Инфракрасный контроль
Учёные предлагают использовать системы тепловидения для испытаний вагонов
Современные ограждающие конструкции кузовов пассажирских и рефрижераторных вагонов представляют собой сложную многослойную неоднородную конструкцию.
Поэтому выявление участков с ухудшенной теплоизоляцией в процессе эксплуатации и оценка качества выполненного ремонта ограждающих конструкций кузова представляют собой актуальную задачу. Восстановление таких участков связано с трудоёмкими операциями, требующими зачастую разборки обшивки кузова.
В настоящее время для определения коэффициента теплопередачи кузова используется метод, при котором создаётся разность температур внутри вагона и окружающей среды и определяются температуры поверхностей конструкции в различных точках.
При ускоренных испытаниях с помощью электроотопительных приборов, располагаемых внутри вагона, поддерживается заданная температура, избыточная по отношению к окружающей среде. Температурные поля, образующиеся на внешней поверхности, фиксируются специальными приборами. Изменение теплового поля по поверхности может быть определено методом сканирования с последующей обработкой данных в компьютере.
Для повышения эффективности этого метода учёные РГУПСа предлагают использовать инфракрасную тепловизионную технику, обладающую большой чувствительностью и разрешающей способностью.
В этом случае получение картины распределения температуры на поверхности сводится к совмещению ряда термограмм, представляющих собой кадры тепловизионной съёмки. Полученные снимки могут быть наложены на изображение конструкции вагона.
Такой подход имеет большую наглядность и позволяет анализировать сложные конструкции с неоднородностями. Реализация данного способа стала возможной в настоящее время благодаря появлению новых типов тепловизоров с так называемой неохлаждаемой матрицей, имеющих высокую чувствительность.
Для расчёта коэффициентов теплопередачи в приборе используется матрица перепада температур всей исследуемой плоскости, что позволяет выявить «очаги» ухудшения теплоизоляции и «теплопроводные мостики».
В результате обработки полученных данных на компьютере можно определить показатели теплопередачи отдельных элементов, панелей и конструкции в целом. Эта информация позволяет не только количественно оценить величину теплопотерь через участки ограждающих элементов, но и внести коррективы в конструкторскую документацию при проектировании теплоизолированного кузова опытной партии вагонов и провести сравнительные испытания различных вариантов ограждающих конструкций.
Данную методику учёные университета опробовали на выставке, где в одном месте были собраны новые пассажирские вагоны и прошедшие капитальный ремонт. Сравнение термограмм позволило оценить эффективность работы теплоизоляции, климатической установки, а также качество оконных блоков.
Тепловизионный контроль позволяет также идентифицировать неисправности в электрооборудовании, предназначенном для нагрева конструктивных элементов подвижного состава, и контролировать процессы нагрева или охлаждения различных агрегатов.
На наш взгляд, использование тепловизионного контроля с последующей регистрацией данных в электронном паспорте вагона позволит создать систему тепловизионного мониторинга, которая может быть использована для прогнозирования сроков ремонта и обслуживания подвижного состава.
Олег Ворон,
заведующий кафедрой «Вагоны и вагонное хозяйство» РГУПСа, к.т.н.
