Способ оценки угона рельсовой плети

Изобретение относится к способам продольного перемещения (угона) участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути. Способ оценки угона рельсовой плети заключается в том, что на каждой маячной шпале и на рельсовой плети, на нерабочей стороне рельса и на известном расстоянии друг от друга устанавливают метки - ферромагнитные элементы так, чтобы обеспечить надежное обнаружение сигналов от них магнитным дефектоскопом. Измеряют временное рассогласование между метками и определяют расстояние между ними. Оценивают угон рельсовой плети путем сравнения текущего расстояния между метками с результатами предыдущих измерений, с границей допустимого его значения, а также сопоставляя угоны рельса на близлежащих маячных шпалах. В результате повышается точность и достоверность оценки угона рельсовой плети. 3 ил.

 

Изобретение относится к области использования контрольно-измерительных устройств для проверки состояния железнодорожного полотна, в частности к способам для измерения и контроля продольного перемещения (угона) участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути.

В настоящее время на большой протяженности главных путей российских железных дорог используется бесстыковой путь, где рельсы соединены друг с другом в длинные плети при помощи сварки. Одним из наиболее острых вопросов для бесстыкового пути является его эксплуатация в период значительных изменений температуры воздуха, которые приводят к росту продольных напряжений в рельсовых плетях. Температурное сжатие в зимнее время может привести к разрыву рельсовой плети, преимущественно в области сварных или болтовых стыков. А нагрев в теплый период приводит к растягиванию рельсовой плети, изгибам (угонам) рельсовых плетей, т.е. к изменению их геометрии, приводящему к сходу подвижного состава с рельсов.

Известен [1] способ контроля угона рельсовых плетей по меткам, нанесенным краской на перо подошвы рельса и на подкладку маячной (неподвижной) шпалы.

Недостатком этого способа является необходимость проведения визуального контроля смещения меток непосредственно человеком (работником дистанции пути). Визуальный контроль, выполняемый человеком, имеет очень низкую производительность, может выполняться только в светлое время суток, при отсутствии снежного покрова и связан с опасностью для обслуживающего персонала при интенсивном использовании участка железнодорожного пути.

Известны способы измерения напряжений в рельсовых плетях с использованием различных датчиков: тензометрических [2], магнитных [3] и [4], шумов Баркгаузена [5], а также ультразвуковые методы [6].

Недостаток всех перечисленных методов состоит в том, что оценка напряженности рельсового пути не позволяет оценить реальный угон рельса и оценить степень его опасности.

Известен способ [7], в котором считывание меток на рельсе и обнаружение маячных шпал осуществляется автоматизированной системой с оптическими датчиками, которые обнаруживают метки на рельсе, а также маячные шпалы.

Ограниченность данного способа состоит в невозможности применения при снежном покрове, загрязненности меток и маячных шпал и т.п.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является [8] способ оценки угона рельсовой плети, заключающийся в том, что, перемещая магнитный дефектоскоп, зондируют рельсовую плеть и принимают ответные сигналы, обнаруживают сигналы от первых меток, соединенных с рельсовой плетью, и вторых меток, соединенных с маячной шпалой, измеряют их временное рассогласование и определяют расстояние между ними с использованием датчика перемещения дефектоскопа, оценивают угон рельсовой плети путем сравнения текущего расстояние между метками с результатами предыдущих измерений и с границей допустимого его значения, сохраняют полученные результаты. В качестве первых меток используют сварные стыки рельсов, а в качестве вторых - сигналы от рельсовых подкладок, которые могут быть обнаружены магнитным дефектоскопом.

Недостаток способа [8] состоит в низкой точности измерений. Известно, что обычное расстояние между маячными шпалами составляет около 100 метров и для облегчения обнаружения их размещают около пикетных столбов. Расстояние между стыками сварного пути обычно составляет 25 метров. Таким образом, расстояние между сварным стыком и маячной шпалой может составлять до 25 метров. Опасными угонами рельсовых плетей (смещениями метки рельса относительно маячной шпалы) в линейном измерении обычно считаются смещения от 1 см и более. Таким образом, для определения такого смещения способом [8] требуются измерения всех параметров с точностью не хуже 0,04%. Очевидно, что такая точность недостижима.

Задачей, решаемой заявляемым способом, является повышение точности и достоверности оценки угона рельсовой плети.

Для решения этой задачи в способе оценки угона рельсовой плети, заключающемся в том, что, перемещая магнитный дефектоскоп, зондируют рельсовую плеть и принимают ответные сигналы, обнаруживают сигналы от первых меток, соединенных с рельсовой плетью, и вторых меток, соединенных с маячной шпалой, измеряют их временное рассогласование и определяют расстояние между ними с использованием датчика перемещения дефектоскопа, оценивают угон рельсовой плети путем сравнения текущего расстояние между метками с результатами предыдущих измерений и с границей допустимого его значения, сохраняют полученные результаты, на нерабочей стороне рельса, на каждой маячной шпале, устанавливают ферромагнитный элемент, который используют в качестве второй метки, а на рельсовую плеть на известном расстоянии от второй метки и вблизи от нее устанавливают ферромагнитный элемент, который используют в качестве первой метки, указанные ферромагнитные элементы устанавливают так, чтобы обеспечить надежное обнаружение сигналов от меток магнитным дефектоскопом, оценку угона рельсовой плети проводят с учетом начального расстояния между первой и второй метками, а также сопоставляя угоны рельса на близлежащих маячных шпалах.

Существенными отличиями заявляемого способа по сравнению с прототипом являются следующие.

Установка меток на нерабочей стороне рельса обеспечивает их защиту от воздействия подвижного состава.

В прототипе не используются специальные метки.

Установка ферромагнитных элементов на каждой маячной шпале и на рельсовой плети на известном расстоянии позволяет получить минимальное расстояние между метками, которое может быть измерено с высокой точностью.

В прототипе используются сигналы от сварных стыков и рельсовых подкладок, удаленных на десятки метров, что не позволяет измерить рассогласования с требуемой точностью.

Установка меток так, чтобы обеспечить их надежное обнаружение сигналов от меток магнитным дефектоскопом, имеет обозначенную цель, но не требует больших материальных затрат.

В прототипе используются существующие метки (сварные стыки и рельсовые подкладки), однако их обнаружение не всегда гарантировано.

Оценка угона рельсовой плети с учетом начального расстояния между первой и второй метками позволяет учесть методическую ошибку начальной установки меток и за счет этого повысить точность измерений.

В прототипе учет начального рассогласования сварных стыков и рельсовых подкладок практически невозможен из соображений точности.

Сопоставление угонов рельса на близлежащих маячных шпалах, т.е. на участке рельсового пути, позволяет интегрально оценить степень угона плети. Очевидно, что ее смещение происходит не в одной точке, а развивается постепенно: от малых до больших угонов. Аппроксимация нескольких величин угонов позволяет, например, определить точку наибольшего угона рельсовой плети.

В прототипе угон плети рассматривается как точечный, т.е. только в пределах маячной шпалы.

Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы.

Фиг. 1 Внешний вид первой и второй меток, где:

1. Первая метка;

2. Вторая метка;

3. Кронштейн.

Фиг. 2 Сигналы от меток в магнитном дефектоскопе.

Фиг. 3 Рельсовый путь, где:

4. Рельс;

5. Маячная шпала;

6. Катушки возбуждения магнитного дефектоскопа;

7. Магнитный поток;

8. Датчик магнитного дефектоскопа;

9. Сигналы магнитного дефектоскопа.

Рассмотрим возможность реализации заявляемого способа.

На рельсовые пути устанавливают первые 1 и вторые 2 метки.

Конструкция и расположение на рельсе первой ферромагнитной метки должна иметь следующие особенности:

- не мешать прохождению колес любой подвижной единицы по рельсовой колее;

- четко фиксироваться датчиком магнитного канала вагона-дефектоскопа, причем форма отклика от метки должна отличаться от формы откликов от внутренних и поверхностных дефектов в контролируемых рельсах;

- обеспечивать возможность определенного разноса по времени (в пространстве) сигналов от кронштейна маячной шпалы и метки, чтобы максимальный сдвиг рельсовой плети не приводил к слиянию рассматриваемых сигналов;

- не снижать прочностные характеристики рельса;

- крепление на рельсе должно быть устойчиво к вибрациям, к изменению условий эксплуатации в широком диапазоне температур (разность амплитуд температур до 110 градусов), к воздействию нефтепродуктов и других продуктов перевозочного процесса.

Одним из возможных вариантов, Фиг. 1, выполнения 1 первой метки является полоска из ферромагнитного материала (например, стальная лента) шириной 5, толщиной 4 и длиной 30 мм, приклеиваемая на нерабочей грани головки рельса (наружная сторона рельсовой колеи) на расстоянии 100 мм от маячной шпалы. Метку можно приклеить к головке рельса, например, погодоустойчивым клеем типа Permatex® Black Super Weatherstrip Adhesive и так, чтобы верхний край ленты не выходил на поверхность катания головки рельса.

Шпальные подкладки, как указано в [8], могут обнаруживаться магнитным дефектоскопом. Однако подкладка маячной шпалы имеет особенности: скользящую прокладку и «мягкое» крепление. Эти особенности снижают амплитуду отраженных магнитных сигналов и делают ее в лучшем случае мало отличимой от других шпальных подкладок. Для решения этой проблемы необходимо снабдить маячную шпалу дополнительным средством, обеспечивающим ее надежное обнаружение магнитным дефектоскопом. В качестве такого средства, Фиг. 1, может использоваться кронштейн 3, закрепленный на маячной шпале, на котором устанавливается вторая ферромагнитная метка 2.

Конструкция кронштейна 3, устанавливаемого на маячную шпалу, должна удовлетворять следующим требованиям:

- иметь достаточную жесткость и фиксированное положение относительно маячной шпалы с тем, чтобы из-за гибкости кронштейна не вводить дополнительную погрешность в измеряемую величину;

- уровень верхней части кронштейна должен быть приближен к поверхности катания головки рельса;

- верхняя часть кронштейна с меткой 2 должна иметь конфигурацию и массу, обеспечивающие четкий отклик магнитного канала вагона-дефектоскопа, причем форма отклика должна отличаться от формы откликов от внутренних и поверхностных дефектов в контролируемых вагоном-дефектоскопом рельсах;

- кронштейн должен располагаться со стороны нерабочей грани головки рельса (с наружной стороны колеи), чтобы не препятствовать прохождению реборд колес подвижного состава;

- кронштейн должен иметь конфигурацию, не попадающую в зону рабочих элементов снегоочистителей и другой путевой техники, периодически выполняющей техническое обслуживание железнодорожного пути;

- должна предусматривать возможность установки (закрепления) кронштейна на маячной шпале без изменения конструкции рельсовых скреплений и самой шпалы;

- иметь максимальный срок службы, сравнимый со сроком службы рельсовых скреплений;

- иметь минимальную стоимость при массовом изготовлении (только для двухпутного участка Москва - Санкт-Петербург потребуется около 12500 кронштейнов);

- не требовать трудоемких дополнительных операций при обслуживании и содержании рельсового пути.

Вариантов конструкций кронштейнов, удовлетворяющих перечисленным требованиям, может быть несколько. Кроме того, общий вид кронштейна может отличаться в зависимости от типов скреплений рельсов, применяемых на конкретном участке пути. Возможный вариант реализации первой и второй меток приведен на Фиг. 1.

Установка меток должна производиться при ненапряженном состоянии рельсового пути. При установке, при первичных и последующих измерениях измеряются и сохраняются в базе данных (паспорте) рельсового пути расстояния между первыми и вторыми метками. При этом могут учитываться условия проведения измерений, в частности температура, как основной источник напряжений рельсов.

При контроле состояния рельсового пути подвижное дефектоскопическое средство, Фиг. 3 (вагон-дефектоскоп, автомотриса и т.п.), с магнитным дефектоскопом перемещают по рельсу 4. Зондируют рельс катушками возбуждения 6 магнитного дефектоскопа, которые создают магнитный поток 7. Датчик магнитного дефектоскопа 8 принимает ответные сигналы 9, которые через усилитель, аналого-цифровой преобразователь поступают в компьютер (последние элементы очевидны и не показаны с целью упрощения). Обнаруживают сигналы, Фиг. 2, от первых и вторых меток и временное рассогласование dx между ними, а по датчику перемещения (одометру или измерителю скорости) определяют линейное расстояние lх между первой и второй метками.

Оценивают полученное расстояние (угон рельсовой плети) путем:

1. Сравнения lх с допустимым угоном (1 мм);

2. С рассогласованием, полученным в предыдущих измерениях (анализируется динамика развития процесса);

3. Сопоставляют угоны рельса на близлежащих маячных шпалах.

Задачи обнаружения сигналов от меток и оценки величины угона и оценка степени угона осуществляются компьютером по очевидным алгоритмам.

Таким образом, заявляемый способ может быть реализован, требует относительно небольших материальных затрат - установки меток, использует существующее техническое средство - магнитный дефектоскоп и позволяет с высокой точностью и достоверностью оценить степень угона рельсовой плети.

Источники информации

1. Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. Раздел 4.2. Утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 29 декабря 2012 г. №2788 р.

2. Патент CN 203032699.

3. Патент US 2014145710.

4. Патент RU 2454344.

5. Патент RU 2521114.

6. Патент US 2014123761.

7. Патент RU 2174082.

8. Патент RU 2492088.

Способ оценки угона рельсовой плети, заключающийся в том, что, перемещая магнитный дефектоскоп, зондируют рельсовую плеть и принимают ответные сигналы, обнаруживают сигналы от первых меток, соединенных с рельсовой плетью, и вторых меток, соединенных с маячной шпалой, измеряют их временное рассогласование и определяют расстояние между ними с использованием датчика перемещения дефектоскопа, оценивают угон рельсовой плети путем сравнения текущего расстояния между метками с результатами предыдущих измерений и с границей допустимого его значения, сохраняют полученные результаты, отличающийся тем, что на нерабочей стороне рельса, на каждой маячной шпале, устанавливают ферромагнитный элемент, который используют в качестве второй метки, а на рельсовую плеть на известном расстоянии от второй метки и вблизи от нее устанавливают ферромагнитный элемент, который используют в качестве первой метки, указанные ферромагнитные элементы устанавливают так, чтобы обеспечить надежное обнаружение сигналов от меток магнитным дефектоскопом, оценку угона рельсовой плети проводят с учетом начального расстояния между первой и второй метками, а также сопоставляя угоны рельса на близлежащих маячных шпалах.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна. Способ контроля рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути включает регистрацию температуры рельсовой плети и контроль за угоном плетей.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Способ оценки состояния рельсового пути заключается в том, что с применением диагностического вагона, оборудованного тензометрическими колесными парами, тензометрическими автосцепками, измерительными приборами, системами спутниковой навигации и беспроводной передачи данных, который устанавливают в состав грузового поезда, определяют состояние геометрии рельсового пути: радиусы кривых, положение рельсовых нитей в плане и профиле, ширину колеи и другие параметры с привязкой к электронной GPS карте рельсового пути, и связывают их с данными последних проездов вагона-путеизмерителя.

Изобретение относится к средствам контроля рельсовой колеи и колес железнодорожных вагонов. .

Изобретение относится к применению измерительной аппаратуры и приспособлений для измерений перемещений гребня железнодорожного колеса по отношению к головке рельса при движении железнодорожного состава.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к методам и устройствам для измерения веса подвижного состава в эксплуатационных условиях без остановки подвижной единицы, а также в системах горочной автоматики.

Изобретение относится к оборудованию для измерений железнодорожных рельс и колес. .

Изобретение относится к способам измерения перемещений рельсовых путей при воздействии на них подвижных нагрузок. .

Изобретение относится к способу сканирования положения пути и к очистительной машине. .

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути. .

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретнее, к технике железнодорожных измерений. .

Изобретение относится к стендовым конструкциям для проведения макетных исследований моделирования динамики движения подвижного состава железнодорожного транспорта в прямых и кривых участках пути.
Изобретение относится к путевому хозяйству и может быть использовано для измерения перемещений участков рельсовых плетей бесстыкового пути при воздействии на них поездной нагрузки и температуры и на этой основе определения напряженного состояния рельсовых плетей.

Настоящая группа изобретений относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля железнодорожного пути, в частности для определения отклонения железнодорожного пути от проектного положения.

Изобретение относится к способу контроля продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути. Определение продольных напряжений осуществляют непрерывно в движении железнодорожного подвижного состава при механическом взаимодействии катящегося железнодорожного колеса и рельса при возбуждении механических колебаний на контролируемых участках рельсовых плетей с регистрацией, преобразованием полученных колебаний в акустические и усилением сигнала, и при анализе спектра возбуждаемых колебаний по частоте и амплитуде, зависящих от величины продольных механических напряжений участков рельсовых плетей.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для диагностики контрольных элементов устройств контроля схода подвижного состава (УКСПС).

Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля и предназначено для определения координат датчика контроля в процессе поиска дефектов. Универсальное координатное устройство для ручного дефектоскопа размещено на объекте контроля и содержит, по крайней мере, один датчик контроля, выполнено в виде плоской рамы открытого типа, свободные концы которой установлены с возможностью поворота на опорных фиксаторах, закрепленных на объекте контроля.

Система предназначена для измерения и контроля геометрических параметров железобетонных шпал, влияющих на прочность и надежность работы рельсового пути. На каркасе установлена линейная направляющая, с перемещаемой кареткой.

Изобретение относится к способам и средствам неразрушающего контроля материалов и может быть использовано для диагностики рельсов и других протяженных объектов.

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство используют для контроля отклонения от прямолинейности поверхности боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и поверхности катания головки рельса в вертикальной плоскости бесконтактным методом.

Изобретение относится к области диагностики железнодорожного пути. Система диагностирования железнодорожного пути содержит путеизмерительную тележку и связанные с ней сетевой центр и референцные станции.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к системам неразрушающего контроля, размещенным на ходовой тележке вагона-дефектоскопа. Следяще-стабилизирующее устройство скоростного вагона-дефектоскопа выполнено в виде сборной пространственной рамы, состоящей из левой и правой независимых частей, закрепленных на буксах ходовой тележки вагона-дефектоскопа. Каждая из частей рамы состоит из упора, продольного и поперечного рычагов относительно продольной оси рельса. На поперечных рычагах закреплены каретки поперечного перемещения, связанные с параллелограммными маятниковыми подвесами поперечного качания, на которых размещена подвесная центрирующая балка. Каждый параллелограммный маятниковый подвес поперечного качания снабжен шарнирным узлом с поперечной осью, корпус которого связан с концом подвесной центрирующей балки. Корпус одного из шарнирных узлов связан с антифрикционной направляющей, с возможностью свободного продольного перемещения по ней одного из концов подвесной центрирующей балки. В результате обеспечивается повышение качества и надежности работы следяще-стабилизирующего устройства при обеспечении высокой скорости перемещения вагона-дефектоскопа на неровностях рельсового пути. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способам продольного перемещения участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути. Способ оценки угона рельсовой плети заключается в том, что на каждой маячной шпале и на рельсовой плети, на нерабочей стороне рельса и на известном расстоянии друг от друга устанавливают метки - ферромагнитные элементы так, чтобы обеспечить надежное обнаружение сигналов от них магнитным дефектоскопом. Измеряют временное рассогласование между метками и определяют расстояние между ними. Оценивают угон рельсовой плети путем сравнения текущего расстояния между метками с результатами предыдущих измерений, с границей допустимого его значения, а также сопоставляя угоны рельса на близлежащих маячных шпалах. В результате повышается точность и достоверность оценки угона рельсовой плети. 3 ил.

Наверх