Способ неразрушающего контроля железобетонных опор контактной сети железнодорожного транспорта

Изобретение относится к измерениям физических величин. Технический результат: снижение трудоемкости процесса контроля состояния опор контактной сети, уменьшение времени замеров. Сущность изобретения: на железобетонную опору воздействуют переменным электромагнитным полем, создаваемым тяговыми токами движущегося электровоза. Одновременно регистрируют множество сигналов взаимодействия переменного электромагнитного поля с материалами железобетонной опоры системой датчиков, установленных на самом электровозе или на прицепной платформе. Формируют из них комбинированный сигнал, подсчитывают текущую функцию взаимной корреляции комбинированного сигнала с набором эталонных сигналов. Максимальное значение функции соответствует известному состоянию опоры, определяемому эталонным сигналом. Можно регистрировать сигнал от единичного датчика и подсчитывать функцию взаимной корреляции с соответствующим эталонным сигналом. Для более четкой фиксации главного пика корреляционной функции изменяют комбинированный сигнал, усложняя его. Таким образом, предлагаемый способ позволяет контролировать состояние железобетонной опоры контактной сети в реальном времени, без задержек на измерения и обработку результатов в момент прохождения электровоза мимо опоры, исключив подготовительные работы, подключение генератора и размещение приборов на опоре. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способам измерения физических величин любого вида путем исследования электрических и магнитных свойств материалов с помощью электрических и магнитных методов, например определение местоположения повреждений в кабелях, линиях или сетях передачи энергии.

Известен способ определения коррозионного состояния железобетонных опор контактной сети железных дорог (Ефимов А.В., Галкин А.Г. Надежность и диагностика систем электроснабжения железных дорог. - Учебник для студентов вузов железнодорожного транспорта. - М.: издательство УМК МПС России, 1996. - С.366-367) путем измерения потенциалов и сопротивления опор.

Выбирают ток поляризации металлической арматуры железобетонной опоры, например, плотность тока поляризации - 2,5 мкА/см², за 5 минут потенциал арматуры исправной железобетонной опоры должен подняться до 0,6-0,7 В. Если потенциал ниже 0,6 В, то опора неисправна.

Недостатком этого способа является большая продолжительность процесса измерения, зависимость от мощности источника постоянного тока, используемого для поляризации.

Известен также способ контроля исправности железобетонных опор контактной сети, основанный на изменении индуктивности катушки при введении в нее стального стержня. Для проведения замеров индуктивности контролируемой железобетонной опоры освобождают ее подземную часть, к наземной и подземной частям опоры прикладывают катушки индуктивности, введенные каждая в одно из плеч моста, питающегося от измерительного генератора. Полное сопротивление катушки зависит от количества металла в арматуре опоры: с уменьшением количества металла в арматуре, например, в результате коррозии сопротивление катушки индуктивности уменьшается. Достоинство этого способа состоит в том, что физическая характеристика - масса металлической арматуры в железобетонной опоре определяется с помощью электрической характеристики - индуктивности (Ефимов А.В., Галкин А.Г. Надежность и диагностика систем электроснабжения железных дорог. - Учебник для студентов вузов железнодорожного транспорта. - М.: издательство УМК МПС России, 1996. - С.366-367) - прототип.

Недостатком данного способа является то, что перед замерами необходимо откапывать подземную часть железобетонной опоры, доставлять к месту замеров измерительный генератор.

Цель изобретения - снижение трудоемкости процесса контроля состояния опор контактной сети, уменьшение времени замеров.

Указанная цель достигается тем, что контроль состояния железобетонной опоры осуществляют по параметрам, возникающим под воздействием электромагнитного поля, создаваемого движущимся электровозом, которые регистрируют датчиками, установленными на самом электровозе.

Сущность изобретения заключается в том, что на железобетонную опору воздействуют переменным электромагнитным полем, создаваемым тяговыми токами движущегося электровоза, одновременно регистрируют множество сигналов взаимодействия переменного электромагнитного поля с материалами железобетонной опоры системой датчиков, установленных на самом электровозе или на прицепной платформе, формируют из них комбинированный сигнал путем последовательного размещения их во времени, подсчитывают текущую функцию взаимной корреляции комбинированного сигнала с набором эталонных сигналов либо регистрируют единичный сигнал одним отдельно взятым датчиком, подсчитывают функцию взаимной корреляции между этим сигналом и соответствующим эталонным сигналом, при этом максимальное значение функции соответствует известному состоянию опоры, определяемому эталонным сигналом, и изменяют комбинированный сигнал, усложняя его, для более четкой фиксации главного пика корреляционной функции.

На фиг.1 представлена схема осуществления способа неразрушающего контроля железобетонных опор контактной сети железнодорожного транспорта, включающая электровоз 1, железобетонную опору 2, металлическую арматуру 3 железобетонной опоры 2, силовые линии 4 наведенного электромагнитного поля, силовые линии 5 электромагнитного поля взаимодействия, датчики 6, сигналы 7 от отдельных датчиков, комбинированный сигнал 8, устройство обработки 9 комбинированного сигнала 8, устройство регистрации 10 состояния железобетонной опоры 2.

На фиг.2 представлена схема устройства обработки 9 комбинированного сигнала 8, включающая коррелятор 11, устройство формирования эталонного сигнала 12, эталонный сигнал 13, устройство сравнения и выбора 14, сигнал 15, соответствующий функции взаимной корреляции между комбинированным и эталонным сигналами, опорное напряжение 16.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

За счет тяговых токов движущегося электровоза 1 наводится электромагнитное поле 4, взаимодействующее с металлической арматурой 3 железобетонной опоры 2, результаты взаимодействия фиксируются датчиками 6, на выходах которых образуются электрические сигналы 7, отражающие взаимодействия наведенного электромагнитного поля с материалами опоры.

Например, если при излучении электромагнитного поля частоты F₁ образуются гармоники частот 2 F₁ 3 F₁, то это говорит о том, что на поверхности металла арматуры 3 железобетонной опоры 2 появилась ржавчина, образующая контакт металл-полупроводник, нелинейный для протекания наведенного тока частоты F₁. Чем более ярко выражены гармоники 2 F₁, 3 F₁, тем процесс окисления более развит.

Можно измерять фазовые различия между наведенным электромагнитным полем и полем взаимодействия (SU 1438428, МПК7 G01N 27/72. Конюхов В.Е. Способ определения относительной магнитной проницаемости электропроводящих материалов. - Опубл. 27.01.2000) или отношения величины наведенного сигнала в датчике при известной исходной массе металла в опоре (RU 2165090, МПК7 G01R 33/12, G01N 27/72. Семыкин М.А. Способ определения содержания железа в оперативных пробах рудного материала и устройство для его осуществления. - Опубл. 10.04.2001).

Далее сигналы от датчиков 6 формируют в комбинированный сигнал 8 путем их последовательного размещения во времени.

Комбинированный сигнал 8 (S_К(t)) в устройстве обработки 9 сворачивается с эталонным сигналом 7 (S_ЭТ(t)) по классическому алгоритму подсчета функции взаимной корреляции (Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника». - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1988. - С.73 - 86):

где τ - временной сдвиг между сигналами S_ЭТ(t) и S_К(t);

t - текущее время;

Т - длительность эталонного сигнала.

Чем сложнее комбинированный сигнал, тем уже и больше по величине главный пик корреляционной функции и тем легче его выделить на устройстве сравнения и выбора 14 путем сравнения с пороговым напряжением 16.

Это позволяет, с одной стороны, более четко фиксировать главный пик в условиях сильных мешающих электромагнитных полей и увеличивать число градаций состояния железобетонной опоры путем увеличения числа эталонных сигналов.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет контролировать состояние железобетонной опоры контактной сети в реальном времени, без задержек на измерения и обработку результатов в момент прохождения электровоза мимо опоры, исключив подготовительные работы, подключение генератора и размещение приборов на опоре.

1. Способ неразрушающего контроля железобетонных опор контактной сети железнодорожного транспорта, включающий воздействие на единичную железобетонную опору электромагнитным полем от источника тока, регистрацию с помощью датчиков сигналов взаимодействия электромагнитного поля с материалами опоры, сравнение их с эталонными сигналами, отличающийся тем, что на железобетонную опору воздействуют переменным электромагнитным полем, создаваемым тяговыми токами движущегося электровоза, одновременно регистрируют множество сигналов взаимодействия переменного электромагнитного поля с материалами железобетонной опоры системой датчиков, установленных на самом электровозе или на прицепной платформе, формируют из них комбинированный сигнал путем последовательного размещения их во времени, подсчитывают текущую функцию взаимной корреляции комбинированного сигнала с набором эталонных сигналов, либо регистрируют единичный сигнал одним отдельно взятым датчиком, подсчитывают функцию взаимной корреляции между этим сигналом и соответствующим эталонным сигналом, при этом максимальное значение функции соответствует известному состоянию опоры, определяемому эталонным сигналом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяют комбинированный сигнал, усложняя его, для более четкой фиксации главного пика корреляционной функции.