Диагностика путевой структуры Рельсы Основной элемент верхнего

Диагностика путевой структуры

Рельсы Основной элемент верхнего строения пути. Рельсы служат направляющими нитями, по которым колеса локомотива и вагонов следуют в заданном направлении. Они непосредственно воспринимают давление и другие силы от колес и передают их на опоры — шпалы и брусья. От надлежащего знания состояния верхнего строения пути зависит безопасность движения поездов и сумма средств, пути. Х. Балух затрачиваемых на ремонт

Рельсы изготовляют из мартеновской или бессемеровской стали согласно требованиям государственных стандартов по сортаменту (размерам) и техническим условиям.

Поперечное сечение рельсов узкой колеи

Поперечное сечение рельсов широкой колеи РП 65

Схема и примеры условного обозначения рельсов Тип рельса Длина рельса Болтовые отверстия: 2 – на двух концах рельса, 0 – без отверстий Упрочнение рельсов: Т – термоупрочненные, Н - нетермоупрочненные Марка стали Обозначение стандарта Х–Х–Х–Х Пример условного обозначения рельса типа РП 65, длиной 25 м, с болтовыми отверстиями на двух концах (2), термоупрочненного (Т), из стали марки 76 Ф: Рельс РП 65 -25 -2 -Т-76 Ф ГОСТ Р 51045 -97

Основные области применения систем диагностирования: • а) при производстве изделия: • в процессе наладки, • в процессе приемки; • • б) при эксплуатации изделия: при техническом обслуживании при использовании (в процессе применения, перед применением, после применения и т. д. ), • при техническом обслуживании при хранении (в процессе хранения, при подготовке к использованию после хранения), • при техническом обслуживании при транспортировании (в процессе транспортирования, при подготовке к использованию после транспортирования); • в) при ремонте изделия: • перед ремонтом, • после ремонта.

Ширина рельсовой колеи Ширина колеи e, т. е. расстояние между внутренними гранями рельсов, измеряемое на расчетном уровне – между точками, находящимися на 14 мм ниже поверхности катания, является одним из основных параметров пути. С 1957 года произошел переход на унифицированную ширину рельсовой колеи 1524 мм, и с 1970 г. последующим уменьшением до 1520 мм.

Положение рельсовых нитей по уровню На прямом участке обе рельсовые нити должны быть в одном уровне, за исключением таких особых случаев, как возвышение h выполненное на короткой прямой вставке между кривыми, или отвод возвышения. Допускаемые возвышения, принятые в разных странах (мм): Россия – 4; Франция – 3; Япония – 5; Германия – 2.

Прямые и разносторонние перекосы Основное условие безопасности движения вагона на пути с перекосом 7‰, измеряемым на базе 5 м, должно выдерживаться отношение ΔQ – изменение вертикальной нагрузки колес; Q – действительное вертикальное давление колеса. .

Продольные неровности Продольными неровностями рельсовых нитей в вертикальной плоскости называют имеющие случайный характер их отклонения от линии продольного профиля или от другой теоретической линии.

Горизонтальные неровности

Принцип измерения горизонтальных неровностей в прямом пути:

Содержание земляного полотна железнодорожного пути. Земляное полотно - инженерное сооружение, рассчитанное на длительный срок службы. В нем могут возникать и накапливаться дефекты и деформации. Дефекты являются следствием недоработок при проектировании земляного полотна, его защитных и укрепительных сооружений, нарушении эксплуатации технологии строительного железнодорожных линий, процесса и временной неудовлетворительного текущего содержания и ремонтов железнодорожного пути.

Некоторые дефекты и деформации земельного полотна. • Балластные корыта - отдельно расположенные под шпалами углубления в глинистых грунтах, слагающих основную площадку, заполненные балластными материалами. Рис. 1. Балластные корыта: 1 - балластное корыто; 2 - балластный слой; 3 - глинистые грунты; 4 - контакт балласта и глинистых грунтов.

• Балластное ложе - общее (под несколькими шпалами) углубление в глинистых грунтах, слагающих основную площадку. Рис. 2. Балластное ложе: 1 -балластное ложе; 2 -балластный слой; 3 -глинистые грунты; 4 - контакт балласта и глинистых грунтов.

• Смывы - поверхностные нарушения откосов атмосферными водами. Рис. 3. Смывы: а - выемки; б - насыпи; 1 - смытый грунт; 2 - место повреждения; 3 - поврежденный откос; 4 - поверхность откоса до повреждении.

• Вывалы - выпадение отдельных скальных обломков (глыб) из откосов выемок (полувыемок) или с поверхностей склонов при сравнительно устойчивых скальных массивах. Рис. 4. Вывалы: 1 - место вывала; 2 - траектория падения камня; 3 - место накопления осыпавшихся и обвалившихся камней.

• Оползни - деформации земляного полотна, расположенного на оползне. Различают случаи расположения насыпей на теле оползня и устройство выемок (полувыемок) на оползневых косогорах. Рис. 5. Оползни: 1 - брони срыва; 2 - оползневой массив; 3 - трещины на оползне; 4 - поверхность скольжения оползня.

Классификация дефектов рельсов Все дефекты рельсов классифицированы в зависимости от их вида, места расположения, причин происхождения. Основными видами повреждений, деформации и дефектов рельсов являются: трещины, отслоения, выкрашивания, смятия, истирания, наплывы, коррозия металла, механические повреждения рельсов в виде изгибов, пробуксовин, выкола подошвы, головки, внутренние усталостные дефекты в металле рельса и т. д.

Трещины и изломы из-за внутренних надрывов (флокенов, газовых пузырей и других пороков) Пробоксовка колесами локомотива, проход колес с ползунами, движение юзом и др. Трещины и изломы из-за недостаточной контактно-усталостной прочности металла Трещины и изломы, вызванные ударами по рельсу или другими повреждениями

Закалочные трещины в закалочном слое металла и изломы из-за них Вертикальное расслоение головки Поперечные трещины в головке и изломы из-за нарушений технологии сварки рельсов Смятие головки из-за неравномерности механических свойств металла в месте сварного стыка

Горизонтальное расслоение головки Продольная трещина в шейке под головкой Трещины и изломы в сварном стыке Продольные трещины и выкол подошвы из-за волосовин

Трещина в шейке в сварном стыке Продольная трещина по середине шейки Расслоение шейки Трещина от болтовых отверстий

В зависимости от деформации или повреждения рельсы подразделяются на остродефектные, могущие изломаться или разрушиться под поездом и поэтому подлежащие немедленной замене, и дефектные, служебные свойства которых ниже нормативного уровня, но еще обеспечивают безопасный пропуск поездов с установленными или ограниченными скоростями. По остродефектным рельсам с трещинами, без полного излома возможен пропуск отдельных поездов со скоростью движения не более 15 км/ч. По рельсам типов Р 75 и Р 65 с внутренними трещинами, не выходящими на поверхность, разрешается пропуск поездов со скоростью до 25 км/ч.

Рис. 1. Схема проявления магнитоупругого эффекта.

Магнитная память металла - последействие, которое проявляется в виде остаточной намагниченности металла изделий и сварных соединений, сформировавшейся в процессе их изготовления и охлаждения в слабом магнитном поле или в виде необратимого изменения намагниченности изделий в зонах концентрации напряжений и повреждений от рабочих нагрузок. Имеется опыт экспериментального контроля методом МПМ рельс с вагона-дефектоскопа с использованием приборно-компьютерного комплекса и датчиков, установленных над головкой рельса (рис. 2).

Рис. 3. Контроль рельса с использованием специализированной тележки: 1 - трещина; 2 - линия КН.

На рис. 4 представлены результаты контроля нового рельса. Зона концентрации остаточных напряжений и дефектов металла характеризуется локальным изменением поля Нр (рис. 4, а) и наличием линий смены знака поля Нр (рис. 4, в). На рис. 4, б для сравнения представлена магнитограмма, характеризующая удовлетворительное состояние нового рельса. Рис. 4 а. Результаты контроля нового рельса, характеризующие неудовлетворительное его состояние.

Рис. 4 б. Результаты контроля нового рельса, характеризующие удовлетворительное его состояние.

Рис. 4 в. Результаты контроля нового рельса: 1 - линии КН.

Совмещенный вагон-дефектоскоп с дефектоскопическим комплексом АВИКОН 03 позволяет контролировать рельсы в диапазоне скоростей движения от 5 до 60 км/ч и при температурах ниже минус 30 градусов Цельсия. За один проезд производится контроль участка протяженностью до 250 км, при этом месячная норма контроля составляет 1400 км пути. Каждая нить железнодорожного полотна прозвучивается 8 -ю ультразвуковыми и 1 -м магнитным датчиком (11 каналов контроля).

Вагон – путеизмеритель ЦНИИ – 4. • • • Вагон-путеизмеритель системы ЦНИИ-4 предназначен для контроля и оценки содержания и устройства железнодорожного пути на основе измерения геометрических параметров пути таких как: ширина рельсовой колеи; просадки каждой рельсовой нити в вертикальной плоскости; взаимное положение рельсовых нитей по высоте (поперечный уровень); стрелы изгиба в плане от несимметричной хорды (рихтовка); уклон продольного профиля оси пути; перекосы пути на базе тележки (короткие неровности); перекосы пути на базе кузова вагона (длинные неровности); курсовой угол (азимутальное положение вагона); кривизна пути в плане; горизонтальные и вертикальные ускорения кузова; скорость движения путеизмерительного вагона; длина пройденного пути (местоположение измерителя).

• • • К параметрам, вычисляемым после поездки, относятся: отметки продольного профиля пути; неровности продольного профиля пути (длинные); параметры устройства кривых участков пути; отклонения от прямолинейного положения в плане прямых участков пути; горизонтальные неровности в прямых участках пути; статистические характеристики геометрических параметров рельсового пути.

Автомотриса дефектоскопная электрическая АДЭ-1. Автомотриса представляет собой четырехосный самоходный экипаж. Автомотриса предназначена для диагностирования рельсов типа Р 50, Р 65, Р 75, уложенных в железнодорожный путь с шириной колеи 1520 (1524) мм, выявления дефектов рельсов, размеры, материал и состав которых соответствует ГОСТ 16852 -71, ГОСТ 18267 -82, ГОСТ 24182 -80. Автомотриса обеспечивает дефектоскопию рельсов с качеством поверхности по ГОСТ 18576 -85 в диапазоне скоростей движения от 10 до 40 км/ч для ультразвукового канала и от 10 до 60 км/ч для магнитного канала. Автомотриса снабжена комплексом аппаратно-программных средств (КАПС) ультразвукового и магнитного контроля. Комплекс обеспечивает одновременную регистрацию и визуальный анализ на дисплее ЭВМ эхо-импульсов по 16 каналам, запись координаты контролируемого участка, скорости контроля.

"ВД-1 МТ" вагон-дефектоскоп. Вагон-дефектоскоп «ВД-1 МТ» предназначен для скоростного неразрушающего контроля рельсов типа Р 50, Р 65, Р 75 и выявления дефектов рельсов. «ВД-1 МТ» переоборудован из 4 -осного купейного цельнометаллического вагона дальнего следования производства ОАО «Тверской Вагоностроительный Завод» с климатической установкой, комбинированным водяным отоплением, электропроходной магистралью 3000 В, электропневматическим и пневматическим тормозом, механическим ручным тормозом, системой пожарного оповещения.

Вагон-дефектоскоп оборудован ультразвуковым многоканальным цифровым дефектоскопом «ЭХОКОМПЛЕКС» и системой регистрации «КРУЗ-М ХР» . Технические характеристики дефектоскопного комплекса позволяют записывать не менее 500 км путей за один проезд, при этом данные о проездах записываются на сменные носители (в объёме не менее 4000 км на один носитель). Локальная сеть из нескольких компьютеров позволяет обеспечить более гибкую и эффективную работу комплекса в целом. Рабочая скорость движения вагона - от 60 (видео, ультразвуковой и магнитный методы контроля), до 80 км/ч (только магнитный метод контроля). Транспортная скорость - до 120 км/ч.

Тележка путеизмерительная ПТ-7 МК. Тележка предназначена для измерения ширины железнодорожной колеи (шаблона), разности высот расположения рельсов (уровня) и пройденного пути с обеспечением автоматического измерения, регистрации, запоминания и хранение результатов измерений в энергонезависимой памяти. Тележка может поставляться в комплекте с аппаратно программным комплексом «Профиль» , позволяющем обеспечивать съемку и запись на магнитный носитель геодезических данных (план и профиль пути).

Измеряемые параметры отображаются на индикаторе. При превышении установленных допусков на измеряемые параметры подается звуковой сигнал и на индикации мигает превышенный параметр. ПТ-7 МК обеспечивает считывание результатов измерений в ПЭВМ с целью дальнейшей обработки и анализа.

Диагностический комплекс «ЭРА» . Является автоматизированным диагностическим средством контроля состояния технических объектов железнодорожной инфраструктуры. Диагностический комплекс «ЭРА» представляет собой полностью отечественную разработку и открывает новый класс мобильных средств диагностики: модульный. Каждый вагон-лаборатория этого класса представляет собой законченный измерительный модуль, предназначенный для решения задач контроля состояния тех или иных технических объектов инфраструктуры; может комплектоваться разнообразными системами контроля в соответствии с требованиями заказчика и работать по своему графику.

Сравнение мобильных и съемных средств дефектоскопии рельсов. Как ни странно, современные дефектоскопные автомотрисы и совмещенные вагоны-дефектоскопы в условиях их эксплуатации по своей эффективности существенно уступают съемным дефектоскопам. Неразрушающий контроль (НК) – наиболее эффективное и, в ряде случаев, единственно возможное средство предотвращения аварийных ситуаций на железных дорогах изза излома рельсов по дефектам в них. В связи с этим на железных дорогах России уделялось и уделяется особое внимание развитию методов и средств НК рельсов в условиях их эксплуатации в пути и при восстановлении и сварке на РСП. Не случайно отечественные съемные ультразвуковые дефектоскопы для сплошного контроля рельсов не имели и не имеют даже близких аналогов в мировой практике, а мобильные средства дефектоскопии по своим функциональным решениям не уступают зарубежным.