Интегрированные инерциальные технологии динамического мониторинга рельсового пути

• Автор: Боронахин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.11.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 280 с. : ил.

Содержание

Обозначения и сокращения

Введение

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ

1.1 Анализ методов диагностики рельсового пути

1.2 Бесхордовые инерциальные методы

1.3 Дефекты поверхности катания рельсовых нитей

1.4 Обзор путеизмерительных вагонов-лабораторий российских и зарубежных разработок

1.5 Анализ схем построения ИСОН

1.5.1 Определение углового положения кузова вагона

относительно рамы тележки

1.5.1.1 Способ построения оптической системы измерения взаимного положения двух плоскостей
1.5.2 Определение пройденной дистанции
1.6 Нормирование результатов измерений по нагрузке и скорости
1.7 Концепция построения системы динамического мониторинга рельсового пути
1.8 Выводы по главе
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ И ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
2.1 Постановка задачи
2.2 Математическая модель упругих деформаций рельсового пути
2.2.1 Результаты моделирования
2.2.2 Результаты экспериментальных исследований
2.3 Математическая модель колебательного движения элементов вагона

2.4 Выработка требований к динамическим характеристикам инерциальных датчиков и систем
2.5 Выводы по главе
3 СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ НЕРОВНОСТЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ
3.1 Концепция построения
3.2 Алгоритм оценки дефектов поверхностей катания рельсовых нитей и колес тележки
3.3 Экспериментальные исследования
3.3.1 Описание процедуры монтажа
3.3.2 Результаты экспериментальных исследований
3.4 Выводы по главе
4 СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ В ЗАДАЧАХ ДИАГНОСТИКИ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
4.1 Постановка задачи
4.2 Алгоритм коррекции по координатам
4.3 Алгоритм коррекции по скоростям
4.4 Интегрированные системы навигации на рельсовом пути
4.4.1 Исследование параметров модели погрешностей сигналов системы
4.4.2 Коррекция по СНС с привлечением СДП
4.4.3 Коррекция по СНС без привлечения СДП
4.4.4 Коррекция по скоростям, вырабатываемым ИНС
4.5 Результаты испытаний интегрированной системы
4.5.1 Система навигации на рельсовом пути в составе немецкого путеизмерительного вагона (ОМУЕ)
4.5.2 Система навигации на рельсовом пути в составе путеизмерительного вагона ЦНИИ-
4.6 Модель погрешности датчика пути

4.7 Анализ путей развития схем ИСОН на рельсовом пути
4.8 Выводы по главе
5 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ (ИИМ)
5.1 Алгоритм испытаний ИИМ согласно рекомендациям IEEE
5.1.1 Анализ результатов испытаний
5.1.1.1 Результаты калибровки триады ВОГ
5.1.1.2 Результаты калибровки триады ММГ
5.1.1.3 Результаты калибровки триады ММА
5.2 Модернизация алгоритмов испытаний ИИМ
5.2.1 ВОГ
5.2.1 ММГ
5.3Динамические методы калибровки ИИМ
5.3.1 Алгоритм для ВОГ
5.3.2 Алгоритм для ММГ
5.3.3 Алгоритм для ММА
5.3.4 Результаты экспериментальной апробации
5.4 Методика аттестации испытательного оборудования
5.4.1 Метод оценки отклонений от перпендикулярности осей многоосных стендов
5.4.2 Описание методики
5.5 Выводы по главе
Заключение
Список литературы

В качестве мировых лидеров в создании специализированных путеизмерительных вагонов следует выделить OMWE (Германия) [41] и разработку фирмы Burlington Northern Santa Fe (США) [42], самоходных машин - ЕМ SAT компании Plasser & Theurer (Австрия) [43], Matisa (Швейцария) [44] и ММ Roger 1000 компании МегМес (Италия) [45], а в создании систем на базе грузовика и джипа - TrackSTAR производства Holland (США) [46] и Track-Inspector фирмы Nordo (США) [47], соответственно.
Существенным европейским достижением в создании высокоскоростных железнодорожных поездов следует отметить разработки фирмы Network Rail (Великобритания) [48] и Национального логистического предприятия (ELOG) Франции - IRIS 320 [49], [50], вобравшие в себя все мировые достижения в данной области.
Рассмотрим тенденцию развития ПВ на примере немецкой разработки Oberbau-Messwagen-Einheit (OMWE). В середине 70-х годов в ФРГ построена партия вагонов-лабораторий с рабочими скоростями до 300 км/ч [55]. [56]. Совместная разработка вагона осуществлялась фирмами “Мес-сершмитт-Белков-Блюм”, “AEF-телефункен”, “Крупп” и “Лува” в сотрудничестве с исследовательскими лабораториями, а также научно-исследовательскими центрами железных дорог ФРГ в Миндене и Мюнхене. В конце 80-х, начале 90-х годов отделением научно-исследовательского центра DB AG в Миндене созданы вагоны-лаборатории нового поколения OMWE и RAILabR (Rolling Analyzing Inspection Laboratory). Вагоны обеспечивают измерение неровностей длиной от 0,5 м до 150 м на скорости до 300 км/час. Основой измерительной системы являются модифицированная морская инерциальная навигационная система MINICIN 4 французской фирмы Sagem (в вагоне OMWE) и БИНС SIGMA 40 на лазерных гироскопах (в вагоне RAILabR).