05 августа 2020 13:49

05 августа 2020 13:49

фото: Владимир Литвинов

Снимаем напряжение

На Красноярской железной дороге предложили эффективный метод диагностики для хозяйства пути

Новое средство выявления дефектов и напряжений в рельсовых плетях позволит повысить точность определения таких состояний и уровень безопасности движения поездов.
Самым ответственным элементом в хозяйстве железных дорог является путь, а рельс – это главный его несущий элемент.

Совершенствование объектов инфраструктуры проходит постоянно, обычные рельсы заменяются на так называемые рельсовые плети, которые исключают вредное влияние стыков. Однако при эксплуатации бесстыкового пути существенную опасность создают перепады температур, которые вызывают значительные продольные силы и, как следствие, температурные напряжения.

Каждый год после окончания зимнего периода и до установления тёплого времени года во всех дистанциях пути осуществляется ревизия рельсовых плетей бесстыкового пути в соответствии с рекомендациями, утверждёнными ОАО «РЖД» 23.07.2008 г. № ЦПП-8/31.

Если рельсы закреплены при определённой температуре, они подвержены сжимающим и растягивающим нагрузкам в зависимости от времени года, что является причиной снижения устойчивости и в дальнейшем разрушения рельса, а значит, создаётся опасность схода поезда. Исходя из этого получение точных данных об остаточных напряжениях является актуальной задачей.

Величина нагрузок, возникающих в рельсах во время температурных изменений в диапазоне от 20 до 30°С, при равномерном распределении тепла в плетях и их закреплении при 0°С лежит в пределах от 0 до -25МПа. Значение продольной растягивающей силы в выделенном интервале находится в пределах от 0 до 250 кН, а нереализованное приращение длины в тысячеметровой плети составляет около 200 мм. Для обеспечения высокого уровня безопасности движения поездов должен осуществляться непрерывный контроль пути, который проводится как обходчиками, так и с использованием технических средств, вагонов-путеизмерителей с датчиками и техническим оборудованием.

Существующие методы неразрушающего контроля не могут дать возможности проводить раннюю диагностику, измерение напряжения в металле и нацелены на обнаружение уже существующих дефектов, что недостаточно для требуемой надёжности объекта диагностирования.

Однако и при комплексном использовании методов и средств диагностирования нельзя получить высокую вероятность по нахождению величины механических напряжений в бесстыковых путях. Оператор средств диагностирования не может обеспечить уровня достоверности при снятии информации.

Предлагается принципиально новый подход к выявлению дефектов и напряжений в металле. Это метод электромагнитного измерения с применением импульсного магнитного поля и получением сигналов напряжённого состояния в металле. Его применение на практике создаст условия для повышения безопасности при производстве работ, точности определения напряжённых состояний плетей бесстыкового пути, информации о дефектах внутри рельса, а главное, повышение безопасности движения поездов.

На данный момент идёт создание лабораторной установки для выявления зависимостей электромагнитных свойств рельсовых сталей от приложенной силы. Опытная установка будет включать в себя разрывную машину для имитации действия сил растяжения и сжатия, возникающих от термонапряжения, а динамометр будет контролировать величину прикладываемой силы.

При подаче переменного напряжения на первичную обмотку измерительных трансформаторов можно будет создавать магнитный поток, проходящий сквозь зазор сердечника, в котором закреплён испытуемый образец рельсового металла.

Явления сегнето магнетизма позволят выявить появление эффектов магнитной анизотропии в рельсе под воздействием сил сжатия или растяжения.

Значение зависимостей получаемых сигналов, появляющихся под действием такой лабораторной установки, необходимо будет анализировать при помощи интеллектуальной системы. Для этого можно будет использовать уже существующие наработки.

Илья Бузаев,
Виталий Кравцов,
Виктор Ратушняк

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
  1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30 31