[07-1997] Ультразвуковые дефектоскопы

[Admin]

Ультразвуковые дефектоскопы

В. В. ФОМИН

Ультразвуковые неразрушающие методы дефектоскопии рельсов и сварных стыков, использующие электрические и электромагнитные измерительные приборы и системы, применяются на дорогах стран Западной Европы и США уже в течение почти 30 лет. Национальные дороги Франции, в частности, совместно с фирмой «Матикс», входящей в группу предприятий швейцарской фирмы «Спено Интернационал», специализирующейся в области ультразвуковой дефектоскопии, работают над совершенствованием дефектоскопов в части повышения рабочей скорости и надежности с учетом последних достижений в электронике и информатике.

Тяжелые вагоны-дефектоскопы массой до 80 т состоят из двух секций. В одной из них размещено силовое и приводное оборудование, электронная измерительная и регистрирующая аппаратура, а в другой - помещения для отдыха обслуживающего персонала. В этой же секции установлен бак для воды емкостью до 4 тыс. л, обеспечивающий непрерывную работу вагона-дефектоскопа на участке длиной не менее 150 км.

Современные вагоны-дефектоскопы дорог Франции с ультразвуковой измерительной и электронной регистрирующей аппаратурой обнаруживают до 99% дефектов рельсов. Их рабочая скорость повышена до 40—45 км/ч.

Двухвагонный ультразвуковой дефектоскоп Матикс VUR505 — самоходная единица подвижного состава. Он выявляет практически все типы дефектов в рельсах с надежностью до 95% при скорости движения 40 км/ч и минимальных нарушениях графика движения поездов. При этом суточная производительность вагона-дефектоскопа может достигать 100 км. Дефектоскопный механизм с датчиками подвешен под кузовом первого вагона. Он включает в себя две параллельные рамы, по одной над каждой рельсовой нитью, жестко соединенные с поперечной балкой. Каждая несущая рама дефектоскопного устройства опирается на измерительную тележку с перекатывающимися по рельсам направляющими роликами. Датчик искателя, выполненный из титанита бария и заключенный в корпус из оргстекла, находится постоянно в контакте с поверхностью катания головки рельса и непрерывно посылает ультразвуковые сигналы в направлении, перпендикулярном возможным рельсовым дефектам со скоростью распространения продольной -волны, равной 5850 м/с. Этот сигнал частично отражается и частично преломляется при встрече с препятствием, таким, как поперечные трещины. Для улучшения прохождения прямой и отраженной волн на поверхности рельса создается тонкая пленка воды. По величине продольного смещения отраженного сигнала при перемещении датчика вдоль рельса можно определить размеры и место нахождения дефекта. Количество датчиков зависит от возможных видов дефектов, в некоторых измерительных системах применяется до 10 датчиков на один рельс. В дополнение к ультразвуковым для обнаружения поверхностных дефектов могут применяться датчики, использующие вихревые токи. Частота посылаемых сигналов находится в диапазоне 2,5—5,0 МГц, а частота отраженных сигналов составляет от 1 до 5 кГц.

Для повышения маневренности измерительная секция оборудована двумя системами подъемных устройств дефектоскопных рам. Одно из этих устройств быстродействующее. Его используют при проходе стрелочных переводов. Датчики, расположенные со стороны сердечника крестовины, автоматически поднимаются и вновь возвращаются в рабочее положение. При увеличении скорости движения дефектоскопной секции до 120 км/ч, т. е. при переводе в транспортный режим движения, дефектоскопные рамы поднимаются пневмодомкратами и фиксируются относительно несущей рамы секции. Колодки датчиков, выполненные из оргстекла, имеют чувствительные элементы, акустический регулятор и соответствующие клеммы.

Датчик в зависимости от ориентации дефектов в пространстве можно устанавливать под разными углами относительно рельса: 0° — для обнаружения горизонтальных трещин в головке рельса, в зоне перехода от шейки к головке и от шейки к подошве; 70° (два датчика) — дня обнаружения поперечных трещин в головке; 35—45° — в болтовых отверстиях; 30° — для выявления продольно-вертикальных трещин. Перед датчиками расположены устройства, выполненные из стали, два из которых наклонены под углом 35° и 20°, а два — под углом 70°. Эти устройства устраняют препятствия на рельсе и очищают шероховатости поверхности, мешающие дефектоскопной системе.

Информация, поступающая от каждого измерительного канала, анализируется логическими схемами, устанавливающими вид и размер дефекта. Поступающие сигналы воспроизводятся на экранах дисплеев и изображаются в виде графиков на бумажной ленте. Данные обрабатываются и анализируются на компьютере.

По концам вагонных секций расположены наблюдательные посты, на которых размещено регистрирующее оборудование. С кнопочных пультов оператор отмечает характерные места на трассе следования: мосты, тонелли, стрелочные переводы, переезды, километровые столбы и т п.. Работу всех измерительных устройств и перемещение ультразвукового луча можно контролировать с наблюдательных постов рабочей секции и центральною пульта управления. Рабочий — головной вагон, а другой служит для отдыха бригады. В нем предусмотрены четыре купе со спальными местами, комната отдыха, санузел и душевая. В транспортном режиме секцией управляют с концевых постов вагонов. Максимально допустимая скорость движения дефектноскопной секции VUR505 составляет 140 км/ч.

К современным средствам дефектоскопной техники относится и самоходный двухвагонный дефектоскоп модели V4, широко применяемый на дорогах Франции. Измерительная аппаратура и система питания этого дефектоскопа собираются из унифицированных блоков. Места, где обнаруживают дефекты, маркируют на рельсах краской с точностью до 500 мм в ручном или автоматическом режимах.

Датчики искателей располагаются под углом 0° к горизонтальной оси (для обнаружения горизонтальных трещин), под углом 70° (поперечные трещины), под углом 35° (трещины вокруг болтовых отверстий), под углом 55° (продольные вертикальные трещины).

Могут оыть использованы два вида регистрации дефектов: аналоговый и'

цифровой. В первом случае информация, получаемая от датчиков, обрабатывается и записывается на бумажную ленту и отражается на экране монитора. Данные о дефектах в реальном масштабе времени заносятся в 25 граф бумажной ленты. Поэтому от оператора достаточно высокой квалификации требуется повышенное внимание для того, чтобы в непрерывном потоке информации, определить наличие, размеры и вид повреждения рельса. Представляемые на экране дисплея данные в значительной мере облегчают эту работу. Во втором случае информация от датчиков обрабатывается по заданной программе с определением вида, размера и места нахождения дефекта и в цифровом виде представляется на экране и передается на цифропечатающее устройство с частотой 480 знаков/с.

Дефектоскопные секции VUR505 и V4 обследуют ежегодно 1500—2000 км пути при ежедневной загрузке в течение

3 ч.

Кроме тяжелых секционных дефектоскопов фирма «Спено» выпускает также несколько типов новых переносных или передвижных приборов. Самый легкий — переносной однониточный дефектоскоп массой I кг, используемый в аварийных ситуациях. Выполненный на люминесцентных диодах дисплей, ria котором изображается сечение рельса и имеющиеся в нем дефекты, позволяет использовать прибор и при не высокой квалификации оператора. Другая модель легкого однониточного дефектоскопа перемещается оператором на опорном ролике по головке рельса. Искатель этого прибора имеет два датчика, которые посылают сигналы под углом 0° и 70° к горизонтальной оси рельса.

Дефектоскоп модели BFX 21 (см. рисунок) предназначен для одновременного обследования обеих рельсовых нитей. Он смонтирован на легкой черытехко-лесной тележке, перемещаемой вручную, и оснащен тремя датчиками для каждой рельсовой нити. Информация от датчиков поступает в вычислительный блок на пульте и после ее обработки отражается на экране дисплея. Измерительное оборудование питается от аккумуляторных батарей.

Известно ли вам, что...

В связи с развитием инфраструктура железнодорожного транспорта Испании на этот год предусмотрено осуществить пять проектов с наивысшим приоритетом: повышение максимальной скорости до 220 км/ч на направлении Барселона — Валенсия — Аликанте — Мурсия выделено 28 млрд. песет; на строительство первого участка Сарагоса — Лерида высокоскоростной линии Мадрид — Барселона — граница с Францией предназначено 13 млрд. песет; 16 млрд. песет ссудировано на ремонт пути; 9 млрд. — на ликвидацию пересечений в одном уровне и 10 млрд. —- на пригородные линии.

• Запланирована электрификация линии длиной 175 км Гуанчжоу — Чжухай (КНР). Для финансирования проекта стоимостью 6 млрд. юаней (698 млн. дол. США) должно быть создано совместное предприятие. Начать работы предусмотрено в будущем году, а завершить электрификацию — в 1997 г.

• Одна из Японских компаний приступила к ходовым испытаниям электропоезда новой серии 383 с управляемой компьютером системой принудительного наклона кузовов вагонов в кривых. Рассчитанная на полгода программа испытаний опытного шести вагонного поезда для движения со скоростью 130 км/ч проводилась на линии Туо, между Нагоей и Нагано. В конструкции поезда применены некоторые новые решения, включая тележки с радиально устанавливаемыми в кривых колесными парами.

• В Великобритании одна из фирм изготовила рельсосмазыватель с питанием от солнечной батареи. Он установлен на линии скоростного трамвая в Шеффильде на кривой малого радиуса. В одном корпусе смонтированы электронный блок управления, насос с электромотором и емкость на 25 кг смазки. В схему управления встроен таймер с 24-часовым циклом. Через распределительную систему смазка одновременно поступает в четыре точки на кривой и разносится по упорной нитке колесами.

• Национальные дороги Испании предоставят помощь дорогам Анголы в реализации проекта реконструкции линии колеи 1067 мм длиной 505 км, ведущей из столицы Луанды в город Маланже. Программа рассчитана до 1997 г.

• По оценке консорциума консультационных компаний магистраль Западного побережья Великобритании должка быть реконструирована, на что потребуется около 1 млрд. ф. ст. Для повышения максимальной скорости до 250 км/ч на линии между Лондоном, Бирмингемом, Ливерпулем, Манчестером и Глазго на переустройство потребуется около 800 млн. ф. ст., а 200 млн. ф. ст. — на реконструкцию участков, где скорость ограничена до 100 км/ч.

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin