автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Разработка информационно-измерительной системы контроля параметров рельсовой колеи метрополитена

На правах рукописи

РЯБИЧЕНКО РОМАН БОРИСОВИЧ

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ МЕТРОПОЛИТЕНА

Специальность: 05.11.16 «Информационно-измерительные и управляющие системы» (технические науки) (промышленность)

2 9 НОЯ 2012

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2012

005055718

005055718

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения (МГУПС (МИИТ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Воронин Николай Николаевич Научный консультант: доктор технических наук, с.н.с.

Сас Анатолий Васильевич

Официальные оппоненты:

Моисеенко Анатолий Сергеевич, доктор технических наук, профессор кафедры «Информационно-измерительные системы» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина»

Коваленко Николай Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры «Путь и путевое хозяйство» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения (МГУПС (МИИТ)»

Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО «ЦНИИС»)

Защита состоится «20» декабря 2012 г. в 15.00 на заседании диссертационного совета Д 212.200.09 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина

По адресу: 119991, г. Москва, Ленинский пр., 65, корпус 1, ауд. № 260

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина»

Автореферат разослан «20» ноября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Московский метрополитен — один из самых загруженных в мире. Длина путей — более 300 км, объем перевозок — более 9 млн. чел в день, интервал движения между поездами в часы-пик — менее 1 мин. Одним из важнейших параметров, влияющих на движение поездов, является состояние рельсовой колеи, которое в значительной степени определяет как безопасность движения, так и максимальную скорость поездов.

Анализ характеристик измерительных средств, используемых на метрополитене, показал что:

• скорость движения путеизмерителя существенно ниже скорости движения поездов, что снижает пропускную способность метрополитена;

• точность измерений путеизмерительной станции не удовлетворяет требованиям для обеспечения безопасности при современной интенсивности движения;

• путеизмерительная станция не производит измерения вертикального и бокового износа рельсов, а также положения контактного рельса;

• обработка информации в реальном масштабе времени не производится, что не позволяет в режиме реального времени принимать решения, влияющие на безопасность движения поездов.

Одним из путей устранения вышеуказанных недостатков является разработка путеизмерительных станций на основе оптоэлектронных информационно-измерительных систем, опытные образцы которых эксплуатируются на магистральных железных дорогах в США. Данные о разработке таких систем для метрополитенов отсутствуют. К сожалению, информационно-измерительные системы, разработанные для магистрального железнодорожного транспорта требуют значительной адаптации. Кроме того существуют инженерно-технические ограничения для метрополитена: габариты вагонов, объем подвагонного пространства и другие ограничения.

Автор с 1998 года, с учётом проблемы безопасности движения на высоких скоростях, занимается разработкой оптоэлектронной информационно-измерительной системы, измеряющей все необходимые параметры рельсовой колеи: боковой и вертикальный износы рельсов, просадки, ширину колеи, уровень, скорость и пройденное расстояние, положение контактного рельса.

Таким образом, настоящая работа по разработке информационно-измерительной системы контроля параметров рельсовой колеи с использованием оптоэлектронных измерительных средств, позволяющих проводить контроль в любое время, в условиях возрастающих пассажиропотоков и скоростей движения поездов, без нарушения графика их графика следования, является актуальной задачей.

Актуальность темы диссертационной работы подтверждается серией научно-исследовательских работ, выполненных с участием автора по заказу ОАО «Московский комитет по науке и технологиям» и Московского метрополитена.

В связи с этим настоящая работа посвящена разработке информационно-измерительной системы контроля параметров рельсовой колеи метрополитена. Цель работы

з

Цель работы заключается в разработке оптоэлектронной информационно-измерительной системы контроля основных параметров рельсовой колеи метрополитена: ширины колеи, просадок, бокового и вертикального износов рельсов, обеспечивающей:

1. автоматизированную обработку результатов измерений в реальном масштабе времени;

2. анализ результатов и принятие решений о техническом состоянии перегона, а именно установки ограничений скорости движения поездов, сроках ремонта и необходимости его закрытия.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научно-технические задачи:

1. Разработать структурную и функциональную схему информационно-измерительной системы, включающей подсистемы контроля бокового и вертикального износов, просадки и ширины рельсовой колеи.

2. Разработать математическую модель восстановления изображения профиля рельса, искаженного вследствие малого объема подвагонного пространства.

3. Разработать техническое устройство, позволяющее реализовать математическую модель восстановления искаженного профиля рельса с заданной точностью.

4. Разработать автоматизированную систему принятия решений о техническом состоянии перегона, а именно установки ограничений скорости движения поездов, сроках ремонта или необходимости его закрытия.

Научная новизна

1. Разработана оптоэлектронная информационно-измерительная система контроля параметров рельсовой колеи (просадок, ширины, бокового и вертикального износа), учитывающая линейные и нелинейные искажения оптоэлектронных устройств в условиях малого объема подвагонного пространства.

2. Разработаны математическая модель пересчета координат искаженного изображения профиля рельса в его реальное (ортогональное) изображение с использованием многомерных аппроксимационных полиномов.

3. Для обеспечения требуемой точности и идентификации параметров математической модели аппроксимации координат изображения создан калибровочный стенд, позволяющий осуществлять работы по настройке и юстировке оптоэлектронной информационно-измерительной аппаратуры в лабораторных условиях.

4. Создана автоматизированная система принятия решений о техническом состоянии перегона, а именно установки ограничений скорости движения поездов, необходимости его закрытия и сроках ремонта.

Практическая значимость и внедрение результатов работы

1. Проведенные исследования позволили разработать и создать основу для внедрения оптоэлектронной информационно-измерительной системы контроля параметров рельсовой колеи, обеспечивающую повышение точности получаемых значений в 3-5 раз, позволяющую проводить измерения на скоростях до 90 км/ч и обеспечивающую автоматизацию процесса обработки данных в реальном масштабе времени.

2. Опытный образец информационно-измерительной системы контроля параметров рельсовой колеи (ширины, просадок, вертикального и бокового износа рельсов) с применением оптоэлектронных измерительных средств, обеспечивающий заданную точность измерений был разработан при непосредственном участии автора и опробован на Московском метрополитене.

3. Разработанные автором математические модели, алгоритмы и программы могут явиться основой для проектирования информационно-измерительных систем контроля протяженных объектов, в том числе рельсовой колеи. Апробация работы

Содержание отдельных разделов и всей диссертации в целом было доложено и одобрено на следующих конференциях, семинарах и выставках: «Лазеры в науке, технике, медицине», г. Сочи, 1998 г.; «Неделя науки 1998», г. Москва, МИИТ, 1998 г.; I и II международные конференции «Photonics for transportation», г. Прага, Чешская республика, 1999 г., г. Сочи, 2001 г.; IX международной конференций международная конференция «Распознавание 99», г. Курск, 1999 г.; международные конференции «Молодежь и наука», г. Москва, МИФИ, 1999 г. и 2000 г.; выставки-ярмарки «ЭКСПОЖД», г. Москва, 2000 и 2001 г.; конференция «Ресурсосберегающие технологи на железнодорожном транспорте», г. Москва, МИИТ, 2000 г.; конференция «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении», г. Ростов-на-Дону, 2001 г, 1-я международная конференция «Smart imagers and their applications», 2004 г. (Софрино, Россия); 26-я международная конференция «High-Speed Photography and Photonics», г. Александрия, штат Вирджиния, США, 2004; международная конференция «Optics and Photonics», Сан-Диего, штат Калифорния, США, 2004,2005, 2006, 2007. Защищаемые положения

1. Оптоэлектронная информационно-измерительная система контроля параметров рельсовой колеи метрополитена: структура и подсистемы.

2. Информационные модели оптоэлектронного метода измерений, учитывающие пространственные линейные и нелинейные искажения оптической системы.

3. Методы оптической калибровки оптоэлектронной системы.

4. Алгоритмическое и программное обеспечение для определения параметров рельсовой колеи.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 3 статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК России, 6 статей в зарубежных изданиях.

Объем и структура работы

Диссертация содержит 152 страниц печатного текста (включая приложения), 59 рисунков, 19 таблиц, библиографию, включающую 98 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы. Сформулирована цель и задачи исследования, дана оценка научной новизны и практической ценности работы. Приведены сведения об ее апробации.

Первая глава посвящена вопросам анализа технических средств измерения состояния рельсовой колеи метрополитена. Оценка состояния рельсовой колеи метрополитена осуществляется по совокупности состояния следующих характеристик: ширина колеи, просадка, вертикальный и боковой износы рельса, уровень, положение контактного рельса.

Для контроля состояния пути Московского метрополитена используется путеизмерительная станция, которая производит измерения при помощи контактных механических датчиков с точностью 3-5 мм. Данные о проезде расшифровываются в течение нескольких часов. Рекомендации по ограничению скорости движения рассчитываются вручную на основе результатов проезда, т.е. применяемая в настоящее

5

время путеизмерительная станция Московского метрополитена не является в полной мере информационно-измерительной системой.

Как показал анализ, указанные недостатки устраняются с помощью применения оптоэлектронных информационно-измерительных систем.

Анализ измерительных датчиков на существующей путеизмерительной станции показал, что необходимо разработать новые, позволяющие вести обработку поступающих данных в цифровом виде и работающие на иных принципах. Существующие контактные механические датчики, не позволяющие получить цифровой сигнал, которые применяются для определения ширины колеи, просадок, скорости и уровня не обладают достаточной точностью. Также, необходимо разработать и ввести в систему новые датчики для определения износа рельса и положения контактного рельса.

Использование прецизионных контактных датчиков позволяет определять параметры рельсовой колеи с достаточной точностью, но на недостаточных скоростях и, кроме того, для измерения каждого параметра рельсовой колеи необходимо разрабатывать отдельный датчик. Обойти данные ограничения позволяет бесконтактный оптоэлектронный способ, который предоставляет информацию, дающую возможность определить сразу все параметры состояния рельсовой колеи.

Информационно-измерительные системы контроля параметров рельсовой колеи с использованием оптоэлектронных информационно-измерительных средств разрабатываются для магистрального железнодорожного транспорта. Опытные образцы созданы в таких странах, как США, Канаде, Австрии и России.

Перенос подобных систем напрямую на метрополитен невозможен, так как на магистральном железнодорожном транспорте отсутствует контактный рельс и для измерения его параметров следует разработать отдельную систему контроля. К сожалению в публикациях, сведений о технических решениях для систем на магистральном транспорте нет, кроме того существуют инженерно-технические ограничения для метрополитена: габариты вагонов, объем подвагонного пространства и другие.

Значительный научный вклад в развитие систем контроля пути на магистральном железнодорожном транспорте внесли отечественные и зарубежные ученые: C.B. Архангельский, Е.С. Ашпиз, В.М. Бугаенко, Э.В. Воробьев, Б.Н. Зензинов, B.C. Лысюк, В.Ф. Тарабрин, Ж. Айзенман, Е. Виклер и др.

Большой вклад в развитие теоретических основ проектирования информационно-измерительных систем внесли отечественные и зарубежные ученые: М.П. Цапенко, A.M. Мелик-Шахназаров, E.H. Браго, В.А. Шилин, Г.Х. Зарезанков, Г.П. Катыс, М.М. Мирошников, Л.Ф. Порфильев, Е.П. Чубаров, Ю.Г. Якушенков, B.C. Бойль, М. Борн, Е. Вольф, Г.Е. Смит, Г. Холст и другие.

Автор с 1998 года выполняет разработку оптоэлектронной информационно-измерительной системы для Московского метрополитена.

Анализ вышеизложенного позволил сформировать цели и задачи работы.

Во второй главе рассмотрены способы минимизации искажений изображений контролируемых объектов, получаемых в подвижных оптоэлектронных информационно-измерительных системах при контроле геометрических параметров протяжённых объектов, таких как железнодорожный путь, полотно автодороги, поверхность земли для уменьшения погрешности измерений. На основе анализа контролируемых

параметров рельсовой колеи была разработана функциональная, а затем обобщенная структурная схема, приведенная на рис. 1.

Параметрами, подлежащими измерениями, для информационно-измерительной системы контроля параметров рельсовой колеи на московском метрополитене (рис.1) являются: боковой и вертикальный износы рельса и ширины колеи (датчики 1.1.1 — 1.1.4), просадка рельса (датчики 1.2.1 - 1.2.4), положение контактного рельса (датчик 1.3), скорость движения и пройденное расстояние (датчики 1.4.1 — 1.4.2), уровень рельсовой колеи (датчики 1.5.1 — 1.5.2). Сигналы после датчиков 1.1.1 — 1.1.4, 1.2.1 - 1.2.4, 1.3 анализируются на соответствующих цифровых компараторах 2.1.1—2.1.4, 2.2.1 —2.2.4, 2.3 для отбрасывания незначащих сигналов. Далее сигналы объединяются посредством цифровых мультиплексоров 3.1 - 3.4 и обрабатываются блоками предварительной обработки 4.1 — 4.5. Через линии связи 5.1 — 5.5 данные передаются в бортовую ЭВМ 6.1. Конечными выходными параметрами являются указания по ограничению скорости движения, отображаемыми на дисплее 7.1 и сохраняемыми на жестком магнитном диске 7.2.

В информационно-измерительной системе параметры рельсовой колеи определялись в соответствии с действующей инструкцией.

Для определения геометрических параметров рельсовой колеи: бокового и вертикального износов, ширины колеи и положения контактного рельса хорошо применим оптоэлектронный метод лазерного профилирования, позволяющий комплексно с минимальным количеством датчиков и с достаточной точностью проводить измерения большого количества параметров.

В методе лазерного профилирования (рис. 2) на объекте измерения 1 при помощи щелевых лазеров 2 формируется световая линия 3, очерчивающая его поперечный профиль. Изображение профиля объекта воспринимается измерительными камерами 4, построенными на матричных приборах с зарядовой связью (ПЗС), и передаётся в устройство обработки изображения 5.

Для определения геометрических параметров рельса: износов и ширины рельсовой колеи требовалось получить ортогональное изображение поперечного сечения рельса. Однако для протяженного объекта, в частности, для рельса, камеры, невозможно расположить ортогонально к объекту. Так как камеры расположены к объекту под углом к оси рельса, получается фиксация ими неортогональной проекции (рис. 3), которую необходимо преобразовать в ортогональную (рис. 4).

Для пересчёта между системами координат возможно использование формул Эйлера для поворота плоскостей, однако, в них не учитываются нелинейные искажения, возникающие из-за малого расстояния от камер до объекта измерений (рис.

5).

Для минимизации возможных искажений, выбирался угол наклона матричной ПЗС к оптической оси объектива. Каждая из точек профиля измеряемого объекта - 1 находится на разном расстоянии от оптического центра объектива — 4, что приводит к искривлению фокальной плоскости - 2 (рис. 5) и возникновению нелинейных искажений изображения. Для уменьшения таких искажений необходимо установить матричную ПЗС - 5 под определенным углом к оптической оси объектива — 3 в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Рис. 1. Обобщенная структурная схема оптоэлектронной информационно-измерительной системы метрополитена

X, мм

где (x'i, у',)- координаты реального профиля.

К полученному массиву координат была применена линейная аппроксимация методом наименьших квадратов. В результате получено уравнение:

п-1

(А)2 =^(.а-х,+Ь-у,)2 min, (2)

4=0

где а, Ъ - коэффициенты аппроксимирующей прямой с по которым рассчитывается угол а наклона матричной ПЗС к оптической оси.

Рис. 2 Схема оптоэлектронной информационно-измерительной системы с использованием метода лазерного профилирования

Из рис.5 видно, что минимизировать искажения можно, расположив плоскость матричной ПЗС 5 таким образом, чтобы её отклонение от искривлённой фокальной плоскости 2 было минимально. Данная задача была решена при помощи метода наименьших квадратов.

Точки искривленной фокальной плоскости 2 с координатами (х,, у,) фокусируются на различном расстоянии от заднего фокуса Р. Координаты данных точек были определены по следующим формулам:

Рис. 3 Образец видеосигнала с ПЗС-камеРы Рис" 4 Ортогональное изображение

очертания рельса

(х'ьУ'1)

N4 (Х1,У])>

Рис. 5 Искривление фокальной плоскости при близком расположении объекта к оптическому центру

Таким образом, была решена задача минимизации погрешности измерений с помощью оптимизации параметров оптоэлектронной системы в условиях малого подвагонного пространства.

Для нахождения просадки рельсовой колеи необходимо найти расстояние от рамы вагона-путеизмерителя до рамы тележки, которое определяется при помощи метода лазерной триангуляции (рис. 6).

В методе лазерной триангуляции лазер формирует точку на объекте измерения, камера, построенная на линейном ПЗС, воспринимает отраженный от поверхности луч. Минимальное расстояние до объекта - Ь принимается за нулевое. Объект перемещается на расстояние АЪ от точки С до точки Б. Для метода лазерной триангуляции найдена зависимость АХ от ДХ, позволяющая определять расстояние до объекта:

Рис. 6 Схема оптоэлектронной информационно-измерительной системы с использованием метода лазерной триангуляции

дг =

вт(/?)ДХ-ОС

(Ж, • зт(а) • со5(агс51г|^5'П^^ ^ j + соз(а) • зт(/?) • ДХ

(3)

где сю, = д/лх2 + ОС,2 - 2 • АХ ■ ОС, • соэр.

В результате исследований для оптоэлектронной информационно-измерительной системы, работающей по методу лазерного профилирования, дано определение точности А, которую определяют разрешающая способность оптоэлектронной системы и линейные и нелинейные искажения, вносимые оптической системой, фотоприёмными и электронными блоками.

Несмотря на регулировку угла наклона матричной ПЗС, полностью избавиться от нелинейных искажений не удалось. Поэтому была разработана система пересчёта

из системы координат камер в систему координат изображения фронтального профиля рельса (ортогональную систему координат).

Третья глава посвящена обеспечению точности определения параметров рельсовой колеи, для чего были решены следующие задачи:

- введена система опорных координат, которая позволяет однозначно идентифицировать местоположение в обеих системах координат;

- разработан калибровочный стенд позволяющий моделировать работу информационно-измерительной системы (ИИС) в лабораторных условиях;

- выполнена калибровка системы с помощью устройства для задания системы опорных координат (шаблона);

- разработана математическая модель, позволяющая выполнять пересчет между системами координат в любой точке изображения.

С помощью шаблона с опорными отверстиями, на лабораторном калибровочном стенде выполнялась привязка ортогональных координат (рис.7) и координат камер (рис.8).

Установка устройства для задания системы опорных координат невозможна в условиях депо. Для калибровки оптоэлектронной информационно-измерительной системы в лабораторных условиях был разработан лабораторный калибровочный стенд (рис. 9). Он позволяет регулировать углы камер и их расстояние до рельса. С помощью стенда была промоделирована работа информационно-измерительной системы в лабораторных условиях.

в *

- * * Г - * • "

:: -« - г Г - - - .Г

Рис. 7 Калибровочный шаблон

О Рис. 8 Изображение калибровочного шаблона, получаемое на ПЗС-камере

В качестве устройства для задания координат (шаблона) автором использовалась рентгеновская пленка с отверстиями диаметром 2 мм, которые располагались на взаимно параллельных линиях. Расстояние между центрами соседних отверстий равно — 10 мм. Экспериментальные исследования показали, что размер шаблона 270x280 мм при количестве точек 26x27 покрывает всё поле зрения камеры.

Шаблон помещался в плоскость зрения камер вместо рельса на лабораторном калибровочном стенде (рис. 9). Размещение шаблона полностью совпадало с плоскостью рельса.

При этом в камерах получалось искажённое изображение шаблона (рис.8), вместо искаженного профиля рельса (рис.3).

Отверстия шаблона использовались в качестве координатной сетки в системе координат (X, У). Левое нижнее отверстие принималось за начало координат (0, 0). Нижняя горизонтальная линия - это ось X, крайняя левая вертикальная линия - ось У. Таким образом, однозначно определялась координата любого отверстия на шаблоне (рис. 7).

Автором были разработаны алгоритмы и написано программное обеспечение, выполняющее пересчёт между точками шаблона в системе координат камер (рис.8) и ортогональной системой координат (рис.7).

Для определения координат в любой точке изображения, на основе полученных данных пересчёта (два массива с координатами точек шаблона в системах (С,, г]) и (X, У), разработана ап-проксимационная модель для перевода любой координаты из системы (С,, г|) в систему (X, У).

Аппроксимация производилась полиномом /(С,, Г\)=Е/к(С„ Г\) степени g, где к -число линейно-независимых функций, входящих в полином данного порядка. Для Ь=0...9, т.е. аппроксимирующий полином записывается в виде: /СС, ц)=А0-\+А1-С+А2-г\+АЗ-1^'+А4-С,-г\+А5-г\2+

+А6-С?+А7-С12-Г\+А8-11,-Г]2+А9-Т]3, (4)

где А0...А9 коэффициенты при членах полинома.

Отклонение (погрешность) функции/^, Г\) от аппроксимирующей поверхности координат X составляет:

Рис. 9 Лабораторный калибровочный стенд

л-1

А* =1>и ■/*(£»'&)-*,)

*=о

Аналогично для аппроксимирующей поверхности координат У:

(5)

(6)

В итоге автором получены две системы из п уравнений:

п-\ т-1 т—\

14* ■£Л(С.'7,)-//(С.'71)=2>.-МСМ-, (7)

4=0 ¡=0 1=0

л-1 т-1 т-\

IX* = (8)

к=0 /=о ¡=о

Решая линейные системы уравнений (7, 8), нами были найдены вектора коэффициентов аппроксимации Ах и Ау.

Искомые координаты х и у найдены по формулам:

А: к

Полученные автором зависимости легли в основу разработки алгоритмов и программного обеспечения для перевода изображения рельса из искаженной системы координат камеры (С,, Г|) в ортогональную систему координат рельса(Х, У).

Боковой и вертикальный износы, а также ширина колеи определялись на основании изображения фронтального профиля рельса. Использование математической модели (9) позволяет получить две половины восстановленных изображений для каждой рельсовой нити, которые затем объединялись в целое (рис.10). Переход между шейкой и основанием рельса не изнашивается и является по форме описанной дугой — гл, гп. Для соединения половин ортогональных изображений рельса в единое изображение фронтального профиля рельса, была разработана методика, позволяющая определить центры описанных дуг между шейкой и подошвой рельса Ол и Оп для правой и левой его половины (рис. 11), определить координаты центра шейки рельса Оци координаты верхней точки уровня головки рельса Ог.р..

Это позволило восстановить очертание поперечного сечения рельса в месте измерения и определить параметры рельсовой колеи. Вертикальный износ определяется как разность высоты рельса по паспорту пути и высоты рельса в месте измерения (рис. 11). Ранее данный параметр при помощи автоматизированных измерительных средств не определялся.

Ширина колеи (Ьшк.) - это расстояние между точками на поверхности качения Ол и Оп, образованными пересечением с горизонтальными линиями, отложенными на расстоянии г= 13 мм от уровня головки рельса (рис. 12). Данный параметр геометрии рельсовой колеи также определяется из восстановленного изображения поперечного сечения рельса.

Боковой износ (Ьд) — это расстояние от крайней точки поверхности качения колеса (04) до точки на поверхности качения (Оз), образуемой пересечением с горизонтальной линией (точка Ог), отложенной на расстоянии г=13 мм от уровня головки рельса (точка О1). Данный параметр геометрии рельсовой колеи определялся из восстановленного изображения поперечного сечения рельса (рис. 13).

Таким образом, впервые решена задача определения износов с помощью информационно-измерительной системы.

Для измерения просадок рельсовой колеи применялась отдельная подсистема, работающая на принципе лазерной триангуляции. Просадкой рельсовой колеи является полуразность расстояний между рамой путеизмерительного вагона и рамой ходовой тележки на принятой измерительной базе Ь=2100 мм для каждой рельсовой нити отдельно.

Задача определения расстояния решалась с помощью оптоэлектронного метода лазерной триангуляции, с использованием исследований, проведенных в главе 2. В зависимости от номера засвеченного фоточувствительного элемента определялось расстояние от излучателя до отражающей пластины. Экспериментально определить данную зависимость позволила калибровка системы. По полученным данным определяется значение просадки рельсовой колеи. Проведено сравнение расчетов по формуле (3) и результатов калибровки. Проведённая верификация показала соответствие расчётных и экспериментальных данных, что говорит о возможности исполь-

зования данной методики при разработке аппаратуры и использовании полученных результатов для определения просадок рельсовой колеи с необходимой точностью.

Рис. 10 Соединение восстановленных ортогональных изображений левой и правой половин восстановленного рельса в единое целое

Рис. 11 Определение вертикального износа рельса 14

Рис. 12 Определение ширины рельсовой колеи

О,

Рис. 13 Определение бокового износа рельса

Четвертая глава посвящена реализации теоретических и технических результатов исследований при построении оптоэлектронной информационно-измерительной системы контроля параметров рельсовой колеи.

Макетные испытания отдельных функциональных блоков и элементов позволили создать опытный образец оптоэлектронной информационно-измерительной системы контроля параметров рельсовой колеи (ОЭИИСКПРК) для Московского метрополитена. Система состоит (рис.14) из подсистемы измерения ширины, бокового и вертикального износа рельсовой колеи (ПИШИРК); подсистемы измерения просадок (ПИП); подсистемы измерения пройденного расстояния, уровня и скорости (ПИРУС); подсистемы контроля положения контактного рельса (ПКПКР). Автор принимал участие в технической реализации подсистемы измерения ширины, бокового и вертикального износа рельсовой колеи (ПИШИРК) и подсистемы измерения просадок (ПИП).

Рис. 14 Состав ОЭИИСКПРК Подсистема измерения вертикального, бокового износа и ширины колеи (ПИШИРК), состоит из двух оптоэлектронных измерительных блоков (ОИБ) и блока предварительной обработки (БПО). Данные блоки разработаны на основе теоретических исследований по минимизации искажений оптической системы с использованием формул (2), (3), (4), приведенных в главе 2. Каждый ОИБ состоит из двух камер и двух лазерных излучателей. Бортовая ЭВМ и БПО устанавливаются в салоне путеизмерителя на рабочем месте оператора. ОИБы помещаются под вагоном и крепятся на специально разработанную поперечную металлическую балку, установленную на продольную балку рамы тележки вагона.

Подсистема измерения просадок рельсовой колеи (ПИП) состоит из четырёх оптоэлектронных измерительных блоков определения просадок (ОИБОП), четырёх металлических отражателей и блока коммутации (БК). БК подключается к бортовой ЭВМ. Бортовая ЭВМ и БК помещаются в салоне путеизмерителя на рабочем месте оператора. ОИБОП устанавливаются на раму тележки путеизмерительного вагона (рис. 15).

Рис. 15. Размещение оптоэлектронных измерительных блоков определения просадок на путеизмерительном вагоне: 1. блок 1 (блок 3 - для второй рельсовой нити); 2. блок 2 (блок 4 - для второй рельсовой нити); 3. отражатели; 4. колеса; 5. рельс; Нг расстояние от блока 1 или блока 3 до отражателя; Дг расстояние от блока 2 или блока 4 до отражателя

Путеизмерительный вагон -1 2-

Для нахождения значения просадок для каждой рельсовой нити используются два блока ОИБОП, каждый из которых вычисляет значение расстояния до отражающей пластины. Полуразность полученных расстояний - это и есть значение просадки рельсовой колеи. Поэтому, фактически, нахождение значения просадки сводится к определению расстояния от излучателя до отражающей пластины на каждом блоке ОИБОП.

При помощи программного обеспечения для ОЭИИСКПРК, разработанного автором, осуществляется обработка данных с подсистем ПИТ НИР К и ПИП, их протоколирование и вывод на экран дисплея в графическом (привычном для работников службы пути) и цифровом виде (рис. 16). Данные о пройденном расстоянии и скорости берутся из систем, установленных в путеизмерителе. В соответствии с инструкцией, обрабатывались и выводились на дисплей следующие данные: графики

скорости, уровня, пикетоотметчиков, ширины колеи, высоты правого и левого рельсов, износа головок правого и левого рельсов.

Посредством программного обеспечения в ходе проезда принимаются решения о штрафных баллах, начисляемых за состояние каждого пройденного километра пути. В соответствии с бальностью пути, информационно-измерительная система выдаёт оператору рекомендации по ограничению скорости движения поездов на измеряемом участке.

Боковой Ширина Вертикальный

Расстояние

_ .износ

Левый Правый

износ

Левый Правый

Просадка

Левый Правый

Скорость

f

г

□

1.2 мм

□

1.4 мм

65.1 км/ч

5 км О 15 □ 15 1520 150 150 ^ м 7.2 мм 1ИММ 152^.7 147.7 145.1 30 см мм мм мм

Рис. 16 Результаты работы программы обработки результатов вычислений

ОЭИИСКПРК

Принятие данных решений в процессе движения путеизмерительной станции существенно снижает возможность сходов поездов и возможность возникновения аварийных ситуаций, приводящих к перерывам движения.

Для проведения испытаний ОЭИИСКПРК была разработана и утверждена программа испытаний, которая включала в себя: испытания при условии воздействия электромагнитных помех в условиях электродепо, на парковых путях и главных путах при естественном и дополнительном освещении пути; контроль работоспособности при питании от стационарной сети и аккумуляторной батареи путеизмерительной станции; контроль работоспособности при движении путеизмерительной станции на скоростях, определяемых комиссией по испытаниям; проверка работоспособности программного обеспечения по вводу изображения в бортовую ЭВМ, его последующей обработке и вычислению результатов.

Для системы ОЭИИСКПРК были проведены испытания: опытные с выходом состава на парковые пути в электродепо "Новогиреево"; натурные испытания на путеизмерительной станции при рабочей поездке поезда-путеизмерителя по маршруту депо "Новогиреево" - ст. Третьяковская - оборот - ст. Третьяковская - депо "Новогиреево", в которых автор принимал участие.

Сравнение результатов испытаний с результатами, полученными с помощью контактных систем путеизмерителей показало соответствии точности измерений техническому заданию Службы пути Московского метрополитена. Дополнительно были определены высота и боковой износ головок для левого и правого рельсов. Проведённые испытания показали, что изготовленный опытный образец и программное обеспечение соответствуют техническому заданию, комплексная система измерений параметров рельсовой колеи сможет работать в реальных условиях эксплуатации Московского метрополитена.

Основные результаты и выводы по работе На основании выполненных исследований получены следующие результаты и выводы.

1. Проведенный анализ технических средств измерения параметров рельсовой колеи показал, что обеспечение заданной точности контроля на максимальных скоростях движения поездов метрополитена возможно только с помощью оптоэлектронных информационно-измерительных систем, которые позволяют определять ширину, боковой и вертикальный износы рельсовой колеи с помощью метода лазерного профилирования, а просадку рельсовой колеи с помощью метода лазерной триангуляции.

2. Разработан метод восстановления профиля рельса, искаженного вследствие малого объема подвагонного пространства, с помощью математических моделей, использующих многомерные аппроксимационные полиномы.

3. Для реализации метода восстановления искаженного изображения профиля рельса разработаны опорный шаблон, помещаемый в плоскость профиля рельса, и калибровочный стенд, позволяющий регулировать настройки системы в лабораторных условиях.

4. Разработана оптоэлектронная информационно-измерительная система контроля параметров рельсовой колеи, включающая подсистемы: определения ширины колеи, вертикального и бокового износов; определения просадок рельсовой колеи; определения положения контактного рельса; определения скорости, уровня рельсовой колеи и пройденного расстояния. Данная система позволяет контролировать параметры рельсовой колеи с требуемой точностью и выявлять дефектные участки пути для оперативного и обоснованного решения о дальнейшей эксплуатации данного участка или о сроках его ремонта.

5. Проведенные в реальных условиях эксплуатации Московского метрополитена натурные испытания разработанной оптоэлектронной информационно-измерительной системы подтвердили то, что система обеспечивает требуемую точность измерений и формирует рекомендации по ограничению скорости движения на дефектных участках пути и может работать практически без нарушений графика движения поездов.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК России:

1. Рябиченко, Р.Б. Оптоэлектронные измерения геометрических параметров нефтегазотранспортных систем [Текст] / Р.Б. Рябиченко, А.В. Сас, Н.Н. Воронин // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. - М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2012. - №1/266. - С.86-94. -(0,47 п.л.).

2. Рябиченко, Р.Б., Контроль параметров рельсовой колеи метрополитена с использованием фотонных измерительных средств [Текст] / Р.Б. Рябиченко,

H.Н. Воронин // Контроль и диагностика. - М.: Машиностроение, 2007. - №9. -С.71-73. — (0,12 п.л.).

3. Рябиченко, Р.Б. Калибровка фотонной измерительной аппаратуры контроля рельсовой колеи [Текст] / Рябиченко Р.Б., Федосов В.Д., Попов Д.В. // Мир транспорта.- М.: МИИТ, 2003. - №3. - (0,12 п.л.).

Научные статьи и доклады на научных конференциях:

I. Ryabichenko, Roman. Evaluation techniques of accuracy characteristics for non-contact photonic track inspection system [Текст] / Roman Ryabichenko, Elena Krivosheina, Dmitry Popov // Smart imagers and their applications. - Sofrino.: SPIE, 2005. - Vol. 5944. - P.138-146. - (0,47 п.л.).

2. Raybichenko, Roman. The outlook of innovative optical-electronic technologies implementation in transportation [Текст] / Roman Raybichenko, Elena Shilina // Smart imagers and their applications. - Sofrino.: SPIE, 2005. - Vol. 5944. - P.124-130. - (0,35 п.л.).

3. Ryabichenko, Roman. Calibration of the CCD photonic measuring system for railway inspection [Текст] / Roman Ryabichenko, Elena Krivosheina, Dmitry Popov // Optics and Photonics 2005. - San Diego, CA, USA.: SPIE, 2005. - Vol. 5920. - P.65-73. - (0,47 п.л.).

4. Ryabichenko, Roman. High-speed imaging and processing for rail track inspection [Текст] / Roman Ryabichenko, Dmitry Popov // 26th International Congress on HighSpeed Photography and Photonics. - Alexandria, VA, USA.: SPIE, 2004. - Vol. 5580. - P.54-62. - (0,47 п.л.).

5. Ryabichenko, Roman. Photonic subsystem for rail track hollows measurement [Текст] / Roman Ryabichenko, Igor Kashlakov, Alexei Yakushev // Photonics for transportation II. - Sochi.: SPIE, 2001. - Vol. 4761 - P.45-54. - P.54-62. - (0,52 п.л.).

6. Оптико-электронная система измерения просадок рельсовой колеи [Текст] / Р.Б Рябиченко, С.Ф. Кабов, И.Д. Кашлаков, С.В. Попов // Конференция «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте». - М.: МИИТ, 2001. - С. V-23-V-25. - (0,12 п.л.).

7. Рябиченко, Р.Б. Применение бесконтактных фотонных систем для комплексного измерения параметров рельсовой колеи [Текст] / Р.Б. Рябиченко // Конференция «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении». - Ростов-на-Дону: Изд-во РГУПС, 2000. - С.17-22. - (0,29 п.л.).

8. Рябиченко, Р.Б. Программно-алгоритмическое обеспечение для распознавания эталонных точек на калибровочном шаблоне фотонных измерительных систем [Текст] / Р.Б. Рябиченко // Научная сессия МИФИ-2000, конференция «Молодежь и наука». -М.: МИФИ, 2000. - Том. 13. - С.72-75. - (0,17 п.л.).

9. Рябиченко, Р.Б. Распознавание узловых точек эталона для калибровки изображений рельса в фотонной системе [Текст] / Р.Б. Рябиченко // IX Международная научно-техническая конференция «Лазеры в науке, технике, медицине». - Сочи, 1999. - С.173-177. - (0,23 пл.).

10. Ryabichenko, Roman. CCD photonic system for rail width measurement [Текст] / Roman Ryabichenko, Sergey Popov, Olga Smoleva // Photonics for Transportation. -Prague.: SPIE, 1999. - Vol. 3901. - P.37-43. - (0,35 пл.).

11. Математические модели определения параметров рельса [Текст] / Р.Б. Рябиченко, В.А. Шилин, Д.В. Попов, О.С. Смолева // Сборник докладов конференции «Неделя науки». - М.: МИИТ, 1998. - С. V-20-V-21. - (0,1 пл.).

12. Рябиченко, Р.Б. Фотонная система контроля рельсовой ширины [Текст] / Р.Б. Рябиченко // IX Международная научно-техническая конференция «Лазеры в науке, технике, медицине». - Сочи, 1998. - С.132-134. - (0,15 пл.).

РЯБИЧЕНКО РОМАН БОРИСОВИЧ

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ МЕТРОПОЛИТЕНА

Специальность: 05.11.16 «Информационно-измерительные и управляющие системы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук Сдано в набор Подписано к печати.

Формат бумаги 60x80 1/16.0бьем 1 пл. Заказ Тираж 100. Типография РАПС, Москва, Октябрьский пер., д. 7.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

ПУТИ.

1.1 Современные требования к эксплуатации железнодорожного пути.

1.2 Анализ признаков и параметров характеризующих состояние железнодорожного пути.

1.2.1 Классификация дефектов верхнего строения пути и выбор контролируемых параметров.

1.2.1 Л Классификация дефектов рельсов.

1.2.1.2 Классификация методов выявления и предупреждения дефектов рельсов.

1.2.2 Классификация отступлений состояния рельсовой колеи и существующие методы контроля.

1.3 Автоматизированные путеизмерительные средства для определения геометрических параметров рельсовой колеи.

1.3.1 Основные автоматизированные путеизмерительные средства, применяемые на железных дорогах и метрополитенах.

1.3.2 Вспомогательные технические средства контроля состояния железнодорожного пути.

1.4 Технологии контроля параметров рельсовой колеи в метрополитенах на примере Московского.

1.4.1 Путеизмерительная станция Московского метрополитена.

1.4.2 Технология контроля ширины рельсовой колеи.

1.4.3 Технология контроля просадок рельсовой колеи.

1.5 Цели и задачи работы.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ.

2.1 Принципы организации и структура оптоэлектронной информационно-измерительной системы контроля геометрических параметров рельсовой колеи.

2.2 Минимизация нелинейных искажений изображений, возникающих вследствие малого объема подвагонного пространства.

2.3 Оценка разрешающей способности оптоэлектронной информационно-измерительной системы контроля параметров рельсовой колеи.

Железнодорожный транспорт является основным видом транспорта в Российской Федерации, которым перевозится около 80 % грузов и пассажиров. Одной из важнейших задач на железнодорожном транспорте является обеспечение безопасности и увеличение скоростей движения поездов с сохранением надёжности работы на высоком уровне.

Метрополитен является сложной развивающейся распределенной системой, включающей в себя большое количество объектов. На сегодняшний день Московский метрополитен является одним из крупнейших в мире. На московский метрополитен приходится более половины пассажирских перевозок города, годовой объем перевозки превышает 3 млрд. чел. [1]. Интервал движения поездов в часы пик составляет около одной минуты. В настоящее время поезда метрополитена двигаются со скоростями до 90 км/ч.

При подобной интенсивности пассажиропотока наиболее важными задачами являются увеличение скорости при обеспечении безопасности движения поездов, которая во многом зависит от состояния рельсовой колеи.

На протяжении всего периода эксплуатации железнодорожного транспорта постоянно идет совершенствование конструкции пути, его отдельных элементов и автоматизации методов контроля, обеспечивающих безопасность движения поездов.

Значительный научный вклад в развитие систем контроля пути на магистральном железнодорожном транспорте внесли отечественные и зарубежные ученые: C.B. Архангельский, Е.С. Ашпиз, В.М. Бугаенко, Э.В. Воробьев, Б.Н. Зензинов, B.C. Лысюк, В.Ф. Тарабрин, Ж. Айзенман, Е. Виклер и др.

Состояние рельсовой колеи в значительной степени определяет безопасность движения, максимальную скорость и пропускную способность железных дорог и метрополитенов.

Для оценки и контроля состояния рельсовой колеи применяются основные и вспомогательные технические средства. Основные - это автоматизированные путеизмерительные средства на базе подвижных единиц. Данные средства позволяют проводить измерения состояния рельсовой колеи, обеспечивая осевые нагрузки и скорости движения, максимально приближенные к реальным условиям движения поездов: компьютеризированные вагоны-лаборатории путеизмерительные; путеизмерительные автомотрисы с бортовой автоматизированной системой контроля и оценки состояния пути; путеизмерительная станция Московского метрополитена и т.п.

Вспомогательные ручные средства предназначены для измерения основных геометрических параметров рельсовой колеи без поездной нагрузки на путь. Данные средства применяются при осмотрах пути и производстве ремонтных работ: шаблоны путеизмерительные различных модификаций; тележки путеизмерительные; средства для измерения положения пути в плане хордовым методом и т.п.

Путеизмерительная станция Московского метрополитена применяется с 1954 года и, в соответствии с современными требованиями, определяет недостаточное количество параметров рельсовой колеи. Кроме того, в путеизмерительной станции используется контактная технология измерения, имеющая низкую точность измерений; ограниченную скорость движения путе-измерителя; необходимость в дополнительной обработке полученных результатов и т.п.

При использовании вспомогательных ручных средств на измерения большое влияние оказывает человеческий фактор. На метрополитене измерения при помощи данных средств могут производиться только в ночное время при выключенном напряжении на контактном рельсе.

Однако, в ряде случаев требуется оперативно оценить состояние отдельных участков пути не только в ночное время, но и днём. При проведении подобного контроля необходимо либо нарушить график движения поездов, либо закрыть движение.

Поэтому разработка методики и аппаратуры для контроля параметров рельсовой колеи с использованием бесконтактных оптоэлектронных информационно-измерительных систем (ОЭИИС), позволяющих проводить контроль в любое время и без нарушения графика следования поездов, является актуальной задачей.

Большой вклад в развитие теоретических основ проектирования информационно-измерительных систем внесли отечественные и зарубежные ученые: М.П. Цапенко, A.M. Мелик-Шахназаров, E.H. Браго, В.А. Шилин, Г.Х. Зарезанков, Г.П. Катыс, М.М. Мирошников, Л.Ф. Порфильев, Е.П. Чу-баров, Ю.Г. Якушенков, B.C. Бойль, М. Борн, Е. Вольф, Г.Е. Смит, Г. Холст и Другие.

Актуальность выбранной темы диссертационной работы подтверждается комплексом работ, выполненных в период с 1998 года по настоящее время совместно рядом организаций: ОАО «Московский комитет по науке и технологиям», МИИТом, Московским метрополитеном и ГУП НПП «Пульсар». Данный комплекс работ проводился для разработки оптоэлектронной информационно-измерительной системы контроля параметров рельсовой колеи (ОЭИИСКПРК), состоящей из подсистемы контроля ширины, бокового и вертикального износа рельсовой колеи (ПИШИРК); подсистемы измерения просадок (ПИП); подсистемы измерения уровня, скорости и пройденного расстояния (ПИРУС); подсистемы контроля положения контактного рельса (ПКПКР) метрополитена.

На основании вышеизложенного, целью данной работы являлась разработка оптоэлектронной информационно-измерительной системы контроля основных параметров рельсовой колеи метрополитена: ширины колеи, просадок, бокового и вертикального износов рельсов, обеспечивающей:

1. автоматизированную обработку результатов измерений в реальном масштабе времени;

2. анализ результатов и принятие решений о техническом состоянии перегона, а именно установки ограничений скорости движения поездов, сроках ремонта и необходимости его закрытия.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие научно-технические задачи:

1. Разработать структурную и функциональную схему информационно-измерительной системы, включающей подсистемы контроля бокового и вертикального износов, просадки и ширины рельсовой колеи.

2. Разработать математическую модель восстановления изображения профиля рельса, искаженного вследствие малого объема подвагонного пространства.

3. Разработать техническое устройство, позволяющее реализовать математическую модель восстановления искаженного профиля рельса с заданной точностью.

4. Разработать автоматизированную систему принятия решений о техническом состоянии перегона, а именно установки ограничений скорости движения поездов, необходимости его закрытия и сроках ремонта.

Автор благодарен профессору В .А. Шилину и доц. [Е.В. Титову, под руководством которых была проведена большая часть разработок и экспериментов, а также за формирование идеи работы и постановку задачи.

Основные результаты и выводы по работе

1. Проведенный анализ технических средств измерения параметров рельсовой колеи показал, что обеспечение заданной точности контроля на максимальных скоростях движения поездов метрополитена возможно только с помощью оптоэлектронных информационно-измерительных систем, которые позволяют определять ширину, боковой и вертикальный износы рельсовой колеи с помощью метода лазерного профилирования, а просадку рельсовой колеи с помощью метода лазерной триангуляции.

2. Разработан метод восстановления профиля рельса, искаженного вследствие малого объема подвагонного пространства, с помощью информационных моделей, использующих многомерные аппроксимационные полиномы.

3. Для реализации метода восстановления искаженного изображения профиля рельса разработаны опорный шаблон,, помещаемый в плоскость профиля рельса, и калибровочный стенд, позволяющий регулировать настройки системы в лабораторных условиях.

4. Разработана оптоэлектронная информационно-измерительная система контроля параметров рельсовой колеи, включающая блоки: определения ширины колеи, вертикального и бокового износов; определения просадок рельсовой колеи; определения положения контактного рельса; определения скорости, уровня рельсовой колеи и пройденного расстояния. Данная система позволяет контролировать параметры рельсовой колеи с требуемой точностью и выявлять дефектные участки пути для оперативного и обоснованного решения о дальнейшей эксплуатации данного участка или о сроках его ремонта.

5. Проведенные в реальных условиях эксплуатации Московского метрополитена натурные испытания разработанной оптоэлектронной информационно-измерительной системы подтвердили то, что система обеспечивает требуемую точность измерений и формирует рекомендации по ограничению скорости движения на дефектных участках пути и может работать практически без нарушений графика движения поездов.

1. Ершов A.B. 75 лет Московскому метрополитену // Метро, 2010, №2,с. 26-32.

2. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути : С. изм. и доп. в соответствии с Указанием МПС России № С-950у от 30.05.2000 г. : ЦП-774 : Утв. М-вом путей сообщ. 01.07.2000, М.: Транспорт, 2001.-21 с.

3. Железнодорожный путь / Яковлева Т.Г., 2-ое изд., с измен, и дополн. -М.: Транспорт, 2001. 407 с.

4. Ковалевский В.М. Комплексное диагностирование устройств контактной сети и верхнего строения пути магистральных железных дорог. Дисс. канд. техн. наук. 05.02.11, Иркутстк, 2004. 170 с.

5. ГОСТ Р 51685-2000. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия.

6. ГОСТ 7173-54. Рельсы железнодорожные типа Р43 для путей промышленного транспорта. Конструкция и размеры.

7. Железные дороги. Общий курс. Учеб. для студентов вузов ж. -д. трансп. Под ред. Уздина М.М. 5 изд., перераб. и дополненное. СПб: Выбор, 2002. - 366 с.

8. Нормативно-техническая документация. Классификация дефектов рельсов. НТД/ЦП-1-93. Каталог дефектов рельсов НТД/ЦП-2-93. Признаки дефектных и остродефектных рельсов НТД/ЦП-3-93.

9. Дефекты рельсов и элементов стрелочных переводов, их дефектоскоп-ный контроль и порядок эксплуатации: Учеб. пособие / Э.В. Воробьев; Акад. Транспорта, Информатики и Коммуникаций. Ch.: Еврика, 2004

10. Прочный и надёжный железнодорожный путь / B.C. Лысюк, В.Н. Сазонов, Л.В. Башкатова. М.: Академкнига, 2003. - 589 с.

11. Розенберг E.H. Многоуровневая система управления и обеспечения безопасности движения поездов. Дисс. д-ра техн. наук. 05.13.06, М.:, 2004.-317 с.

12. Неразрушающий контроль рельсов при их эксплуатации и ремонте/ А.К. Гурвич, Б.П. Довнар, В.Б. Козлов, Г.А. Круг, Л.И. Кузьмина, А.Н. Матвеев; Под ред. канд. техн. наук А.К. Гурвича. М.: Транспорт, 1983,- 318 с.

13. ГОСТ 23049-84. Контроль неразрушающий. Дефектоскопы ультразвуковые. Основные параметры и общие технические требования.

14. ГОСТ 23667-85. Дефектоскопы ультразвуковые. Методы измерения основных параметров.

15. Марков A.A. Методология и средства ультразвукового контроля рельсов. Дисс. д-ра техн. наук. 05.02.11, СПб, 2003. 405 с.

16. Марков A.A., Крупное А.П. Опытная эксплуатация дефектоскопов "Авикон-01" с регистраторами //Путь и путевое хозяйство. -2003. -№ 1. -С. 12-14.

17. Марков A.A., Шпагин Д.А., Шилов М.Н. Ультразвуковой многоканальный дефектоскоп для контроля железнодорожных рельсов с регистрацией сигналов. //Дефектоскопия. -2003.№2.-С.24-35.

18. Марков A.A. Шпагин Д.А., Мосягин В.В., Шилов М.Н. Регистратор сигналов сплошного контроля рельсов//Путь и путевое хозяйство -2002,-№11.-С. 12-15.I

19. Инструкция по содержанию земляного полотна железнодорожного пути / МПС России. М.: Транспорт, 2000

20. Оценка влияния геоматериалов на напряженно-деформированное состояние железнодорожного рельсового полотна. Журавлев И.Н. Дисс. канд. техн. наук. 05.22.06, СПб.: 2005

21. Путевые механизмы и инструменты. Р.Д. Сухих, В.М. Бугаенко, Ю.С. Огарь, В.Д. Ермаков, И.М. Пиковский, A.B. Пронченко; под общей ред. Р.Д. Сухих. М.: УМК МПС, 2002. - 428 с.

22. Каменский В.Б., Горбов Л.Д.- Справочник дорожного мастера и бригадира пути. -М.: Транспорт, 1985.- 487 с.

23. Дефектоскопический дизель-поезд железных дорог Германии. Железные дороги мира. 2003, №5

24. Отчет по итогам работы Департамента пути ОАО «РЖД » за 2010 г.31 .Применение показателей интенсивности расстройств рельсовой колеи при организации технического обслуживания пути. Прохоров В.М. Дисс. канд. техн. наук. 05.22.06, М.: -2003

25. Автоматизированные средства контроля параметров рельсовой колеи на базе вагонов-лабораторий/ Под ред. C.B. Архангельского, В.Б. Каменского и В.П. Конакова. Самара: Самарский научный центр РАН, 2002

26. Единые требования к автоматизированным путеизмерительным средствам на базе подвижных единиц. Документ НПЦ ИНФОТРАНС. Утв. Заместителем руководителя департамента пути и сооружений 12.02.00.

27. Компьютеризированные средства неразрушающего контроля диагностики ж.д. пути. Л.В. Башкатова, А.К. Гурвич, A.B. Лохач, A.A. Марков, под ред. В.М. Бугаенко. М.: "Радиоавионика", 1997.

28. Railway Track & Structures. Track Buyer's Guide, 1998, p. 7- 21, 23- 38, 41-50, 59-72.

29. Daniel L. Magnus, Non-contact technology for track speed rail measurements (ORIAN), Optical Engineering, vol. 2458

30. Gordon S. Bachinsky, The Electronic BAR Gauge (a customized optical rail profile measurement system for rail grinding applications), Optical Engineering, vol. 2458.

31. W. Hanreich. Glasers Annalen, 2005, special edition, p. 17-26

32. J. Zywiel, G. Oberlechner. International Railway Journal, 2001, № 9, p. 31 -35

33. D. Maiwald et al. Eisenbahningenieur, 1998, N 7, S. 33 3741 .L. Marx, B. Lichtberger. Eisenbahningenieur, 2000, № 6, S. 60 66

34. Инструкция по содержанию пути на московском метрополитене. М.: Московский метрополитен, 1998

35. Бесконтактная фотонная система контроля рельсов метрополитена. №38н/98. Отчет по научной теме. М.: МИИТ, 1998

36. Разработка и внедрение технических предложений, создание бесконтактной фотонной подсистемы и электронного блока сопряжения ОЭИИСКПРК. №64н/99. Отчет по научной теме. М.: МИИТ, 1999

37. Разработка фотонной подсистемы измерения просадок для путеизмерительной станции Московского метрополитена (ПИП). №22н/00. Отчет по научной теме. М.: МИИТ, 2000

38. Разработка и внедрение технических предложений, создание бесконтактной фотонной подсистемы и электронного блока сопряжения подсистемы контроля отступления контактного рельса и ОЭИИСКПРК. №136н/02. Отчет по научной теме. М.: МИИТ, 2002

39. Разработка архитектуры единой бесконтактной комплексной системы измерений параметров рельсовой колеи, КД и программно-алгоритмического обеспечения на унифицированные фотонные измерительные блоки. №59н/04. Отчет по научной теме. М.: МИИТ, 2004

40. Никифоров А.Д. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Высш. шк., 2000

41. Шилин А.Н. Оптико-электронные системы контроля геометрических параметров оболочек вращения в процессе их формообразования. Дисс. д-ра техн. наук. 05.11.07, М: РГБ, 2003

42. Основы физики приборов с зарядовой связью /10. Р. Носов, В. А. Ши-лин. М.: Наука, 198651 .Микросхемотехника БИС на приборах с зарядовой связью / Ю.А. Кузнецов, В.А. Шилин. М.: Наука, 1986

43. Воронцов JLH. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин. М.: Машиностроение, 1965

44. Высокоточные угловые измерения / Д.А. Аникст, K.M. Константинович, И.В. Меськин и др.; Под ред. Ю.Г. Якушенкова. М.: Машиностроение, 198754.3арезанков Г.Х. Фотоэлектронные приборы автоматического контроля размеров проката. М.: Металлургиздат, 1962

45. Катыс Г.П. Сканирующие фотоэлектрические устройства поиска и слежения. М.: Наука, 1964

46. Катыс Г.П. Информационные сканирующие системы. М.: Машиностроение, 1965

47. Катыс Г.П. Автоматическое сканирование. М.: Машиностроение, 1969

48. Катыс Г.П. Оптико-электронная обработка информации. М.: Машиностроение, 1973

49. Конюхов Н.Е., Плют A.A., Марков П.И. Оптоэлектронные контрольно-измерительные устройства. М.: Энергоатомиздат, 1985

50. Лебедько Е.Г., Порфирьев Л.Ф., Хайтун Ф.И. Теория и расчет импульсных и цифровых оптико-электронных систем. Л.: Машиностроение, 1984

51. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1983

52. Порфирьев Л.Ф. Основы теории преобразования сигналов в оптико-электронных системах. Л.: Машиностроение, 1989

53. Поскачей А. А., Чарихов Л. А. Пирометрия объектов с изменяющейся излучательной способностью. М.: Металлургия, 1978

54. Поскачей А.А., Чубаров Е.П. Оптико-электронные системы измерения температуры. М.: Энергоатомиздат, 1988

55. Проектирование оптико-элекронных приборов / Ю.Б. Парвулюсов, В.П. Солдатов, Ю.Г. Якушенков. М.: Машиностроение, 1990

56. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. -М.: Машиностроение, 1989

57. Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах. М.: Радио и связь, 1981

58. Немтинов В.Б. Структурная теория и математическое моделирование оптико- и лазерно-электронных систем. Дисс. д-ра техн. наук: 05.11.07, 05.13.18. -М.:2005

59. CCD Arrays Cameras and Displays/ G.C.Holst// Library of Congress Cata-loging-in-Publication Data. 1998.

60. G. Hoist. Electro-optical imaging system performance. SPIE Optical Ingeneering Press. Bellingham, WA USA. 2000

61. M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 3rd edition, Pergamon Press, New York. 1965.

62. W.S. Boyle and G.E. Smith. Charge coupled semiconductor devices. Bell systems technical journal. Vol. 49, pp. 587-593. 1970

63. Донцов Г.А. Новые подходы к задаче построения особо компактных оптических систем для микро- нано- и пико- спутников. Дисс. канд. техн. наук. 05.11.07, СПб.: 2003

64. Имшенецкий А.И. Разработка и расчет оптико-электронных систем диагностики потоков жидкости и газа. Дисс. канд. техн. наук. 05.07.01. М.:2005

65. Шилина E.B. История становления российской оптоэлектроники и ее применения на железнодорожном транспорте. 07.00.10. Дисс. канд. техн. наук. М.: 2005

66. Промышленное применение лазеров / Пер. с англ. Смирнова. М.: Машиностроение, 1988

67. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1977

68. Р.Б. Рябиченко. Распознавание узловых точек эталона для калибровки изображений рельса в фотонной системе // IX Международная научно-техническая конференция «Лазеры в науке, технике, медицине». Сочи., 1999,-с. 173 - 177.

69. Р.Б. Рябиченко. Программно-алгоритмическое обеспечение для распознавания эталонных точек на калибровочном шаблоне фотонных измерительных систем // Научная сессия МИФИ-2000, конференция «Молодежь и наука». М.: МИФИ, - том. 13, 2000, - с. 72 - 75.

70. Roman В. Ryabichenko, Elena A. Krivosheina, Dmitry V.Popov. Calibration of the CCD photonic measuring system for railway inspection // Optics and Photonics 2005. San Diego, CA, USA.: SPIE, - vol. 5920, 2005, - p.65 -73.

71. Федосов В.Д., Попов Д.В., Рябиченко Р.Б. Калибровка фотонной измерительной аппаратуры контроля рельсовой колеи // Мир транспорта. -М.: МИИТ. -, №3, 2003, с. 126 - 128.

72. Р.Б. Рябиченко. Распознавание-99, Математическая модель для определения износа рельса по искаженному изображению // 4-ая международная конференция. Курск., 1999, - с. 56 - 60.

73. Roman В. Ryabichenko, Sergey V. Popov, Olga S. Smoleva. CCD photonicsystem for rail width measurement // Photonics for Transportation. Prague.: SPIE, Vol. 3901, 1999, - p. 37 - 43.

74. Р.Б. Рябиченко. Фотонная система контроля рельсовой ширины // IX Международная научно-техническая конференция «Лазеры в науке, технике, медицине». Сочи., 1998, - с. 132-134.

75. Рябиченко Р.Б, Кабов С.Ф., Кашлаков И.Д., Попов С.В. Оптико-электронная система измерения просадок рельсовой колеи // Конференция «Ресурсосберегающие технологи на железнодорожном транспорте». -М.: МИИТ, 2001, с. V-23 - V-25.

76. Roman В. Ryabichenko, Igor D. Kashlakov, Alexei N. Yakushev. Photonic subsystem for rail track hollows measurement // Photonics for transportation II. Sochi.: SPIE. - vol. 4761, 2001, - p. 45 - 54.

77. Шилин B.A., Попов Д.В., Рябиченко Р.Б., Смолева O.C. Математические модели определения параметров рельса // Сборник докладов конференции «Неделя науки». М.: МИИТ, 1998, - с. V-20 - V-21.

78. Р.Б. Рябиченко, О.С. Смолева. Электронное устройство ввода изображения в ЭВМ // Научная сессия МИФИ-99, конференция «Молодежь и наука». М.: МИФИ, - том. 10, 1999, - с. 123.

79. Roman В. Ryabichenko, Dmitry V. Popov. High-speed imaging and processing for rail track inspection //26th International Congress on High-Speed Photography and Photonics. Alexandria, VA, USA.: SPIE, - vol. 5580, 2004, September 2004, p. 54 - 62.

80. Roman B. Raybichenko, Elena V. Shilina. The outlook of innovative optical-electronic technologies implementation in transportation // Smart imagers and their applications. Sofrino.: SPIE, - vol. 5944, 2005, - p. 124 -130

81. Р.Б. Рябиченко, H.H. Воронин. Контроль параметров рельсовой колеи метрополитена с использованием фотонных измерительных средств // Контроль и диагностика. М.: Машиностроение, - №9, 2007 - с. 71 -73.

82. Модемы. Справочник пользователя. Лагутенко О.И. Спб.: "Лань"., 1997

83. ГОСТ 27.002 89. Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

84. Надёжность автоматизированных систем. Дружинин Г.В. М.: "Энергия", - 1977, -536 с.

85. Теория вероятностей. Вентцель Е.С. М.: Высшая школа, 1999, -576 с.

86. Roman В. Ryabichenko, Elena A. Krivosheina, Dmitry V.Popov. Evaluation techniques of accuracy characteristics for non-contact photonic track inspection system // Smart imagers and their applications. Sofrino. SPIE, - vol. 5944, 2005,-p.138- 146.