Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Информационно-измерительные системы

Диссертационная работа:

Филипеня Наталья Сергеевна. Разработка инерциальных методов и средств измерения параметров рельсового пути : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.16 Санкт-Петербург, 2007 142 с., Библиогр.: с. 136-142 РГБ ОД, 61:07-5/4722

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Список сокращений 5

Введение 6

1. Обзор и анализ информационно-диагностических систем
оценки состояния железнодорожного пути
10

1.1. Современные средства контроля

железнодорожного пути 10

  1. Состав и структура путеизмерительных вагонов (ПВ) 11

  2. Элементная база инерциальных навигационных систем 20

  3. Ручные средства диагностики 23

  4. Земляное полотно и основные причины его деформаций 25

  5. Средства диагностики подрельсового основания 27

  6. Тенденции развития путеизмерительных средств 30

  1. Основные параметры геометрии рельсового пути 32

  2. Анализ традиционных методов измерения просадки

и обоснование необходимости их совершенствования 38

1.4. Выводы, цели и задачи исследований 44

2. Инерциальные методы измерения параметров рельсового

пути 48

  1. Бесхордовый инерциальный метод измерения просадки рельсовых нитей 48

  2. Анализ погрешностей бесхордового инерциального

метода измерения просадки рельсовых нитей 54

2.3. Методы измерения жесткостей рельсовых нитей 56

2.3.1. Метод измерения ПВ вертикальной жесткости

рельсовых нитей 56

2.3.2. Метод измерения ПВ поперечной (боковой) жесткости
рельсовых нитей 59

2.4. Исследование динамического взаимодействия

ПВ и рельсового пути 64
2.4.1 .Выбор математической модели для анализа

динамических процессов в рельсах 64

  1. Математическая модель упругого рельсового пути 69

  2. Результаты анализа метода измерения вертикальной жесткости рельсовых нитей 77

Выводы по главе 2 80
3. Анализ возможности использования инерциальных
измерительных модулей (НИМ) для оценки динамического

взаимодействия ПВ и рельсового пути 81

3.1. Лабораторные испытания ИИМ 81

  1. Описание ИИМ 81

  2. Алгоритм обработки показаний ИИМ 82

  3. Результаты лабораторных испытаний ИИМ 86

3.2. Результаты натурных испытаний ИИМ в составе ПВ 88

  1. Описание специализированных ИИМ 88

  2. Состав и структура интегрированной

системы на базе ИИМ 91

  1. Описание алгоритма оптимальной калмановской фильтрации 94

  2. Результаты испытания ИИМ в стационарных условиях 96

3.2.5. Результаты испытания ИИМ в динамическом режиме 102
Выводы по главе 3 110

4. Нормирование результатов измерения геометрических

параметров рельсового пути 111

  1. Теоретические предпосылки нормирования результатов измерений геометрических параметров рельсового пути 111

  2. Математическая модель динамического взаимодействия

подвижной нагрузки и упругого пути 117

  1. Анализ погрешности определения динамической составляющей неровности пути

  2. Интегрированная система современного путеизмерительного комплекса

Выводы по главе 4

Заключение

Список использованной литературы

5 Список сокращений

АГВУС - аналитические гировертикали усеченного состава

БИНС - бесплатформенная инерциальная навигационная система

ж.-д. - железнодорожный

ИИМ - инерциальный измерительный модуль

ЛГ - лазерный гироскоп

датчик БК - датчик линейных перемещений буксы относительно кузова

MEMS (Micro-Electro Mechanical Systems) - микроэлектромеханические

системы

ММГ - микромеханические гироскопы

ММА - микромеханические акселерометры

ПВ - путеизмерительный вагон

СНС - спутниковая навигационная система

СДП - система датчиков линейных перемещений буксы относительно кузова

(датчиков БК)

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Железнодорожные аварии всегда имеют серьезные последствия, особенно когда речь идет о перевозках химикатов, нефтепродуктов и взрывоопасных грузов. Одной из причин крушений поездов являются своевременно необнаруженные и неустраненные дефекты пути.

Для поддержания в надлежащим состоянии ж.-д. пути службами путевого хозяйства регулярно проводится комплекс мероприятий, одной из составляющих которого является проверка пути с использованием различных средств диагностики и мониторинга. При контроле геометрии рельсового пути наиболее надежным остается использование путеизмерительных вагонов -лабораторий (ПВ).

Согласно инструкции ЦП-714 на сегодняшний день состояние отрезка пути определяется по его качественной оценке. Километр оценивается по количеству и степени обнаруженных на нём отступлений. В зависимости от количества отступлений 2-ой, 3-ей и 4-ой степеней километр характеризуется оценкой с четырьмя градациями: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно» и «неудовлетворительно».

Этот критерий оценивает отклонение пути от нормативного положения, не учитывая того, как будет двигаться состав по участку пути, т. е. его динамику.

Принятые в ПВ схемы измерения некоторых геометрических параметров пути помимо инструментальных погрешностей, как показал проведенный в работе анализ, характеризуются существенными методическими. Случайный характер динамической составляющей результатов измерения, полученных традиционными методами, приводит к низкой повторяемости, а следовательно, к уменьшению достоверности, исключающей сравнительный анализ реализаций. Поэтому для правильной интерпретации результатов контрольных проездов, записанных в условиях сложного динамического взаимодействия ПВ и рельсового пути, необходимо учитывать характер его движения.

Разработка новых методов, направленных на повышение эффективности и достоверности контроля технико-эксплуатационного состояния ж.-д. пути, а, следовательно, и безопасности движения поездов, очень актуальна, особенно в период развития в России высокоскоростных железнодорожных сообщений.

Целью работы является разработка методов и средств измерения параметров рельсового пути на основе современных инерциальных технологий и интегрированных систем.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

разработать бесхордовый инерциальный метод измерения просадки рельсовых нитей;

разработать методы измерения путеизмерительным вагоном вертикальной и боковой жесткостей рельсовых нитей;

разработать математическую модель, описывающую зависимость динамической деформации пути от параметров движения ПВ;

разработать принципы построения интегрированной системы современного путеизмерительного комплекса.

Методы исследования базируются на теории инерциальной навигации, теории оптимальной обработки информации, методах математического и имитационного моделирования.

Научная новизна:

разработан бесхордовый инерциальный метод измерения просадки рельсовых нитей, учитывающий влияние характера движения кузова ПВ на результат измерения просадки;

разработаны методы, позволяющие измерять путеизмерительным вагоном вертикальную и боковую жесткости рельсовых нитей;

для реализации предложенных методов разработаны принципы построения интегрированной системы современного путеизмерительного комплекса с использованием микромеханических инерциальных измерительных модулей (ИИМ).

Достоверность научных и практических результатов подтверждается:

сравнением полученных результатов с имеющимися в литературе экспериментальными данными;

прохождением экспертизы в Российском агентстве по патентам и товарным знакам и выдачей патентов на способы измерения ПВ вертикальной и боковой жесткостей рельсовых нитей;

- критическим обсуждением результатов работы на научно-технических
конференциях.

Практическое значение работы:

внедрение новых методов в путеизмерительный комплекс не требует дополнительной дорогостоящей технической переоснастки, а заключается в рациональной организации алгоритмов сбора и обработки измерительной информации от штатных измерительных устройств ПВ;

результаты экспериментальных исследований разработанных ИИМ в составе ПВ ЦНИИ-4 МД Октябрьской железной дороги показали целесообразность их интегрирования с датчиковой аппаратурой ПВ (инерциальной навигационной системой, системой датчиков линейных перемещений, одометром) для повышения достоверности контроля рельсового пути.

Вместе с тем, следует отметить, что в путеизмерительной практике не предусмотрено использование оценочного параметра, который бы давал информацию о жесткости рельсового пути (прочности или несущей способности). В отсутствии прямого метода измерения жесткости пути о его несущей способности сегодня можно судить лишь косвенно по параметрам, измеряемым ПВ. В работе обосновывается актуальность и необходимость оценивания боковой и вертикальной жесткостей рельсового пути наряду с другими параметрами, измеряемыми в процессе проезда ПВ, и предлагаются для этого методы и средства.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

  1. Бесхордовый инерциальный метод измерения просадок рельсовых нитей, учитывающий влияние характера движения кузова вагона на результат измерения просадки;

  2. Метод, позволяющий измерять путеизмерительным вагоном вертикальную жесткость рельсовых нитей;

  3. Метод, позволяющий измерять путеизмерительным вагоном боковую жесткость рельсовых нитей;

  4. Математическая модель, описывающая зависимость динамической деформации пути от параметров движения ПВ;

  5. Принципы построения интегрированной системы современного путеизмерительного комплекса, позволяющие реализовать предложенные методы измерения параметров пути.

Подобные работы
Проничев Александр Николаевич
Методы и средства автоматизированного измерения параметров микроструктуры топливных таблеток из диоксида урана для контроля качества ядерного топлива
Гарипов Вадим Кадимович
Разработка методов и средств построения распределенных информационно-измерительных систем многосвязных объектов
Кирьяков Олег Владиленович
Разработка и исследование методов и средств оперативного управления биотропными параметрами в системах комплексной магнитотерапии
Долгов Сергей Викторович
Разработка методов распознавания и построение информационно-поисковых систем идентификации человека по его фотопортрету
Фролов Сергей Сергеевич
Разработка методов повышения точности информационно-измерительных систем параметров амплитудно-фазочастотных характеристик
Казанцев Андрей Валерьевич
Разработка инерциальных методов измерения параметров рельсового пути
Исаев Александр Евгеньевич
Разработка и исследование методов аттестации измерительных преобразователей ИИС с использованием идентификации в классе инерционных нелинейных систем
Дробков Владимир Петрович
Разработка и исследование ультразвуковых методов и информационно-измерительной системы измерения расхода нефтеводогазового потока
Прибытков Владимир Анатольевич
Методы и средства совершенствования технических и метрологических характеристик оптических атомно-спектральных приборов
Волков Виктор Глебович
Информационно-измерительные средства и методы радиационной и тепловой разведки при работах по ликвидации последствий инцидентов на объектах использования атомной энергии

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net