научная статья по теме УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ РЕЛЬСОВ С РЕГИСТРАЦИЕЙ СИГНАЛОВ Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства

Текст научной статьи на тему «УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ РЕЛЬСОВ С РЕГИСТРАЦИЕЙ СИГНАЛОВ»

УДК 620.179.16

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ РЕЛЬСОВ С РЕГИСТРАЦИЕЙ СИГНАЛОВ

А. А. Марков, Д. А. Шпагин, М. Н. Шилов

Несмотря на активное внедрение на сети дорог МПС России автоматизированных средств контроля (автомотрис и вагонов-дефектоскопов), до 95 % опасных дефектов в рельсах обнаруживаются у. з. двухниточными (съемными) дефектоскопами. Рассмотрена функциональная схема, а также основные возможности у. з. дефектоскопа нового поколения АВИКОН-01 со сплошной регистрацией данных. Данный прибор в комплексе с программным обеспечением для анализа результатов контроля совмещает в себе основные преимущества как ручных и съемных дефектоскопов, так и скоростных средств не-разрушающего контроля рельсов.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время у. з. двухниточные дефектоскопные тележки являются основными средствами контроля уложенных в путь рельсов на российских железных дорогах. Несмотря на то, что в последние годы с целью сокращения эксплуатационных расходов на содержание рельсового пути активно внедряются новые средства скоростного контроля, они на данный момент не готовы полностью заменить традиционные съемные дефектоскопы. Кроме высокой достоверности результатов и надежности контроля дефектоскопные тележки обладают еще одним достоинством. В процессе контроля они практически не занимают перегон, так как при приближении поезда тележка может быть легко снята с пути двумя операторами.

В МПС России ставится задача уменьшения периодичности контроля рельсов различными дефектоскопными средствами при сохранении требуемой достоверности результатов. Решению этой задачи способствует оснащение съемных дефектоскопных тележек регистраторами результатов сплошного контроля рельсов [1]. Основной целью ввода регистрирующих устройств в съемные двухниточные дефектоскопы, традиционно использующих только звуковую и визуальную информацию об отдельных дефектных участках пути, является объединение их достоинств с преимуществами скоростных средств, обеспечивающих сплошную регистрацию результатов контроля пути.

Внедрение съемных дефектоскопов с регистратором позволяет перейти на современный технический уровень диагностики состояния рельсов, одновременно способствуя снижению эксплуатационных затрат на содержании пути.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДЕФЕКТОСКОПА

Одним из приборов нового поколения является у. з. дефектоскоп АВИКОН-01 с регистратором РИ-01 (рис. 1) разработки ОАО "Радио-авионика". Потенциальные возможности многоканального механизированного дефектоскопа, каковым является прибор АВИКОН-01, прежде всего определяются реализуемой схемой прозвучивания контролируемого изделия (рис. 2), принятой системой представления информации оператору, сервисными возможностями прибора и необходимым программным обеспечением.

В дополнение к ранее применяемым зеркально-теневому и эхометоду введены в схему прозвучивания новый для рельсовых дефектоскопов зеркальный метод контроля [2] и двухлучевая схема прозвучивания зоны

болтовых стыков [3]. Использование в качестве элементной базы современной микропроцессорной схемотехники позволило существенным образом улучшить эргономические показатели прибора и усовершенствовать алгоритмы обработки сигналов.

Рис. 1. Дефектоскоп АВИКОН-01 с регистратором РИ-01.

Удобная мнемоническая схема представления информации (рис. 3) в дополнение к традиционной звуковой индикации позволяет оператору быстро определить номер канала, в котором амплитуда эхосигнала превысила установленный порог.

Рис. 2. Схема прозвучивания и конфигурация искательной системы переносного дефектоскопа АВИКОН-01:

/ — пьезопреобразователь с прямым вводом у. з. колебаний, реализующий зеркально-теневой и эхометоды контроля шейки и подошвы рельса; 2 и 3 — пьезопреобразователи с наклонным вводом у. з. колебаний, реализующие эхометод контроля головки рельса; 4 н 5 — пьезопреобразователи с наклонным вводом у. з. колебаний, реализующие (совместно с 2 и 3) зеркальный метод контроля головки рельса (оба преобразователя конструктивно выполнены в одном корпусе); 6 и 7 — пьезопреобразователи с наклонным вводом у. з. колебаний, реализующие эхометод контроля шейки и подошвы рельса.

Важным качеством регистратора данного дефектоскопа является наличие многоуровневой регистрации. Традиционная запись сигналов контроля и последующее их представление в виде однопороговой "В-раз-вертки", широко используемой в скоростных средствах контроля, не содержит информации об амплитуде приходящих эхосигналов. Вследствие этого, при подробном анализе дефектных сечений, становится невозможным определение такой важной характеристики, как коэффициент

выявляемое™ АГд обнаруженного дефекта. Кроме того, некоторые методы дефектоскопии предполагают измерение амплитуд донных и эхосиг-налов. Поэтому введение многоуровневой регистрации поднимает данную систему на принципиально новый уровень. При этом введение одного или более порогов с более высокой условной чувствительностью по сравнению с настройкой схемы автоматической сигнализации дефекта (АСД) самого прибора позволит анализировать дефекты на более ранней стадии развития.

Рис. 3. Мнемоническая схема представления информации.

Регистрируемыми параметрами эхосигналов являются: временная задержка относительно зондирующего импульса и амплитуда, оцениваемая по одному из восьми установленных в приборе порогов. Одной из важнейших характеристик любого дефектоскопа является величина погрешности измерения задержки эхосигналов относительно момента излучения. В практике рельсовой дефектоскопии, как правило, ограничиваются погрешностью измерения координат и условных размеров дефектов величиной ±1 мм. Из известных выражений расчета координат дефекта следует, что такая точность может быть достигнута при измерении времени прихода эхосигнала для продольной волны (прямые преобразователи) с погрешностью не более 0,33 мке, поперечной (наклонные преобразователи) — 1,0 мкс. Для привязки результатов регистрации к пройденному пути используется датчик пути с дискретизацией отсчетов, равной 3 мм, что вполне достаточно для практики контроля рельсов.

Необходимым требованием к системам контроля объектов с параллельной записью всех сигналов является минимальное количество операций управления самим процессом записи. Поэтому для начала работы оператору необходимо только ввести сведения о времени проведения контроля и местоположении контролируемого участка. После ввода начальных данных оператор переводит дефектоскоп в основной режим сплошного контроля рельсов. Дальнейшая работа с регистратором в процессе сплошного контроля участка рельса сводится к периодическому нажатию кнопок "Коррекция километра" и "Особые отметки" при проходе каждых километрового и пикетного столбов. При этом на экран

дефектоскопа выводятся номера километровых и пикетных столбов, которые при необходимости можно откорректировать кнопками на панели дефектоскопа. Для более качественной привязки к пути оператор может использовать кнопку "Особые" для фиксации характерных точек контролируемого пути. С ее помощью могут быть отмечены, например, мосты, переезды, пассажирские платформы, покилометровый запас рельсов (ПКЗ) и пр.

Несомненным преимуществом контроля рельсов съемными двухни-точными дефектоскопами является возможность окончательного принятия решения о качестве проконтролированного участка пути с учетом не только сплошной у. з. дефектоскопии, но и визуальной и тактильной информации, получаемой при осмотре дефектного сечения. При этом опытный оператор дополнительно сравнивает полученную информацию с данными с ближайших бездефектных участков рельсов. Кроме того, он имеет возможность провести контроль интересующего сечения рельса с помощью ручных ПЭП с любой поверхности рельса (с боковых граней головки, с поверхностей шейки и перьев подошвы). Например, в дефектоскопе АВИКОН-01 заранее запрограммированы шесть режимов работы дефектоскопа с разными ручными преобразователями (с углами ввода 0, 45, 50, 58 и 65 град, реализующими эхо- и зеркальнотеневой методы). Результаты ручного сканирования также можно зафиксировать в памяти регистратора. Выбрав необходимые параметры, оператор нажимает кнопку для начала записи сигналов. При этом на экране дефектоскопа индицируется время в секундах, оставшееся на процесс сканирования.

После окончания контроля участка рельса оператор завершает сеанс регистрации путем нажатия двух кнопок. По мере заполнения памяти, которой хватает для контроля участка длиной до 140 км, необходимо передавать информацию на ПЭВМ. В случае переполнения памяти в пути прибор информирует об этом оператора и автоматически закрывает текущий файл контроля.

ПРОГРАММА ОТОБРАЖЕНИЯ И АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТРОЛЯ

Для последующего анализа и систематизации отчетности все записи проконтролированных участков с помощью специализированного программного обеспечения накапливаются в базе данных на ПЭВМ. В процессе настройки программы отображения необходимо ввести заводские номера дефектоскопа и регистратора, название дороги и список операторов, работающих с данным прибором и с программой, что в последующем существенно упростит создание ведомости контроля. База данных проездов формируется в процессе переноса результатов контроля из памяти регистратора в ПЭВМ. При этом файлы с записями результатов контроля заносятся в папки базы данных с названиями, совпадающими с названиями контролируемых участков. Имя файла контроля формируется автоматически при считывании его с регистратора. В имя файла включаются дата контроля и номер километра, с которого начат контроль. Например, если база данных расположена в корневом каталоге диска С:\ и имеет имя BASE, то полное имя файла с результатами контроля участка пути ст. Пушкин — ст. Павловск, выполненного 24 июня 2002 г. с указанием пути его расположения, будет выглядеть следующим образом:

С:\ВАБЕ\Пушкин — Павловск\240602_25_7.dat,

где: 240602 — дата проведения контроля, 25 — координата начала перегона в километрах, 7 — номер файла данного участка пути.

Сигналы у. з. контроля при сплошной дефектоскопии рельсов принято отображать в виде ярко

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком