Патент на изобретение №2252984

(54) СПОСОБ ПРОФИЛИРОВАНИЯ ПОЛОТНА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ И ЛАЗЕРНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу профилирования существующего полотна железной дороги, в которое заложены кабели и/или трубы за пределами рельсов, а также к лазерному измерительному устройству для считывания профиля железнодорожного полотна. Способ профилирования существующего железнодорожного полотна заключается в том, что через определенные промежутки вдоль полотна оператор удаляет материал всасыванием, чтобы создать ямы или поперечные траншеи на каждой стороне железнодорожной колеи и с помощью лазерной камеры считывает профиль около ямы и положение закопанных кабелей или труб, сохраняет эту информацию. Затем, используя сохраненную информацию, оператор управляет устройством для механической раскопки материала с обеих сторон железнодорожного полотна без риска повреждения вкопанных кабелей или труб и профиля профилируемого железнодорожного полотна. Лазерное измерительное устройство смонтировано на автомотрисе с поперечной направляющей балкой (12) и кареткой с лазерной камерой, которая может перемещаться по направляющей балке. Лазерная камера направлена объективом вниз для считывания расстояния от земли и соединена с компьютером, чтобы регистрировать положение тележки на рельсах и расстояние от камеры до земли. Техническим результатом изобретения является создание более безопасного, более быстрого и более экономичного способа профилирования полотна железной дороги с использованием при этом лазерного измерительного устройства. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу профилирования существующего полотна железной дороги, в которое заложены кабели и/или трубы за пределами рельсов. Изобретение также относится к лазерному измерительному устройству для считывания профиля железнодорожного полотна.

Предпосылки создания изобретения и известная область техники

Старые железнодорожные пути часто имеют слишком много балластного материала с каждой стороны железнодорожной колеи так, что колея находится в той или иной степени в траншее, что затрудняет дренаж. Сам материал также часто имеет плохую дренажную способность. Допустимая нагрузка на ось для старого полотна железной дороги часто не превышает 22 тонн, хотя для улучшенного железнодорожного полотна допустимая нагрузка на ось может, например, составлять 30 тонн. Старое железнодорожное полотно может обеспечить более высокую нагрузку на ось после повторного профилирования частей полотна за пределами железнодорожной колеи (включая удаление избыточного материала). Если часть старого материала заменена новым щебеночным покрытием, можно удалить старый материал, пропустить через грохот и заменить грубую фракцию этого материала.

По сторонам железнодорожной колеи часто закопаны электрические кабели, которые иногда находятся в трубах или рукавах. По современным стандартам они должны быть на глубине одного метра, но в старых железнодорожных полотнах они часто гораздо ближе к поверхности земли. Для удаления избыточного материала, как правило, используются обычные ковшовые экскаваторы и, чтобы не повредить кабели, при раскапывании экскаваторщику помогает рабочий с ручным инструментом, например с отбойным молотком. Такая операция является дорогостоящей и требует значительного времени и, тем не менее, риск повреждения кабелей не устраняется.

Цель изобретения и краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является обеспечение способа профилирования существующего железнодорожного полотна, в которое заложены кабели и/или трубы за пределами рельсов, при этом указанный способ является более безопасным, более быстрым и более экономичным, чем обычно используемые способы. Другой целью изобретения является использование лазерного измерительного устройства для считывания профиля железнодорожного полотна.

Способ согласно изобретению отличается тем, что через определенные промежутки вдоль полотна оператор удаляет материал всасыванием так, чтобы на каждой стороне железнодорожной колеи сформировать ямы или поперечные траншеи и с помощью лазерной камеры оператор считывает профиль около ямы и положение уложенных в балласт кабелей или труб и сохраняет эту информацию, и затем, используя эту информацию, оператор управляет устройством для механического раскапывания материала с обеих сторон железнодорожного полотна без риска повреждения заложенных кабелей или труб и изменения профиля железной дороги.

Лазерное измерительное устройство согласно изобретению включает автомотрису с поперечной направляющей балкой и кареткой с лазерной камерой, которая может перемещаться по направляющей балке, при этом лазерная камера направлена объективом вниз, чтобы считывать расстояние до земли, и соединена с компьютером, чтобы регистрировать положение каретки на балке и расстояние от камеры до земли.

Объем изобретения определен формулой изобретения.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 – вид сбоку на измерительную автомотрису.

Фигура 2 – вид спереди на автомотрису фигуры 1.

Фигура 3 – вертикальная проекция автомотрисы фигуры 1.

Фигура 4 – вид сбоку на экскаватор в транспортном положении.

Фигура 5 соответствует фигуре 4, но показывает экскаватор в рабочем положении.

Фигура 6 вертикальная проекция экскаватора, показанного на фигурах 4 и 5.

Описание примера использования измерительного лазерного устройства и экскаватора согласно изобретению, причем оба устройства подходят для способа изобретения для профилирования существующего железнодорожного полотна, в котором имеются кабели и/или трубы за пределами рельсов

Устройство или измерительная автомотриса, показанная на фигурах 1-3, включает дрезину или автомотрису 11, которая имеет направляющую балку 12. Направляющая балка 12 является сочлененной и имеет два соединения 13, 14, в котором две его внешние части могут быть свернуты по направлению к автомотрисе в транспортное положение параллельно автомотрисе. Направляющая балка имеет стойку и каретку 15 с лазерной камерой, которая перемещается по направляющей балке посредством электрического двигателя низкого напряжения. Двигатель имеет импульсный датчик, и положение каретки на направляющей балке хранится в памяти компьютера 16. Направляющая балка имеет датчик для индикации исходного положения каретки, и при каждом перемещении каретки мимо датчика исходного положения компьютер корректирует положение, заданное импульсным датчиком по фактическому положению на направляющей балке. Таким образом, создается система для точного определения и сохранения положения лазерной камеры по отношению к железнодорожному полотну. Источником питания каретки и для автомотрисы является обычная аккумуляторная батарея 17. Имеется также устройство для точного определения и сохранения положения автомотрисы на колее.

Лазерная камера каретки 15 направлена вниз и считывает расстояние до земли или до объекта, который встречает лазерный луч, и это расстояние записывается и хранится в памяти компьютера вместе с положением каретки на направляющей балке, т.е. положение камеры на направляющей балке. Может быть использована любая имеющаяся на рынке лазерная камера.

На фигурах 4-6 показан экскаватор для выполнения земляных работ при удалении избытка материала из железнодорожного полотна с обеих сторон колеи. Эта машина включает тележку 30, которая имеет две опоры 31, каждая из которых несет универсальный поворотный скребковый конвейер 33, 34. Верхняя часть 35 опоры 31 может поворачиваться в опоре и имеет поперечную ось 36, на которой вращается скребковый конвейер 34. Другой скребковый конвейер 33 установлен таким же образом на опоре. Скребковые конвейеры показаны в своем транспортном положении на фигуре 4. На фигуре 6 конвейер 34 показан в рабочем положении, а конвейер 33 показан в положении транспортировки. Верхние концы конвейеров опускаются в лоток 37, который соединен с другим конвейером 38, а конвейер 38, в свою очередь, входит в конвейер на вагонетке 39. Таким образом, сначала загружается самая последняя вагонетка в комплекте, затем предпоследняя и так далее. Последняя вагонетка может быть отведена, освобождена и возвращена, в то время как экскаватор непрерывно выкапывает грунт, перемещает его вперед и загружает последнюю из оставшихся вагонеток. На тележке 30 имеется кабина водителя и дизельный двигатель 40. Силовая система может быть выполнена в виде гидравлической системы, в которой главный гидравлический насос соединен с дизельным двигателем.

Скребковые конвейеры 33, 34 имеют одинаковую конструкцию, и более подробно описывается только скребковый конвейер 34. Этот конвейер имеет лотковый загрузчик 50 с двумя шкивами 51, 52, на которые надета бесконечная лента или бесконечная цепь 53. Цепь 53 имеет скребки или ковши 54 (показан только один из них). Шкив 51 приводит в движение цепь 53, и скребки 54 забирают материал со дна лотка 50 и подает его вниз в лоток 37.

Показанные на чертеже скребковый конвейер 34 имеет головку 55 с острыми выступами, которые служат для размельчения грунта и подачи сигнала, когда встречаются камни, слишком крупные для скребкового конвейера.

Скребковые конвейеры могут иметь примерную ширину от 0,5 до 1 метра и, как правило, весь ремонтный поезд должен сделать больше одного прохода для полной обработки обеих сторон железнодорожного полотна. Один оператор управляет левым скребковым конвейером и другой оператор управляет правым конвейером. Машина этого типа может выкапывать 200 кубических метров материала в час.

Подробное описание способа по настоящему изобретению

Способ по настоящему изобретению реализуется в три или четыре главные стадии.

Стадия 1:

Через соответствующие промежутки, обычно в пределах 15-30 метров, оператор делает ямы или поперечные траншеи в железнодорожном полотне по сторонам железнодорожной колеи посредством вакуумного экскаватора. Траншеи или ямы являются достаточно глубокими, чтобы можно было освободить возможные трубы или кабели. При способе использования вакуумного экскаватора, который отсасывает грунт, исключается риск повреждения труб или кабелей.

Стадия 2:

Автомотриса 11 показанная на фигурах 1-3, размещена в положении, в котором направляющая балка 12 находится около двух траншей или ям, выполненных одновременно на стадии 1; соответственно, тележка останавливается на расстоянии метра или полуметра перед ними. В этом положении лазером сканируется профиль полной ширины железнодорожного полотна. Это сканирование осуществляется автоматически с помощью лазерной каретки 15, перемещающейся с постоянной скоростью по направляющей балке 12. Предпочтительно, чтобы сканирование было повторено и результаты сохранены в компьютере, с подачей аварийного сигнала в случае, если результаты этих двух операций сканирования значительно отличаться друг от друга. Затем автомотриса 11 продвигается вперед до тех пор, пока направляющая балка 12 не окажется над траншеями или ямами. Затем выполняется повторное сканирование, но на сей раз лазерная каретка 15 управляется вручную и останавливается, когда лазерная точка достигает поверхности кабеля или трубы. Оператор записывает в компьютер тип трубы, которую он обнаружил, и затем он перемещает каретку, чтобы достичь следующей трубы или кабеля. Если используемый лазер не создает видимого луча, может быть использован дополнительный видимый луч, который служит только для наведения. При выявлении трубы или кабеля оператор вручную вводит их индивидуальные положения в компьютер, где они обрабатываются и сохраняются в памяти, что позволяет работать сразу с двумя траншеями или ямами. Положение дрезины на рельсах также хранится в памяти для каждой операции сканирования. На этой стадии оператор также записывает в компьютер состояние материала в траншеях или ямах.

Используя информацию, сохраненную в компьютере, оператор анализирует профиль железнодорожного полотна и положение различных труб и кабелей и принимает решение сколько материала должно быть удалено для каждой части железнодорожного полотна и как это сделать без риска повреждения кабелей или труб. Он также принимает решение о том, нужно ли удалить, отфильтровать или заменить материал, чтобы улучшить дренирующую способность железнодорожного полотна. Если кабели или трубы могут оставаться в их прежнем положении и не требуется добавлять кабели или трубы, стадия 3 может не выполняться.

Стадия 3:

Если нужно углубить кабели или трубы, удаляется максимальное количество лежащего на них материала, предпочтительно путем его сдвига в сторону, и кабели и трубы освобождаются по их всей длине с помощью того же самого вакуумного экскаватора, используемого на стадии 1. Затем они укладываются на нужную глубину с помощью обычного кабелеукладчика вместе с любыми дополнительными кабелями или трубами.

Стадия 4:

В результате анализа, выполненного на стадии 2, осуществляются земляные работы с помощью механических средств. Предпочтительно, но не обязательно, использовать железнодорожный экскаватор, описанный со ссылкой на фигуры 4-6. Если необходимо, можно использовать новый или просеянный старый материал. В заключение профилируются обе стороны железнодорожного полотна. Такое профилирование может быть выполнена вместе с выемкой или возможной заменой материала или оно может быть выполнено как отдельная последняя операция.

Примечания:

Две первые стадии являются относительно недорогостоящими, и в результате анализа на стадии 2 может быть принято решение о проведении дальнейших стадий и объеме этих работ. Стадии 1 и 2 могут быть выполнены в течение одного года, а последующие более дорогие стадии могут быть выполнены на следующий год или даже несколькими годами позже. Способ позволяет определить приоритет между различными железнодорожными путями в зависимости от их важности. Анализ на стадии 2 делает возможность получить очень точную документацию, как основание для предложений относительно стадий 3 и 4.

Формула изобретения

1. Способ профилирования существующего железнодорожного полотна, в котором заложены кабели и/или трубы за пределами рельсов, заключающийся в том, что через определенные промежутки вдоль полотна оператор удаляет материал всасыванием, чтобы создать ямы или поперечные траншеи на каждой стороне железнодорожной колеи и с помощью лазерной камеры считывает профиль около ямы и положение закопанных кабелей или труб, сохраняет эту информацию и затем, используя сохраненную информацию, оператор управляет устройством (33, 34) для механической раскопки материала с обеих сторон железнодорожного полотна без риска повреждения вкопанных кабелей или труб и профиля профилируемого железнодорожного полотна,

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, если обнаруженные кабели или трубы находятся слишком близко к поверхности, то после удаления материала выше закопанных кабелей или труб оператор укладывает трубы или кабели на желательную глубину до раскопки материала и профилирования железнодорожного полотна.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что после механического удаления материала выше кабелей или труб оператор освобождает кабели или трубы, используя вакуумный экскаватор перед их заглублением.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрерывная выемка материала осуществляется при медленном перемещении производящего земляные работы экскаватора (30) по колее и передаче материала в заднюю вагонетку (39) или в комплект вагонеток.

5. Лазерное измерительное устройство для считывания профиля железнодорожного полотна, отличающееся тем, что оно смонтировано на автомотрисе (11) с поперечной направляющей балкой (12) и кареткой (15) с лазерной камерой, которая может перемещаться по направляющей балке, причем лазерная камера направлена объективом вниз для считывания расстояния от земли и соединена с компьютером (16), чтобы регистрировать положение тележки на рельсах и расстояние от камеры до земли.

6. Лазерное измерительное устройство по п.5, отличающееся тем, что по обеим сторонам автомотрисы (11) направляющая балка (12) поворачивается вдоль автомотрисы в положение для транспортировки.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.03.2007

Извещение опубликовано: 10.12.2010 БИ: 34/2010