RU2800214C1 - Method for automatic monitoring of the state of rail bars of a railway track - Google Patents
Method for automatic monitoring of the state of rail bars of a railway track Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800214C1 RU2800214C1 RU2023104912A RU2023104912A RU2800214C1 RU 2800214 C1 RU2800214 C1 RU 2800214C1 RU 2023104912 A RU2023104912 A RU 2023104912A RU 2023104912 A RU2023104912 A RU 2023104912A RU 2800214 C1 RU2800214 C1 RU 2800214C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- marks
- track
- state
- railway track
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к методам неразрушающего контроля материалов путем исследования магнитных полей рассеяния и может быть использовано при текущем содержании и техническом обслуживании железнодорожных (ж.д.) путей, в частности - при мониторинге бесстыковых рельсовых плетей с целью предотвращения нарушений устойчивости пути под воздействием продольных температурных сил.The invention relates to methods for non-destructive testing of materials by studying stray magnetic fields and can be used in the current maintenance and maintenance of railway (railway) tracks, in particular, when monitoring seamless rail lashes in order to prevent violations of track stability under the influence of longitudinal temperature forces.
На многих железных дорогах мира эксплуатируется температурно напряженная конструкция бесстыкового пути. Основное отличие работы бесстыкового пути от звеньевого состоит в том, что в рельсовых плетях, свариваемых от 800 м и длиной до перегона, действуют значительные механические напряжения, вызываемые изменениями температур. При повышении температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой закрепления в последних возникают удлинение рельсов, которые вызывают механические напряжения, что может привести к резкому нарушению продольной устойчивости («выбросу») пути. При понижении температуры происходит сжатие рельсов, что может привести к излому плети и образованию большого зазора, опасного для прохода поезда, или разрыв рельсового стыка из-за среза болтов.Many railways in the world operate a temperature-stressed jointless track structure. The main difference between the work of a seamless track and a link one is that in rail lashes welded from 800 m and up to a stage, there are significant mechanical stresses caused by temperature changes. With an increase in the temperature of the rail lashes in comparison with the fixing temperature, the rails elongate, which cause mechanical stresses, which can lead to a sharp violation of the longitudinal stability (“ejection”) of the track. When the temperature drops, the rails are compressed, which can lead to a break in the lash and the formation of a large gap that is dangerous for the passage of the train, or a rupture of the rail joint due to the shear of the bolts.
На сети российских железных дорог в среднем в год происходит до 10 отказов, связанных с выбросом рельсошпальной решетки или изломом плети. В 2021 г. допущено 5 сходов грузовых поездов из-за выброса пути [1]. Усиленный мониторинг за состоянием рельсовых плетей требуется при наступлении экстремальных (для данной местности) и близких к ним температур воздуха [2, 3].On the Russian railway network, on average, up to 10 failures occur per year associated with the ejection of a rail-sleeper grid or a break in the whip. In 2021, 5 derailments of freight trains were allowed due to track overshoot [1]. Enhanced monitoring of the state of rail lashes is required when extreme (for a given area) and close to them air temperatures occur [2, 3].
Бесстыковой путь состоит из рельсовых плетей (длиной 800 м и более) и уравнительных пролетов из нескольких (от двух до 4-х) звеньев длиной рельсов 12,5 или 25 м. В процессе эксплуатации в рельсовой плети могут появиться места временного восстановления (МВП), вызванные вырезкой дефектного участка рельса, который заменяется рельсом (рубкой) длиной 8-11 м, образуя два болтовых стыка. На практике, из-за срочных работ по изъятию дефектного участка рельсовой плети (врезки рубок в сжатые сроки в первоочередном порядке), координаты и значение длин рубок остаются не задокументированными и не внесенными в единую базу данных (паспорт пути). В тоже время, как показывает статистика, именно в зоне расположения мест временного восстановления плетей весьма часто происходят нарушения продольной устойчивости бесстыкового пути.The jointless track consists of rail lashes (800 m or more in length) and leveling spans of several (from two to 4) links with a rail length of 12.5 or 25 m. During operation, temporary restoration sites (MTP) may appear in the rail lash, caused by cutting out a defective section of the rail, which is replaced by a rail (cutting) 8-11 m long, forming two bolted joints. In practice, due to urgent work to remove the defective section of the rail lash (cutting cuts in a short time as a matter of priority), the coordinates and value of cutting lengths remain undocumented and not entered into a single database (track passport). At the same time, as statistics show, it is in the zone of location of the places of temporary restoration of the lashes that violations of the longitudinal stability of the continuous track very often occur.
Учитывая важность автоматического мониторинга продольно-напряженного состояния рельсовых плетей бесстыкового ж.д. пути, в мировой практике предложено и продолжают предлагаться множество технических решений и методик, основанных на разных физических принципах. Наиболее часто эти решения основываются на ультразвуковых методах [4-6], на оценке интенсивностей шумов Баркгаузена [7-9], на тензометрии [10-12] и измерении величины смещения рельсовой плети относительно неподвижных реперных отметок. В последнем случае оценку величины смещения производят как визуально (операторами при осмотре [2-3] или путем видеорегистрации [15-17]), так и с помощью различных механических или электронных [18] средств.Considering the importance of automatic monitoring of the longitudinally stressed state of the rail lashes of a seamless railway. way, in world practice, many technical solutions and techniques based on different physical principles have been proposed and continue to be proposed. Most often, these solutions are based on ultrasonic methods [4-6], on the estimation of Barkhausen noise intensities [7-9], on tensometry [10-12], and on measuring the magnitude of the displacement of the rail string relative to fixed reference marks. In the latter case, the displacement value is estimated both visually (by operators during inspection [2-3] or by video recording [15-17]) and using various mechanical or electronic [18] means.
Большинство перечисленных технических решений требуют наличия автономных датчиков, устанавливаемых на рельсы с передачей регистрируемой информации через средства беспроводной связи и естественно требуют наличия электропитания и периодического технического обслуживания. Кроме того, они должны иметь защищенное от вандалов исполнение и обеспечивать работоспособность в широком (от минус 55 до +55°С) диапазоне температур. Себестоимость таких датчиков и трудозатраты на их обслуживание значительны. Видимо поэтому авторам не известны примеры коммерческого применения указанных устройств.Most of the listed technical solutions require autonomous sensors installed on rails with the transmission of recorded information via wireless communication and, of course, require power supply and periodic maintenance. In addition, they must be protected from vandals and ensure operability in a wide (from -55 to +55°C) temperature range. The cost of such sensors and labor costs for their maintenance are significant. Apparently, therefore, the authors do not know examples of the commercial application of these devices.
Ограниченность способов автоматизированной системой с оптическими датчиками [15-17] состоит в невозможности применения их при снежном покрове, загрязненности меток и реперных (маячных) шпал и т.п.The limitation of methods by an automated system with optical sensors [15-17] is the impossibility of using them with snow cover, contamination of marks and reference (lighthouse) sleepers, etc.
Известные способы автоматизированного мониторинга состояния рельсовых плетей ж.д. пути [19-20], основанные на анализе деформационных волн, вызванных движением поезда по рельсам, также требуют значительных первоначальных вложений и обладают низкой достоверностью получаемых результатов.Known methods for automated monitoring of the state of the rail lashes of the railway. tracks [19-20], based on the analysis of deformation waves caused by the movement of a train on rails, also require significant initial investments and have low reliability of the results obtained.
Известен способ автоматического контроля состояния рельсовых плетей бесстыкового пути по [14], включающий размещение и фиксацию в заданном месте рельсового пути комплекта, состоящего из не менее трех магнитных меток, детектирование положения меток датчиком магнитного поля, установленным на транспортном средстве, перемещающемся по рельсовому пути, передачу результатов детектирования в устройство предварительной обработки, обработку получаемых результатов и передачу предварительно обработанной информации на серверное устройство для конечной обработки, анализа и сохранения, при этом одну из магнитных меток комплекта размещают и фиксируют непосредственно на маячной (неподвижной) шпале, а остальные - с двух сторон от нее на расстоянии не менее 0,8 м на подошве рельса, а обработку результатов детектирования осуществляют при помощи программного обеспечения, обеспечивающего определение взаимного расположения меток в комплекте.There is a method for automatically monitoring the state of rail lashes of a seamless track according to [14], including placing and fixing a set consisting of at least three magnetic marks in a given place on the rail track, detecting the position of the marks with a magnetic field sensor installed on a vehicle moving along the track, transferring the detection results to a preprocessing device, processing the results and transferring the preprocessed information to a server device for final processing, analysis and storage, while one of the magnetic marks The test points of the set are placed and fixed directly on the lighthouse (fixed) sleeper, and the rest - on both sides of it at a distance of at least 0.8 m on the rail foot, and the detection results are processed using software that determines the relative position of the marks in the set.
Недостатком известного способа [14] автоматического контроля, является низкая достоверность и сложность реализации в реальных условиях эксплуатации рельсового пути. Размещение магнитных меток комплекта на подошве рельса, на существенном (более 200 мм для рельсов типа Р65 и UIC-60) расстоянии от системы детектирования (датчика магнитного поля) требует наличия достаточно сильных магнитов для комплектования датчиков, резко увеличивает стоимость системы и снижает разрешающую способность, а значит, и точность определения искомых параметров.The disadvantage of the known method [14] of automatic control is the low reliability and complexity of implementation in real operating conditions of the rail track. Placing the magnetic marks of the set on the bottom of the rail, at a significant (more than 200 mm for rails of the R65 and UIC-60 types) distance from the detection system (magnetic field sensor) requires sufficiently strong magnets to complete the sensors, sharply increases the cost of the system and reduces the resolution, and hence the accuracy of determining the desired parameters.
В способе оценки угона рельсовой плети по патенту [13], по существу осуществляющей автоматический мониторинг состояния рельсовых плетей железнодорожного пути, размещают и фиксируют в заданных местах рельсового пути комплекты меток из ферромагнитных материалов, одну из меток комплекта размещают на реперной шпале, вторую - на известном расстоянии от первой на внешней стороне головки рельса, обнаружение меток осуществляют дефектоскопическим средством, периодически перемещающемуся по рельсовому пути и оснащенным системой намагничивания и магниточувствительными датчиками, путем сравнения текущего расстояния между метками с результатами предыдущих измерений и с границей допустимого его значения, а также сопоставляя смещения рельса на близлежащих реперных шпалах оценивают продольную деформацию (угон) рельсовой плети, сохраняют полученные результаты для дальнейшего мониторинга состояния ж.д пути.In the method for evaluating the theft of a rail lash according to the patent [13], which essentially performs automatic monitoring of the state of the rail lashes of a railway track, sets of marks made of ferromagnetic materials are placed and fixed at specified points on the rail track, one of the marks of the set is placed on the reference sleeper, the second at a known distance from the first on the outer side of the rail head, the marks are detected by a flaw detection tool that periodically moves along the rail track and is equipped with a magnetization system and magnetically sensitive sensors, by comparing the current distance between the marks with the results of previous measurements and with the limit of its permissible value, as well as comparing the displacement of the rail on the nearby reference sleepers, the longitudinal deformation (hijacking) of the rail string is estimated, and the results obtained are stored for further monitoring of the state of the railway track.
Положительной особенностью способа [13], в отличие от многих известных способов мониторинга пути [4-12 и 14-20], является применение пассивных меток, не требующих электрического питания, специальных магнитов и технического обслуживания. Не требуется разработка специальной аппаратуры и развертывания сети передачи результатов измерений, т.к. для мониторинга используются штатные дефектоскопические средства с бортовыми вычислительными системами и налаженной сетью передачи данных.A positive feature of the method [13], in contrast to many known methods of track monitoring [4-12 and 14-20], is the use of passive tags that do not require electrical power, special magnets and maintenance. It does not require the development of special equipment and the deployment of a network for transmitting measurement results, because for monitoring, standard flaw detection tools with on-board computer systems and an established data transmission network are used.
Недостатком способа [13], принятого за прототип, является низкая достоверность автоматического мониторинга состояния рельсовых плетей железнодорожного пути, вызванная оценкой продольной деформации рельсовой плети только по величинам смещения их относительно реперных шпал. При этом величины стыковых зазоров в уравнительных пролетах и в местах временного восстановления плети не учитываются, что снижает достоверность результатов и качество мониторинга пути.The disadvantage of the method [13], taken as a prototype, is the low reliability of automatic monitoring of the state of the rail lashes of the railway track, caused by the evaluation of the longitudinal deformation of the rail lash only by the magnitude of their displacement relative to the reference sleepers. At the same time, the butt gaps in equalizing spans and in places of temporary restoration of the lash are not taken into account, which reduces the reliability of the results and the quality of track monitoring.
Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение достоверности и надежности автоматического мониторинга состояния рельсовых плетей железнодорожного пути за счет сбора дополнительной информации о величинах стыковых зазоров в уравнительных пролетах и МВП рельсовых плетей при контроле ж.д. путей действующими дефектоскопическими средствами.The problem solved by the claimed invention is to increase the reliability and reliability of automatic monitoring of the state of the rail lashes of the railway track by collecting additional information about the values of the butt gaps in the leveling spans and the MVP of the rail lashes when monitoring the railway. ways by operating defectoscopic means.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе автоматического мониторинга состояния рельсовых плетей железнодорожного пути, включающий размещение и фиксацию в заданных местах рельсового пути комплектов меток из ферромагнитных материалов, одна из меток комплекта размещена на реперной шпале, вторая - на известном расстоянии от первой на головке рельса, при этом обнаружение меток осуществляют дефектоскопическим средством, периодически контролирующим рельсовые пути, оснащенным системой намагничивания и магниточувствительными датчиками, оценивают смещение рельсовой плети путем сравнения текущего расстояния между парами меток с результатами предыдущих измерений и с допустимыми значениями, также сопоставляя смещения рельса на близлежащих реперных шпалах, сохраняют полученные результаты, дополнительно по сигналам магниточувствительного датчика, вызванным рассеянием магнитного поля в зоне стыкового зазора, обнаруживают болтовые стыки рельсового пути, по амплитудным и пространственным характеристикам этих сигналов определяют величины стыковых зазоров, по совместному анализу величин стыковых зазоров и смещений рельсовых плетей относительно реперных меток оценивают состояние рельсовой плети железнодорожного пути. Причем периоды мониторинга корректируют с учетом текущей и прогнозируемой температуры рельсов.The problem is solved due to the fact that in the method of automatic monitoring of the state of rail lashes of a railway track, including the placement and fixation of sets of marks made of ferromagnetic materials in specified places on the rail track, one of the marks of the set is placed on a reference sleeper, the second is located at a known distance from the first on the rail head, while the detection of marks is carried out by a flaw detection tool that periodically monitors the rail tracks, equipped with a magnetization system and magnetically sensitive sensors, the displacement is estimated rail lash by comparing the current distance between pairs of marks with the results of previous measurements and with acceptable values, also comparing the displacement of the rail on nearby reference sleepers, save the results obtained, additionally, according to the signals of the magnetically sensitive sensor caused by the scattering of the magnetic field in the area of the butt gap, bolted joints of the rail track are detected, the magnitudes of the butt gaps are determined from the amplitude and spatial characteristics of these signals, by joint analysis of the values of the butt gaps and displacements of the rail lashes it is used to assess the state of the rail track with respect to the fiducial marks. Moreover, the monitoring periods are adjusted taking into account the current and predicted temperature of the rails.
Отличительными особенностями предлагаемого способа по сравнению с прототипом и уровнем техники являются:Distinctive features of the proposed method in comparison with the prototype and the prior art are:
1. По сигналам магниточувствительного датчика, вызванным рассеянием магнитного поля в зоне стыкового зазора, определяют болтовые стыки рельсового пути (уравнительных пролетов и МВП). В способе, принятом за прототип, определение болтовых стыков не предусмотрено.1. According to the signals of the magnetically sensitive sensor caused by the scattering of the magnetic field in the zone of the butt gap, the bolted joints of the rail track (equalizing spans and MVP) are determined. In the method adopted for the prototype, the definition of bolted joints is not provided.
2. По амплитудным и пространственным характеристикам сигналов, вызванных рассеянием магнитного поля в зоне зазора болтового стыка, оценивают величины стыковых зазоров. Очевидно, что при температурной деформации рельсовой плети изменяются не только расстояния между метками (на рельсе и реперной шпале), но и величины стыковых зазоров, примыкающих к рельсовой плети. Их учет позволяет более полно и достоверно оценить состояние ж.д. пути. В прототипе этот важный фактор для мониторинга состояния ж.д. пути не учитывается. В реальных условиях эксплуатации бесстыкового пути периодические измерения стыковых зазоров осуществляют вручную с применением металлического клина или универсального шаблона модели 00316 [3].2. According to the amplitude and spatial characteristics of the signals caused by the scattering of the magnetic field in the gap zone of the bolted joint, the values of the butt gaps are estimated. It is obvious that with thermal deformation of the rail lash, not only the distances between the marks (on the rail and the reference sleeper) change, but also the values of the butt gaps adjacent to the rail lash. Taking them into account makes it possible to more fully and reliably assess the state of the railway. way. In the prototype, this important factor for monitoring the state of the railway. paths are not taken into account. Under real operating conditions of a seamless track, periodic measurements of butt gaps are carried out manually using a metal wedge or a universal template model 00316 [3].
3. По совместному анализу величин стыковых зазоров и смещений рельсовых плетей относительно реперных меток оценивают состояние рельсовой плети ж.д. пути. Комплексный анализ нескольких факторов (смещение плети относительно реперных шпал, изменения величин стыковых зазоров, в том числе, часто не учитываемых стыков в зоне МВП), позволяет повысить достоверность и надежность автоматического мониторинга состояния ж.д пути.3. According to the joint analysis of the values of the butt gaps and displacements of the rail lashes relative to the fiducial marks, the state of the rail lash of the railway is assessed. way. A comprehensive analysis of several factors (displacement of the lash relative to the reference sleepers, changes in the values of the butt gaps, including joints that are often not taken into account in the MVP zone), makes it possible to increase the reliability and reliability of automatic monitoring of the state of the railway track.
4. Периоды измерений корректируют с учетом текущих температур и прогноза их изменения. Очевидно, что в зависимости от погодных условий, с наступлением температур, близких к наивысшим для данной местности, динамика продольной деформации рельсового пути возрастает. Корректировка периодов мониторинга с учетом этого фактора позволяет своевременно реагировать на расстройство пути и предотвратить нежелательные последствия. В прототипе вопросы выбора периодов мониторинга не рассматриваются.4. The measurement periods are corrected taking into account the current temperatures and the forecast of their change. Obviously, depending on the weather conditions, with the onset of temperatures close to the highest for a given area, the dynamics of the longitudinal deformation of the rail track increases. Correction of monitoring periods taking into account this factor allows you to respond in a timely manner to a breakdown in the path and prevent undesirable consequences. In the prototype, the issues of choosing monitoring periods are not considered.
Таким образом, совокупность отличительных признаков заявляемого способа позволяет получить требуемый технический результат: повышение достоверности и надежности автоматического мониторинга состояния рельсовых плетей железнодорожного пути и, как следствие, повышение безопасности эксплуатации рельсового пути.Thus, the set of distinguishing features of the proposed method allows to obtain the required technical result: increasing the reliability and reliability of automatic monitoring of the state of the rail lashes of the railway track and, as a result, increasing the safety of the rail track.
Возможность реализации предлагаемого способа демонстрируется следующими иллюстративными материалами:The possibility of implementing the proposed method is demonstrated by the following illustrative materials:
Фиг. 1 - фрагмент регистрируемой средством дефектоскопии дефектограммы магнитного канала одной нитки рельсового пути, где:Fig. 1 - a fragment of the defectogram of the magnetic channel of one line of the rail track recorded by the flaw detection tool, where:
1 - дефектограмма;1 - defectogram;
2 - сигналы от болтовых стыков;2 - signals from bolted joints;
3 - уравнительный пролет (зона разрядных рельсов с звеньями длиной lr);3 - leveling span (zone of discharge rails with links of length l r );
4 - место временного восстановления пути (временный рельс или рубка длиной ln).4 - place of temporary restoration of the path (temporary rail or cutting length l n ).
Фиг. 2 - форма сигнала индукционного датчика (фиг. 2b), при прохождении намагничивающей системы с датчиком над зоной болтового стыка (фиг. 1а), где:Fig. 2 - the signal form of the induction sensor (Fig. 2b), when the magnetizing system with the sensor passes over the area of the bolted joint (Fig. 1a), where:
5 - контролируемый ж.д. рельс;5 - controlled railway rail;
6 - зона болтового стыка с накладками 7 и стыковым зазором 8;6 - bolted joint area with pads 7 and butt gap 8;
2 - сигнал от стыкового зазора 8 и реакции 9 и 10 от начала и от конца стыковых накладок 7 при фиксации их индукционным датчиком (фиг. 2b).2 - signal from the butt gap 8 and reactions 9 and 10 from the beginning and from the end of the butt plates 7 when they are fixed by an inductive sensor (Fig. 2b).
Фиг. 3. Укрупненный вид сигнала 2 (фиг. 1) от стыкового зазора 8, где:Fig. 3. An enlarged view of the signal 2 (Fig. 1) from the butt gap 8, where:
а - амплитуда (размах) сигнала;a - amplitude (range) of the signal;
w - ширина положительного выброса;w is the width of the positive ejection;
d - расстояние между экстремумами сигнала.d is the distance between signal extrema.
Фиг. 4 - экспериментальные зависимости параметров сигнала от величины стыкового зазора 8 в диапазоне измерений.Fig. 4 - experimental dependences of the signal parameters on the size of the butt gap 8 in the measurement range.
Фиг. 5 - экспериментальные зависимости параметров сигнала от величины стыкового зазора 8 при малых величинах.Fig. 5 - experimental dependences of the signal parameters on the size of the butt gap 8 at small values.
Фиг. 6 - пример размещения меток из ферромагнитного материала на реперной шпале (угловой кронштейн красного цвета) и на рельсе.Fig. 6 - an example of placing marks made of ferromagnetic material on a reference sleeper (red corner bracket) and on a rail.
Фиг. 7 - сигналы от пары меток (левая от метки на рельсе, правая - от метки на маячной шпале), полученные в процессе проезда дефектоскопического средства (на скорости 30 км/ч).Fig. 7 - signals from a pair of marks (left from the mark on the rail, right - from the mark on the lighthouse sleeper), obtained during the passage of the flaw detection tool (at a speed of 30 km/h).
Способ реализуется следующим образом. В качестве транспортного средства используют мобильное дефектоскопическое средство реализующее магнитный способ дефектоскопии (в зарубежной литературе - MFL). Это позволяет в качестве комплекта меток использовать пассивные ферромагнитные материалы (фиг. 6), не требующие электрического питания и источника магнитного поля.The method is implemented as follows. As a vehicle, a mobile flaw detection tool is used that implements the magnetic method of flaw detection (in foreign literature - MFL). This makes it possible to use passive ferromagnetic materials as a set of tags (Fig. 6), which do not require electrical power and a magnetic field source.
Указанное средство (на фиг. не показан), оснащенное системой навигации (одометры, системы ГЛОНАСС/GPS) и бортовой вычислительной системой, с заданной скоростью перемещается по рельсовому пути. Система намагничивания дефектоскопического средства, преимущественно представляющая собой электромагнитные катушки (соленоиды), установленные на осях колесных пар двухосной тележки (на фиг. не показаны), известным способом [21, 22] создают постоянный магнитный поток на участках рельсов, расположенных между полюсами электромагнита (пятнами контакта колесных пар с рельсами).The specified means (not shown in Fig.), equipped with a navigation system (odometers, GLONASS / GPS systems) and an on-board computer system, moves along the rail track at a given speed. The magnetization system of the flaw detection tool, which mainly consists of electromagnetic coils (solenoids) mounted on the axles of wheel pairs of a biaxial bogie (not shown in Fig.), creates a constant magnetic flux in the sections of rails located between the poles of the electromagnet (contact spots of wheel pairs with rails) in a known way [21, 22].
В общем случае в качестве намагничивающей системы можно использовать и традиционные «П»-образные электромагниты, подвешенные с обеих сторон тележки дефектоскопического средства над рельсами ж.д. пути, однако результаты мониторинга в этом случае будут хуже из-за неизбежной флуктуации технологического зазора между полюсами движущегося электромагнита и поверхностью катания рельсов.In the general case, traditional "U"-shaped electromagnets suspended on both sides of the trolley of the flaw detection tool above the railway rails can also be used as a magnetizing system. way, however, the monitoring results in this case will be worse due to the inevitable fluctuation of the technological gap between the poles of the moving electromagnet and the rail running surface.
Магниточувствительные датчики (на фиг. не показаны), установленные на поверхности катания рельса в межполюсном пространстве, воспринимают аномалии магнитного поля: порожденные дефектами и конструктивными элементами рельсового пути (стрелочные переводы, болтовые стыки и зазоры между соединяемыми рельсами, сварные швы и т.п.) и сигналы от меток установленных на головке рельсов и реперных шпалах. Принятые сигналы (см. дефектограмму 1 на фиг 1), через усилитель, аналого-цифровой преобразователь поступают в компьютер (последние элементы очевидны и не показаны с целью упрощения).Magnetically sensitive sensors (not shown in Fig.) installed on the rail running surface in the interpolar space perceive magnetic field anomalies: generated by defects and structural elements of the rail track (turnouts, bolted joints and gaps between the rails to be connected, welds, etc.) and signals from marks mounted on the rail head and reference sleepers. The received signals (see defectogram 1 in Fig. 1), through the amplifier, analog-to-digital converter, enter the computer (the last elements are obvious and not shown for the sake of simplicity).
В качестве магниточувствительных датчиков при реализации способа могут использоваться индукционные катушки; датчики Холла (единичные или в виде линеек или матрицы); тонкопленочные магниторезистивные датчики [23]. Индукционные датчики, как наиболее надежные для работы в широком диапазоне температур и простые в эксплуатации, предпочтительнее для реализации способа. При применении датчиков Холла поступающие сигналы предварительно необходимо подвергнуть операции дифференцирования.Induction coils can be used as magnetically sensitive sensors when implementing the method; Hall sensors (single or in the form of rulers or a matrix); thin-film magnetoresistive sensors [23]. Induction sensors, as the most reliable for operation in a wide temperature range and easy to operate, are preferable for implementing the method. When using Hall sensors, the incoming signals must first be subjected to a differentiation operation.
В процессе сканирования рельсов 5 (фиг. 2) в общем потоке сигналов, последовательно поступающих на магниточувствительные датчики и регистрируемые на дефектограмме 1 (фиг. 1), сигналы 2 от болтовых стыков 6 уравнительных пролетов 3 и МВП 4 могут быть выделены по их характерным признакам. Такими признаками являются наличие сигналов (откликов 9 и 10 на фиг. 2b) от концов стыковых накладок 7 и сигнала 2 значительной амплитуды определенной формы (фиг. 1 и 2) от стыкового зазора 8 в середине между концами накладок [24 и 25]. Достоверность распознавания сигналов от болтовых стыков можно дополнительно повысить с использованием специальной обработки [26]. Как правило, амплитуды сигналов от стыковых зазоров (фиг. 1) имеют наибольше значения по сравнению с сигналами от сварных стыков и потенциальных дефектов рельсов. По этому признаку и с использованием технических решений по патентам [21, 27, 28] удается с высокой достоверностью распознать сигналы от стыковых зазоров на фоне остальных сигналов.In the process of scanning rails 5 (Fig. 2) in the general flow of signals sequentially received by magnetically sensitive sensors and recorded on defectogram 1 (Fig. 1), signals 2 from bolted joints 6 of compensation spans 3 and MVP 4 can be distinguished by their characteristic features. Such signs are the presence of signals (responses 9 and 10 in Fig. 2b) from the ends of the butt plates 7 and a signal 2 of a significant amplitude of a certain shape (Figs. 1 and 2) from the butt gap 8 in the middle between the ends of the plates [24 and 25]. The reliability of recognition of signals from bolted joints can be further improved using special processing [26]. As a rule, the amplitudes of signals from butt gaps (Fig. 1) are of the greatest importance compared to signals from welded joints and potential rail defects. Based on this feature and with the use of technical solutions according to patents [21, 27, 28], it is possible to recognize signals from butt gaps against the background of other signals with high reliability.
Сигналы от пар меток, установленных на головке рельса 5 и реперной шпале (см. фиг. 7) распознаются по предварительно заданному расстоянию L0 между парами. Причем в процессе эксплуатации, это расстояние L находится в пределахSignals from pairs of marks mounted on the head of the rail 5 and reference sleeper (see Fig. 7) are recognized by a predetermined distance L 0 between the pairs. Moreover, during operation, this distance L is within
L0 - Δlmax ≤ L ≤ L0+Δlmax,L 0 - Δl max ≤ L ≤ L 0 + Δl max ,
где Δlmax - максимально возможное смещение рельсовой плети в регионе укладки ж.д. пути (по действующим НТД Δlmax ≤ 20 мм). При экспериментальной проверке предлагаемого способа начальное расстояние L0 между парами меток выбраны равной 200 мм. Очевидно, в общем случае значение L0 может иметь иные значения, кратно превышающие измеряемую величину смещения Δl рельсовой плети.where Δl max - the maximum possible displacement of the rail lash in the region of laying the railway. track (according to the current NTD Δl max ≤ 20 mm). During experimental verification of the proposed method, the initial distance L 0 between pairs of marks was chosen to be 200 mm. Obviously, in the general case, the value of L 0 may have other values that are a multiple of the measured value of the displacement Δl of the rail string.
По указанному алгоритму выделение сигналов от меток и оценки величины смещения рельсовой плети относительно реперной шпалы осуществляется системой обработки (компьютером).According to the specified algorithm, the selection of signals from the marks and the estimation of the displacement of the rail string relative to the reference sleeper is carried out by the processing system (computer).
Обработка и анализ сигналов непосредственно на борту диагностического средства позволяет практически в реальном масштабе времени получать результаты мониторинга и оперативно принять упреждающие меры по техническому содержанию рельсового пути с учетом специфики контролируемого участка и местных особенностей. Данные текущего мониторинга могут сохранятся как в базе дефектоскопического средства, так и в базе ЕКАСУИ (единая корпоративная система автоматического управления инфраструктурой) для проведения сравнительного анализа во времени. Алгоритм автоматической обработки для специалистов данной области очевиден и не требует дополнительных пояснений.Processing and analysis of signals directly on board the diagnostic tool makes it possible to obtain monitoring results almost in real time and promptly take preventive measures for the technical maintenance of the track, taking into account the specifics of the monitored section and local features. Current monitoring data can be stored both in the database of the flaw detection tool and in the EKASUI database (unified corporate system for automatic infrastructure management) for comparative analysis over time. The automatic processing algorithm is obvious for specialists in this field and does not require additional explanations.
Естественно, в соответствие с [2, 3], при мониторинге величин смещений рельсовой плети относительно реперных меток (маячных шпал) и определении стыковых зазоров необходимо учитывать, как температуру укладки рельсовой плети, так и текущую температуру эксплуатации. Суточные и длительные прогнозы температур рельсов наблюдают и формируют на специальных температурных стендах дистанций пути и геофизической станции Дирекции инфраструктуры железной дороги. С учетом этих прогнозов, в соответствии с заявляемым способом, необходимо корректировать периоды измерений (проходов дефектоскопического средства) на наблюдаемом участке ж.д. пути.Naturally, in accordance with [2, 3], when monitoring the displacements of the rail string relative to the reference marks (lighthouse sleepers) and determining the butt gaps, it is necessary to take into account both the temperature of the rail string laying and the current operating temperature. Daily and long-term forecasts of rail temperatures are observed and formed on special temperature stands of track distances and the geophysical station of the Directorate of Railway Infrastructure. Taking into account these forecasts, in accordance with the claimed method, it is necessary to correct the periods of measurements (passages of the flaw detection tool) on the observed section of the railway. way.
Таким образом, внедрение прилагаемого способа автоматического мониторинга состояния рельсовых плетей ж.д. транспорта позволяет обеспечить высокую достоверность результатов мониторинга за счет учета показателей комплекса взаимосвязанных факторов: температуры рельса, величин смещений рельсовой плети относительно неподвижных реперных отметок и величин стыковых зазоров.Thus, the implementation of the attached method for automatic monitoring of the state of rail lashes of the railway. transport makes it possible to ensure high reliability of monitoring results by taking into account the indicators of a complex of interrelated factors: rail temperature, displacements of the rail string relative to fixed reference marks and butt gaps.
Источники информацииInformation sources
1. Фадеев B.C., Конаков А.В., Мацкевич М.В. Устройство для определения температуры закрепления рельсовой плети. // Путь и путевое хозяйство. №7. С. 37-39.1. Fadeev B.C., Konakov A.V., Matskevich M.V. Device for determining the temperature of fixing the rail whip. // Way and track facilities. No. 7. pp. 37-39.
2. Инструкция по укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. ОАО «РЖД» №2544/р от 14.12.2016 (с изм. от 09.09.2022).2. Instructions for laying, maintaining and repairing a seamless track. Russian Railways No. 2544/r dated December 14, 2016 (as amended on September 9, 2022).
3. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. №2288р от 14.11.2016 г. 3. Instructions for the current maintenance of the railway track. No. 2288r dated November 14, 2016
4. JP 3188847.4. JP 3188847.
5. RU 2723148.5. RU 2723148.
6. US 9689760.6 US Pat. No. 9,689,760.
7. RU 2521114.7. RU 2521114.
8. RU 2617319.8. RU 2617319.
9. RU 2743650.9. RU 2743650.
10. CN 203032699.10. CN 203032699.
11. US 10167003.11. US 10167003.
12. KR 100950324.12. KR 100950324.
13. RU 2578897.13. RU 2578897.
14. RU 2636200.14. RU 2636200.
15. RU 152858.15. RU 152858.
16. RU 2642687.16. RU 2642687.
17. US 2019/0086364.17. US 2019/0086364.
18. RU 2569504.18. RU 2569504.
19. RU 263682719. RU 2636827
20. EP 695113220.EP 6951132
21. RU 269606621. RU 2696066
22. RU 2707977.22. RU 2707977.
23. RU 2290654.23. RU 2290654.
24. А. Марков, А. Антипов. Магнитная дефектоскопия рельсов. Новые возможности//LAP LAMBERT Academic Publishing RU.2018. ISBN: 978-613-9-88764-4. 103 с.24. A. Markov, A. Antipov. Magnetic flaw detection of rails. New features//LAP LAMBERT Academic Publishing RU.2018. ISBN: 978-613-9-88764-4. 103 p.
25. Марков A.A, Кузнецова E.A. Дефектоскопия рельсов. Формирование и анализ сигналов. Книга 2. Расшифровка дефектограмм // СПб.: Ультра Принт, 2014. 332 с.25. Markov A.A., Kuznetsova E.A. Rail flaw detection. Formation and analysis of signals. Book 2. Decoding of defectograms // St. Petersburg: Ultra Print, 2014. 332 p.
26. RU 2671368.26. RU 2671368.
27. RU 2652673.27. RU 2652673.
28. DE 102004045457.28. DE 102004045457.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2800214C1 true RU2800214C1 (en) | 2023-07-19 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118768953A (en) * | 2024-09-09 | 2024-10-15 | 中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司 | Guide rail assembly, detection method, electronic equipment and storage medium |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521095C1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-06-27 | Анатолий Аркадиевич Марков | Railway line diagnosis method |
RU150721U1 (en) * | 2014-09-10 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | SYSTEM OF CONTROL OF DEFORMATION OF RAIL LASHES OF CANDLESS RAILWAY |
RU2578897C1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-03-27 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method for assessing theft of rail section |
CN105292173B (en) * | 2015-11-10 | 2018-02-09 | 湖北文理学院 | A kind of automatic measurement track checking car |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521095C1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-06-27 | Анатолий Аркадиевич Марков | Railway line diagnosis method |
RU150721U1 (en) * | 2014-09-10 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | SYSTEM OF CONTROL OF DEFORMATION OF RAIL LASHES OF CANDLESS RAILWAY |
RU2578897C1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-03-27 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method for assessing theft of rail section |
CN105292173B (en) * | 2015-11-10 | 2018-02-09 | 湖北文理学院 | A kind of automatic measurement track checking car |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118768953A (en) * | 2024-09-09 | 2024-10-15 | 中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司 | Guide rail assembly, detection method, electronic equipment and storage medium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3237265B1 (en) | System for detecting a break in a rail | |
US8190377B2 (en) | Enhanced rail inspection | |
AU2018213965A1 (en) | Method and system for non-destructive rail inspection | |
JP4008082B2 (en) | Detection device and method of rail fastener dropout, and rail position detection method | |
US9802631B2 (en) | Route examining system | |
US20160244078A1 (en) | Route examining system | |
US11926352B2 (en) | Apparatus and method for wear detection of railroad vehicle wheels | |
Mandal et al. | Effectiveness of measuring stress-free temperature in continuously welded rails by Rail Creep Method and Rail Stress Modules | |
RU2800214C1 (en) | Method for automatic monitoring of the state of rail bars of a railway track | |
RU2492088C2 (en) | Method of controlling railway track skeleton displacement | |
AU2018201022A1 (en) | Route examining system | |
RU2793171C1 (en) | Method for assessment of expansion gaps for rails of a railway track | |
RU2519473C1 (en) | Method for measurement and control of rail track magnetisation | |
CN201761501U (en) | Track with positioning marks | |
RU2671368C1 (en) | Method of magnetic detection of rails regular objects | |
KR102679135B1 (en) | System for Measuring Rail Displacement | |
US3705531A (en) | Method and apparatus for determining the operating performance of wheeled vehicles on a track | |
GB2437156A (en) | Inspection and/or monitoring of points in a points installation | |
EP4112418A1 (en) | An apparatus and a method for detecting disturbing metal objects at a railway track spot | |
Hebib-Albinovic et al. | The criteria for the control of condition of railway lines in FB&H | |
Matiwos | Railway Track Inspection and Maintenance Scheduling For Addis Ababa Light Rail Transit |