспорте»// A.M. Боронахин, Е.Д. Бохман, Р.В. Шалымов и др. - С.-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет путей сообщения, 2011. - С. 166 - 171.

54. ЖДМ 03-2011: Повышение надежности и срока службы колесных пар и рельсов. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.zdmira.com/arhiv/ 201 l/zdm-201 l-no-3. свободный.

55.1нституцшний репозитарш Схщноукрашського нацюнального ушверсите-ту iMeHi Володимира Даля: Влияние бокового отжатия рельса на напряженно-деформированное состояние в контакте «колесо - рельс»/ Голубенко А. JL, Костюкевич А. И., Цыгановский И. А., Ноженко В. С. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://dspace.snu.edu.ua:8080/ispui/bitstream/ 123456789/820/1 /Гол v6eiiKO.pdf. свободный.

56. Языков Владислав Николаевич, Применение модели негерцевского контакта колеса с рельсом для оценки динамических качеств грузового тепловоза, 05.22.07 - подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация, Автореферат.