Способ контроля температурного режима работы бесстыкового железнодорожного пути



Способ контроля температурного режима работы бесстыкового железнодорожного пути
Способ контроля температурного режима работы бесстыкового железнодорожного пути

 


Владельцы патента RU 2617319:

Общество с ограниченной ответственностью "Патентное бюро" (ООО "Патентное бюро") (RU)

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна, в частности к не разрушаемым методам контроля напряженного состояния участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути. Предлагаемый способ контроля температурного режима работы бесстыкового железнодорожного пути включает определение оптимальной температуры рельсовых плетей при их закреплении в пути при проведения ремонтных работ, выявление участка напряженного состояния рельсовой плети путем определения текущего значение температуры плети и интенсивности генерируемых шумов Баркгаузена, в относительных единицах в сечениях с интервалом 50-500 метров. При этом интенсивность генерируемых шумов Баркгаузена определяют дважды: первый раз при текущей температуре рельсовой плети, которая ниже оптимальной температуры закрепления плети, второй раз при текущей температуре рельсовой плети, которая выше оптимальной температуры закрепления плети. При этом разность текущих значений температур рельсовой плети относительно оптимальной температуры закрепления плети в обоих случаях должна быть одинаковой и составлять не менее 10°С. Определяют разность значений интенсивности генерируемых шумов Баркгаузена, полученных при первом и втором измерениях. По полученным значениям разности интенсивности шумов Баркгаузена оценивают температурный режим работы бесстыкового железнодорожного пути. В результате упрощается контроль температурного режима работы железнодорожной плети бесстыкового пути, более точно определяются зоны, где может создаваться опасность выброса пути, обусловленная повышением температурных механических напряжений в рельсовой плети. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна, в частности к не разрушаемым методам контроля напряженного состояния участков рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути. Может быть использовано для контроля температурного режима работы бесстыкового железнодорожного пути.

Уровень техники известен из системы контроля перемещений рельсовой плети железнодорожного пути, содержащей транспортное средство, снабженное регистрирующим устройством и бесконтактными датчиками, установленными с возможностью обнаружения и анализа расположения рабочих меток, нанесенных на рельсовую плеть и на подкладку маячной шпалы. (Патент на изобретение RU №2174082, заявка: №2000127662 от 08.11.2000, МПК B61K 9/08).

Недостатком известной системы является то, что контроль деформации рельсовой плети бесстыкового пути осуществляется только по меткам, расположенным на рельсовой плети (на верхней части подошвы рельсовой плети) и на репере (на подкладке «маячной» шпалы), что является недостаточным для получения достоверных результатов и исключения ложного срабатывания системы и, кроме того, в известном устройстве анализу подвергаются метки, нанесенные краской, что также не способствует повышению достоверности результатов.

Известен способ определения состояния рельсошпальной решетки эксплуатируемого железнодорожного бесстыкового пути, преимущественно ее продольно-поперечной устойчивости под действием в ней продольных сжимающих температурных сил, заключающийся в том, что путеизмерительными средствами непрерывно измеряют кривизну рельсовых плетей в плоскости пути, периодически измеряют температуру этих же плетей при помощи бесконтактных температурных датчиков, определяют по формуле средние значения продольных сжимающих каждую рельсовую плеть сил, непрерывно определяют по формуле силы, стремящиеся сдвинуть шпалы поперек пути, сравнивают значения последних с допускаемыми их значениями для данного участка пути. (Патент RU №2038441, заявка: 5045651 от 21.04.1992, МПК Е01В 35/00).

К недостаткам способа следует отнести следующие:

- использование для определения продольных сил значений кривизны рельса, отнесенной к расстоянию между осями соседних шпал, т.е. мгновенных значений кривизны, ввиду того, что из-за солидарной работы всех элементов рельсошпальной решетки и жесткости рельсов в плоскости пути возможные поперечные деформации (искривления) на таком расстоянии (до 0,5 м) при нагревании рельсов очень малы.

- необходимо иметь систему контроля за продольными силами в рельсах бесстыкового пути, чтобы вовремя обнаруживать опасные отступления от установленного температурного режима, особенно в случаях возникновения на пути мест с избыточными сжимающими силами.

Известен способ контроля рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути, включающий регистрацию температуры рельсовой плети при укладке ее в путь и после проведения ремонтных работ, контроль за усилием затяжки гаек клеммных и закладных болтов и за продольными подвижками (угоном) плетей по смещениям контрольных сечений рельсовой плети относительно "маячных" шпал, проведение мероприятий по устранению угона, превышающего допустимые нормы, при этом выявляют участки напряженного состояния рельсовой плети, для этого на рельсовой плети в сечениях с интервалом 50-500 метров определяют текущее значение температуры плети, интенсивность генерируемого шума Баркгаузена, определяют фактическое значение механических продольных напряжений по графику зависимости интенсивности шумов Баркгаузена от механических продольных напряжений, полученной при калибровке анализатора интенсивности магнитных шумов Баркгаузена, при этом калибровку анализатора шумов Баркгаузена проводят на образцах, вырезанных из рельсовой стали, причем калибровочный образец подвергается осевому сжатию или осевому сжатию и продольному изгибу от усилия осевого сжатия, при построении калибровочной зависимости интенсивность магнитных шумов Баркгаузена оценивают в относительных единицах, определяемых как отношение разности показаний анализатора к их сумме, полученной при измерении интенсивности магнитных шумов Баркгаузена в двух взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых должно совпадать с направлением приложения нагрузки при калибровке анализатора и направлением продольной оси рельса при измерении на рельсе, полученные значения напряжений и температуры наносят на расчетную зависимость значений напряжений в рельсе от температуры рельсовой плети, определяют разность между измеренными напряжениями и расчетными напряжениями и по величине разности напряжений на расчетной зависимости определяют отклонение температуры закрепления от ее нормативного значения и в случае ее превышения проводят работы по введению бесстыкового пути в нормируемый температурный режим. (Патент RU №2251114, заявка: 2012157562 от 27.12.2012, МПК Е01В 35/12). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

К недостаткам данного способа следует отнести следующее:

- сложность реализации способа,

- необходимость иметь калибровочную зависимость интенсивности шумов Баркгаузена от напряжения.

Интенсивность шумов Баркгаузена определяется не только напряженным состоянием материала, но и многими другими свойствами, такими как структура материала, наличие поверхностных дефектов, намагниченность и другими свойствами. Поэтому, чтобы точно определить механические напряжения в данном сечении железнодорожной плети, необходимо иметь калибровочную зависимость для каждого сечения плети, где производится определение интенсивности шумов Баркгаузена, что практически невозможно.

Задачей заявляемого технического решения является повышение безопасности движения железнодорожного движения.

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в упрощении контроля температурного режима работы железнодорожной плети бесстыкового пути, в более точном определении зон, где может создаваться опасность выброса пути, обусловленная повышением температурных механических напряжений в рельсовой плети.

Указанный технический результат достигается предлагаемым способом контроля температурного режима работы бесстыкового железнодорожного пути, включающим определение оптимальной температуры рельсовых плетей при их закреплении в пути при проведения ремонтных работ, выявление участка напряженного состояния рельсовой плети путем определения текущего значение температуры плети и интенсивности генерируемых шумов Баркгаузена, в относительных единицах в сечениях с интервалом 50-500 метров, при этом дважды определяют интенсивность генерируемых шумов Баркгаузена, первый раз при текущей температуре рельсовой плети, которая ниже оптимальной температуры закрепления плети, второй раз при текущей температуре рельсовой плети, которая выше оптимальной температуры закрепления плети, при чем разность текущих значений температур рельсовой плети относительно оптимальной температуры закрепления плети в обоих случаях должна быть одинаковой и составлять не менее 10°С, определяют разность значений интенсивности генерируемых шумов Баркгаузена, полученных при первом и втором измерениях, по полученным значениям разности интенсивности шумов Баркгаузена оценивают температурный режим работы бесстыкового железнодорожного пути. Кроме этого, интенсивность генерируемого шума Баркгаузена определяют одновременно с определением текущего значения температуры рельса, текущее значение температуры рельса и интенсивность генерируемого шума Баркгаузена определяют на шейке рельса с двух сторон, затем вычисляют среднее значение, оптимальную температуру закрепления плети определяют по паспорту укладки плети.

Контроль температурного режима работы бесстыкового железнодорожного пути производится при проходе путеизмерительной техники, а также натурном осмотре и промере многих параметров, определяющих текущее состояние железнодорожной плети. Определяют текущее состояние неровностей геометрии рельсовой колеи в плане, длину волны и амплитуду неровностей, состояние скреплений (моменты затяжки, силы прижатия клемм), состояние балластной призмы (размеры плеча, полнота балластной призмы в шпальных ящиках). Предлагаемый способ позволит, в совокупности с данными параметрами бесстыкового пути, значительно повысить точность оценки температурной работы плети.

Предлагаемый способ контроля температурного режима работы бесстыкового железнодорожного пути, основан на методе изменения зависимости интенсивности шумов Баркгаузена, возникающих при намагничивании зоны исследования, от величины механических напряжений. Структурные изменения, происходящие в рельсовых сталях при термической обработке, а также в процессе эксплуатации влияют на интенсивность шумов Баркгаузена, что позволяет использовать метод шума Баркгаузена для неразрушающего контроля механических напряжений в рельсовой цепи. Наличие упругих внутренних напряжений в материале рельсовой плети, их значения и характер распределения оказывают влияние на то, каким образом домены определяют для себя ось легкого намагничивания и как они ориентируются по отношению друг к другу, определяют интенсивность генерируемого шума Баркгаузена, т.е. амплитуда магнитного шума зависит от внутренних напряжений в плети.

Авторами разработано устройство, позволяющее получать линейные зависимости интенсивности шумов Баркгаузена при деформации сжатия и деформации растяжения исследуемого образца. При этом при увеличении деформации сжатия интенсивность шумов Баркгаузена снижается, а при увеличении деформации растяжения интенсивность шумов Баркгаузена возрастает.

Бесстыковой путь, согласно действующим указаниям по укладке пути, должен закрепляться при оптимальных температурах, которые приведены в табл. П. 2.1 в «Инструкции по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути», утвержденной Распоряжением ОАО «РЖД» №2788р от 29 декабря 2012 г.)» Для Дальневосточной дирекции инфраструктуры эта температура составляет 35±5°С. Железнодорожная плеть при нагреве атмосферным воздухом и лучами солнца до температуры, равной оптимальной температуре укладки (35°С), находится в растянутом состоянии, а выше оптимальной температуры закрепления плети (35°С) - находится в сжатом состоянии. Таким образом, достаточно определить интенсивность шумов Баркгаузена при температуре плети ниже оптимальной температуры закрепления плети и выше температуры закрепления плети, сравнить полученные значения, и если температурная работа плети находится в удовлетворительном состоянии, то разность полученных значений интенсивности шумов Баркгаузена будет минимальной или близкой нулю. Измерения интенсивности шумов Баркгаузена предпочтительно выполнять при равенстве значений разности температур между температурой укладки плети и текущими измерениями температур. Температуру укладки плети определяют по паспорту укладки плети.

Исключить вероятность выброса пути возможно, если вовремя провести мероприятия по снижению напряжений в рельсовой плети. Такая работа проводится, если известно напряжение сжатия в рельсовой плети и температура, при которой определено напряжение сжатия и температура укладки плети. Точно определить механические напряжения в рельсовой плети задача сложная. Предлагается достаточно простой в исполнении, не требующий длительного времени в исполнении, без определения абсолютных значений механических напряжений в плети способ контроля температурного режима работы бесстыкового железнодорожного пути, позволяющий получать результаты, имеющие высокую достоверность.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

По паспорту плети определяется оптимальная температура рельсовых плетей при закреплении в железнодорожном пути. Исследовали железнодорожное полотно, уложенное на ст. Комсомольск, Дальневосточной железной дороги. По сведениям из паспорта плеть длиной 1030 м закреплялась при температуре 30°С. Интенсивность шумов Баркгаузена определяли прибором УКБП, разработанным в ООО «НТЦ Информационные Технологии». Температуру рельса определяли термометром контактным ТК-5.06. Контроль температурного режима работы бесстыкового железнодорожного пути проводили первый раз при температуре атмосферного воздуха 19°С с 8-00 до 9-00 час, температура левой и правой плетей в процессе контроля находились в пределах 23°С-24,5°С, и второй раз при температуре атмосферного воздуха 32°С с 15-00 до 14-00 час, температура плетей находилась в пределах 43°С-45°С. Определение интенсивности шумов Баркгаузена определяли на прямолинейном участке (пикеты 4-5 и 5-6) и на криволинейном участке (пикеты 6-7, 7-8 и 8-9). Расстояние между пикетами составляло 100 метров. Интенсивность генерируемых магнитных шумов Баркгаузена оценивали в относительных единицах. Интенсивность генерируемых шумов Баркгаузена, определяли дважды при различных текущих значениях температуры плетей в одних и тех же сечениях плети, один раз при температуре ниже оптимальной температуры закрепления плети (23°С-24,5°С,) второй раз при температуре выше оптимальной температуры закрепления плети (43°С-45°С). Определяли разность интенсивности генерируемых шумов Баркгаузена, полученную при различных текущих значениях температуры рельса. Разность текущих значений температур рельса составляла примерно 16°С, Результаты реализации способа представлены на фиг. 1 и 2. Из полученных значений наиболее хорошо отрабатывают изменения температуры рельсовые плети в районе пикетов 4/5 и 8/9. Первый пикет расположен на прямолинейном участке, второй на границе прямолинейного и криволинейного участка рельсовой плети. По полученным данным можно сделать заключение, что температурный режим работа плетей на обследованном участке удовлетворительный.

Необходимо также отметить, что наличие напряжений в рельсовой плети способствует ускоренному протеканию процессов деградации материала, наблюдаются такие явления деградации материала, как усталость, деформационное старение, эволюция дислокационной структуры, межкристаллитная коррозия, поэтому очевидна необходимость периодического измерения уровня интенсивности шумов Баркгаузена, которая позволит оптимизировать условия эксплуатации рельсовых плетей железнодорожного полотна.

1. Способ контроля температурного режима работы бесстыкового железнодорожного пути, включающий определение оптимальной температуры рельсовых плетей при их закреплении в пути при проведения ремонтных работ, выявление участка напряженного состояния рельсовой плети путем определения текущего значения температуры плети и интенсивности генерируемых шумов Баркгаузена в относительных единицах в сечениях с интервалом 50-500 м, отличающийся тем, что дважды определяют интенсивность генерируемых шумов Баркгаузена, первый раз при текущей температуре рельсовой плети, которая ниже оптимальной температуры закрепления плети, второй раз при текущей температуре рельсовой плети, которая выше оптимальной температуры закрепления плети, причем разность текущих значений температур рельсовой плети относительно оптимальной температуры закрепления плети в обоих случаях должна быть одинаковой и составлять не менее 10°С, определяют разность значений интенсивности генерируемых шумов Баркгаузена, полученных при первом и втором измерениях, по полученным значениям разности интенсивности шумов Баркгаузена оценивают температурный режим работы бесстыкового железнодорожного пути.

2. Способ контроля по п.1, отличающийся тем, что интенсивность генерируемого шума Баркгаузена определяют одновременно с определением текущего значения температуры рельса.

3. Способ контроля по п.1, отличающийся тем, что текущее значение температуры рельса и интенсивность генерируемого шума Баркгаузена определяют на шейке рельса с двух сторон, затем вычисляют среднее значение.

4. Способ контроля по п.1, отличающийся тем, что оптимальную температуру закрепления плети определяют по паспорту укладки плети.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна. Способ оценки запаса устойчивости бесстыкового железнодорожного пути включает регистрацию температуры рельсовой плети при укладке ее в путь, а также после проведения ремонтных работ, выявление участков напряженного состояния рельсовой плети, для этого на рельсовой плети в сечениях с интервалом 50-500 метров определяют текущее значение температуры плети и интенсивность генерируемого шума Баркгаузена в рассматриваемом сечении пути, интенсивность магнитных шумов Баркгаузена оценивают в относительных единицах, определение фактической температуры закрепления плети.

Предлагаемое изобретение относится к железнодорожному транспорту. Согласно способу контроля устойчивости бесстыкового рельсового пути путем измерения частоты его собственных горизонтальных поперечных колебаний в качестве критерия устойчивости принимают отношение частоты его собственных горизонтальных поперечных колебаний в текущий момент времени к заранее известной частоте колебаний этого же участка пути при продольной силе, равной нулю.

Изобретение относится к железнодорожному строительству и предназначено для периодической проверки усилия прижатия клеммы во время монтажа и эксплуатации. Устройство для измерения усилия прижатия клемм состоит из опоры, силоизмерителя и узла захвата, включающего насадку и шарнирно соединенные с ней подпружиненные лапы узла захвата.

Настоящее изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля состояния конструкций искусственных сооружений для железнодорожного транспорта в процессе их эксплуатации, и может применяться для выявления потенциально опасных участков железнодорожного пути и его окружения.

Изобретение относится к измерительным устройствам. Устройство замера горизонтальных усилий между гребнем колеса и головкой рельса при проведении макетных исследований движения подвижного состава по рельсовому пути состоит из макета рельс в виде стальной ленты, креплений, шпал и датчиков.

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 железнодорожному транспорту, а именно к применению вычислительных средств при проектировании и отработке элементов верхнего строения пути, в частности для определения перемещения рельсовых путей, в том числе изолирующих стыков, при воздействии на них подвижной нагрузки.

Изобретение относится к устройствам для строительства и ремонта железнодорожного пути и может быть использовано при постановке пути в проектное положение. Система для управления выправкой железнодорожного пути содержит мобильную референцную станцию, путевую машину и смонтированное на её раме устройство для выправки железнодорожного пути.

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.

Устройство для выправки железнодорожного пути содержит опирающуюся на ходовые тележки раму путевой машины, устройство определения пройденного пути, контактирующую с рельсами измерительную тележку.

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна. Способ оценки запаса устойчивости бесстыкового железнодорожного пути включает регистрацию температуры рельсовой плети при укладке ее в путь, а также после проведения ремонтных работ, выявление участков напряженного состояния рельсовой плети, для этого на рельсовой плети в сечениях с интервалом 50-500 метров определяют текущее значение температуры плети и интенсивность генерируемого шума Баркгаузена в рассматриваемом сечении пути, интенсивность магнитных шумов Баркгаузена оценивают в относительных единицах, определение фактической температуры закрепления плети.

Предлагаемое изобретение относится к железнодорожному транспорту. Согласно способу контроля устойчивости бесстыкового рельсового пути путем измерения частоты его собственных горизонтальных поперечных колебаний в качестве критерия устойчивости принимают отношение частоты его собственных горизонтальных поперечных колебаний в текущий момент времени к заранее известной частоте колебаний этого же участка пути при продольной силе, равной нулю.

Изобретение относится к мобильным комплексам диагностики рельсового пути. Путеизмерительная следящая система мобильного комплекса диагностики рельсового пути, подвеска которого содержит катковую ось, снабжена подъемной путеизмерительной тележкой, выполненной в виде двух соосных телескопических штанг и параллельного им вала, связанных между собой независимыми параллелограммными механизмами, соединенными с помощью кронштейнов с катковой осью.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля рельсового пути. Следящая система выполнена в виде подвесной центрирующей балки, закрепленной на двух параллелограммных механизмах, на концах которой размещены два силовых цилиндра подъема-опускания искательной системы, которая содержит искательную балку, соединенную с помощью двух вилок с силовыми цилиндрами, и на искательной балке закреплены три рамки ультразвуковых искателей и два постоянных магнита следящей системы.

Изобретение относится к способу контроля контакта между колесом и рельсом железнодорожного транспортного средства. Способ контроля контакта между колесом и рельсом железнодорожного транспортного средства содержит этапы: записи вертикального и/или бокового ускорения по меньшей мере одного колеса (10) транспортного средства; сохранения записанного ускорения вместе с ассоциированным угловым и с ассоциированным географическим положением колеса (10); идентификации событий ускорения, превышающих предопределенный параметр; классифицирования каждого события с использованием вычислительной физической модели (22) колеса (10).

Изобретение относится к области диагностики железнодорожного пути. Устройство для контроля положения рельсового пути в горизонтальной плоскости согласно изобретению содержит вычислительный блок, в состав которого входят два блока пересчета координат, две линии задержки на 12,5 метров, две линии задержки на 17 метров, линию задержки на 50 метров, сумматор и блок нормировки.

Настоящее изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля состояния конструкций искусственных сооружений для железнодорожного транспорта в процессе их эксплуатации, и может применяться для выявления потенциально опасных участков железнодорожного пути и его окружения.

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.

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.

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 железнодорожного транспорта и может быть использовано при мониторинге состояния бесстыкового пути. Согласно изобретению, при контроле положения оси железнодорожного пути в плане путеизмерительным средством (например, путеизмерительным вагоном), с начала летнего сезона (апреле-мае в зависимости от климатической зоны) с помощью диаграмм фиксируют величины еще не опасные для движения поездов стрел изгиба рельсов бесстыкового пути в плане. Эти исходные диаграммы сохраняют до получения диаграмм при очередном проходе путеизмерительного средства. Последующие диаграммы накладывают на предыдущие, совмещая их по линейной координате (абсциссе), определяют разницу ординат на месте максимальной стрелы, делят эту разницу на прошедшее время между проходами путеизмерительного средства, определяют скорость роста стрелы и таким образом обнаруживают опасное место с опасной скоростью изменения величины стрелы неровности. В результате опасное место с избыточной продольной сжимающей силой в рельсовых плетях обнаруживается заблаговременно. 1 ил.
Наверх