СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВОЙ ПЛЕТИ Российский патент 2024 года по МПК G01N27/83 

Описание патента на изобретение RU2818671C1

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна, в частности к неразрушающим методам контроля напряженного состояния участков рельсовых плетей.

Известны способы определения напряжений в рельсовой плети, описанные в патентах RU 2521114 C1, RU 2640492 С1 и RU 2743650 С1, включающие определение интенсивность генерируемых шумов Баркгаузена в заданной точке рельса и температуры, и на основе этих параметров определение температуры закрепления рельса. Как показали экспериментальные исследования с применением устройств, работа которых основана на указанных выше способах, результаты определения температуры закрепления могут быть недостоверны, а в большинстве случаев имеют существенную погрешность, т.к. не были учтены различные факторы механических воздействий, возникающие при реальной эксплуатации рельсовой плети и укладке рельсов, а также, не учитывалась структурная неоднородность рельсовой стали.

Кроме того, в настоящее время наблюдаются существенные климатические изменения и значительные флуктуации погодных условий, что практически исключает возможность применения принятой в настоящее время нормативно-регламентного способа контроля состоянии рельсовой плети и требуется создание эффективного метода неразрушающего контроля, т.к. в противном случае резко возрастет число аварий на железной дороге, вызванных климатическими и геологическими изменениями.

Задачей настоящего изобретения является создание способа определения напряжений в рельсовой плети для контроля состояния рельсовой плети с целью предотвращения выброса, который позволят свести к минимуму ошибки и погрешности измерений, тем самым достигнув высокой степени достоверности результатов контроля.

Достигается это способом определения напряжений в рельсовой плети, включающим определение опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo, В) в заданной точке рельса, которая соответствует нейтральному по напряжениям состоянию рельсовой плети после введения ее в оптимальную температуру закрепления (Тотз, °С) и закрепления рельсовой плети, затем проводят последующие измерения среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена в заданной точке рельса и определяют текущую фактическую величину напряжения (σфi, МПа) для каждого такого измерения относительно нейтрального состояния на основе разницы текущей среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSi, В) и опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo, В) и с учетом коэффициента пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения К (В/МПа).

Для определения коэффициента пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения К проводят первое измерение среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMS1) и температуры (T1, °С) в заданной точке рельса, затем проводят второе измерение среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMS2, В) и температуры рельса (Т2, °С) в заданной точке рельса и определяют коэффициент пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения K=(RMS1 - RMS2)/(σ1 - σ2), где σ1 (МПа)=α*Е*(Тотз - T1), а σ2 (МПа)=α*Е*(Тотз - Т2), где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса, измерение температур T1 и Т2 проводят при условии Т1≠Т2.

Определяют опорную среднеквадратичную амплитуду шумов Баркгаузена по формуле RMSo=RMS1 -α*Е*(Тотз - T1)*К, где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса.

Текущую фактическую величину напряжения для каждого последующего измерения в заданной точке рельса, после определения опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo), определяют по формуле σфi (МПа)=(RMSi - RMSo)/K.

В каждом последующем измерении в заданной точке рельса, после определения опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo), определяют текущую температуру рельса (Ti, °С) в заданной точке рельса и определяют величину текущего температурного напряжения при текущей температуре σтi (МПа)=α*Е*(Тотз - Ti), где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса, а затем на основе разницы между текущей фактической величиной напряжения (σфi) и текущим температурным напряжением (σтi) определяют отклонение текущей фактической температуры закрепления рельсовой плети в заданной точке рельса по формуле (Тфтзi)=Тотз+тiфi)/(α*Е) от оптимальной температуры закрепления (Тотз), где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса.

Обеспечивается компьютеризированный расчет изменений напряжений по времени.

Обрабатывают полученные данные и, по меньшей мере, данные, связанные с погодными условиями, и/или данные, связанные с расположением по меньшей мере участка рельсовой плети.

Осуществляют прогноз состояния рельсовой плети по меньшей мере на заданном участке.

Осуществляют заявленное изобретение следующим образом.

С помощью датчиков в заданной точке рельса определяют опорную среднеквадратичную амплитуду шумов Баркгаузена (RMSo, В), которая соответствует нейтральному по напряжениям состоянию рельсовой плети после введения ее в оптимальную температуру закрепления (Тотз, °С) и закрепления рельсовой плети (под «нейтральным по напряжениям состоянию рельсовой плети» в контексте настоящей заявки понимается состояние, в котором в закрепленном рельсе нет растягивающих или сжимающих напряжений). Затем в заданной точке рельса проводят последующие измерения среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена и определяют текущую фактическую величину напряжения (σфi, МПа) для каждого такого измерения относительно нейтрального состояния на основе разницы текущей среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSi, В) и опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo, В) и с учетом коэффициента пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения К (В/МПа).

Такой способ определения напряжений в рельсовой плети позволяет учесть различные воздействия, возникающие при реальной эксплуатации в конкретной точке закрепленного рельса, тем самым исключить погрешности измерений и получить результат с высокой степенью достоверности.

Как показали проведенные исследования, для повышения достоверности результатов, опорную среднеквадратичную амплитуду шумов Баркгаузена (RMSo, В) желательно определять следующим образом.

Проводят первое измерение среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMS1, В) и температуры (T1, °С) в заданной точке, затем проводят второе измерение среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMS2, В) и температуры рельса (Т2, °С) в заданной точке и определяют коэффициент пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения К (B/МПа)=(RMS1 - RMS2)/(σ1 - σ2), где σ1 (МПа)=α*Е*(Тотз - T1), а σ2 (МПа)=α*Е*(Тотз - Т2), затем определяют опорную среднеквадратичную амплитуду шумов Баркгаузена RMSo=RMS1 - α*Е*(Тотз - T1)*К, где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса, измерение температур T1 и Т2 проводят при условии T1≠T2.

Такое определение опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo, В) и коэффициента пропорциональности К позволило получить результаты измерений с минимальной погрешностью.

Следует отметить, что данный пример реализации этой части способа не единственный. Для определения данного значения может быть применен и способ, при котором использованы результаты, полученные в лабораторных условиях, например, как описано в патенте RU 2521114 С1, а именно, калибровку анализатора шумов Баркгаузена проводят на образцах, вырезанных из рельсовой стали, причем калибровочный образец подвергается осевому сжатию или осевому сжатию и продольному изгибу от усилия осевого сжатия. Однако такой способ менее предпочтителен из-за сложности воссоздания всех факторов, возникающих в реальных условиях эксплуатации рельсовой плети, следовательно может вызывать не только погрешность измерений, но ошибки, вызванные человеческим фактором, например, не правильный выбор значения из-за неизвестности типа рельса оператору. Поэтому в устройстве, в котором будет реализован заявленный способ, планируется обеспечить обе возможности.

Следует так же отметить, на данный момент очевидно, что способ по патенту RU 2521114 С1 также нуждается в доработке. Поэтому возможны и иные варианты реализации этой части заявленного способа.

Кроме того, в устройстве будет реализован вариант, когда оператор сможет сам назначить коэффициент пропорциональности К.

Текущую фактическую величину напряжения для каждого последующего измерения, после измерений, необходимых для определения опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo, В), желательно определять как σфi (МПа)=(RMSi - RMSo)/К. Как показали исследования такой способ определения данного значения эффективен для получения достоверных результатов. Однако, в процессе эксплуатации могут быть разработаны и другие способы, например, могут быть полученные данные о необходимости введения в способ других коэффициентов и/или значений, которые на данный момент не изучены, для повышения точности измерений и/или возможности применения способа в определенных условиях, например, в условиях крайнего севера, в регионах с резкими перепадами дневных и ночных температур, на участках с подвижными грунтами, болотистых участках, на участках, на которых наблюдается ускоренное окисление рельс и тд.

Следует отметить, что для целей контроля состояния рельсовой плети достаточно определить текущую фактическую величину напряжения (σфi, МПа). Однако, в настоящее время не предусмотрено нормативной базы для работы с такими показателями. Сейчас для сферы железнодорожного транспорта нормативно заложено измерение состояния рельсовой плети относительно оптимальной температуры закрепления (Тотз, °С).

Поэтому для целей соответствия действующей нормативной базе в предложенный способ целесообразно ввести дополнительные измерения и способ определения отклонения фактической температуры закрепления (Тфтзi, °С) от оптимальной температуры закрепления (Тотз, °С).

Для реализации данной части способа в каждом последующем измерении, после измерений, необходимых для определения опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo, В), определяют текущую температуру рельса (Ti) в заданной точке и определяют величину текущего температурного напряжения при текущей температуре, σTi (МПа)=α*Е*(Тотз - Ti), где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса, а затем на основе разницы между текущей фактической величиной напряжения (σфi, МПа) и текущим температурным напряжением в рельсе (σтi, МПа) определяют отклонение текущей фактической температуры закрепления рельсовой плети (Тфтзi, °С)=Тотз+(σтi - σфi)/(α*Е) от оптимальной температуры закрепления (Тотз, °С), как Тфтзiотз+(σтi - σфi)/(α*Е), где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса.

По результатам сравнения получаются три возможных результата:

1) Текущая фактическая температура закрепления рельсовой плети (Тфтзi, °С) совпала с оптимальной температурой закрепления (Тотз, °С). Следовательно, рельсовая плеть находится в оптимальном состоянии и никаких работ проводить не требуется.

2) Текущая фактическая температура закрепления рельсовой плети (Тфтзi, °С) ниже оптимальной температурой закрепления (Тотз, °С). Следовательно, в измеряемом участке рельсовой плети вероятность образования избыточных сжимающих напряжений будет выше. Согласно действующим нормативным документам такие напряжения считаются наиболее опасными, т.к. они способствуют выбросу пути и сходу состава с рельс. В этом случае осуществляют раскрепления рельсовой плети и перезакрепление или перекладку и ввод в оптимальную температуру закрепления для данной климатической зоны. Следует отметить, как развитие предложенного способа объективного контроля, могут быть определены допустимые сжимающие напряжения и разработаны рекомендации, на основе которых рельсовую плеть будут раскреплять для избежания повреждения полотна только в случае превышения критических значений определенных, например, с учетом климатической зоны, геологических особенностей местности, количества проходящих составов, направления проходящих составов и других фактов.

3) Текущая фактическая температура закрепления рельсовой плети (Тфтзi, °С) выше с оптимальной температурой закрепления (Тотз, °С). Следовательно, в измеряемом участке рельсовой плети вероятность образования избыточных растягивающих напряжений повышается. В некоторых случаях это приводит к разрыву рельса, но данный тип разрушения считается менее опасным, чем выброс, но при значительном расхождении фактической температуры закрепления (Тфтзi, °С) оптимальной температуры закрепления (Тотз, °С) требуется раскрепление рельсовой плети и перезакрепление или перекладка и ввод в оптимальную температуру закрепления для данной климатической зоны. Однако, как развитие предложенного способа объективного контроля, могут быть определены допустимые растягивающие напряжения и разработаны рекомендации, на основе которых рельсовую плеть будут подвергать разрядке и перезакреплению для избежания повреждения полотна.

В рамках настоящей заявки под термином «на основе» следует понимать возможность введения в способ дополнительных коэффициентов и значений, например, для повышении точности измерений, или эквивалентов как отдельных или части указанных параметров, так и всех параметров, позволяющих реализовать тот же принцип на основе измерений параметров шумов Баркгаузена и температуры. Следует рассматривать заявленный способ как распространяющийся на способы, в которых будет использован предложенный способ как составляющая другого способа и/или как способ, но частично или в целом при других единицах СИ и/или другой системе единиц.

Желательно ввести компьютеризированный расчет изменений напряжений по времени. Это позволит повысить точность измерений, исключив человеческий фактор.

Обрабатывают полученные данные и, по меньшей мере, данные, связанные с погодными условиями, и/или данные, связанные с расположением по меньшей мере участка рельсовой плети.

Осуществляют прогноз состояния рельсовой плети по меньшей мере на заданном участке.

На основе получаемых фактических данных состояния рельсовой плети принимается необходимое решение. Это позволяет избежать аварийных ситуаций и продлить ресурс работы рельсовой плети без замены или с заменой конкретных участков за счет контроля за реальным текущим состоянием рельсовой плети, а также осуществлять прогноз, для возможности заложения расходов в бюджет на будущие периоды, тем самым обеспечив экономическое преимущество, по сравнению с существующими способами контроля состояния рельсовой плети.

Предложенный способ может быть реализован как в устройстве, размещенном в одном корпусе, так и в системе, подразумевающей распределение функций и/или использование множества устройств, снимающих показания, а также иные параметры, которые в настоящее время не упомянуты в настоящей заявке, но могут быть выявлены как улучшающие точность измерений. Поэтому в рамках настоящей заявки под устройством для реализации способа понимается как устройство в одном корпусе, так и система, в которой функции могут быть распределены различным образом, и которая может включать в себя множество устройств для снятия указанных показаний, так и иных устройств, с которых данные поступают в систему для последующей реализации необходимых функций, например, но не ограничиваясь, осуществление прогнозирования.

В качестве примера устройства можно привести устройство, которое обеспечивает измерение не менее одного раза среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена и температуры в заданной точке рельса за счет датчиков и последующую обработку полученных данных, а именно определение напряжений в рельсовой плети, включающее определение опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo, В) в заданной точке рельса, которая соответствует нейтральному по напряжениям состоянию рельсовой плети после введения ее в оптимальную температуру закрепления (Тотз, °С) и закрепления рельсовой плети, затем обеспечивает проведение последующих измерений среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена в заданной точке рельса и определение текущую фактическую величину напряжения (σфi, МПа) для каждого такого измерения относительно нейтрального состояния на основе разницы текущей среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSi, В) и опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo, В) и с учетом коэффициента пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения К (В/МПа).

Для определения коэффициента пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения К устройство обеспечивает проводение первого измерения среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMS1) и температуры (T1, °С) в заданной точке рельса, затем второго измерение среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMS2, В) и температуры рельса (Т2, °С) в заданной точке рельса и определение коэффициента пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения К=(RMS1 - RMS2)/(σ1 - σ2), где σ1 (МПа)=α*Е*(Тотз - T1), а σ2 (МПа)=α*Е*(Тотз - Т2), где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса.

Устройство обеспечивает определение опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена по формуле RMSo=RMS1 - α*Е*(Тотз - T1)* К, где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса.

Устройство обеспечивает определение текущей фактической величины напряжения для каждого последующего измерения в заданной точке рельса, после определения опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo) по формуле σфi(МПа)=(RMSi - RMSo)/К.

Устройство обеспечивает проведение последующих измерений, причем в каждом последующем измерении в заданной точке рельса, после определения опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo), обеспечивает определение текущей температуры рельса (Ti, °С) в заданной точке рельса и определение величины текущего температурного напряжения при текущей температуре σтi (МПа)=α*Е*(Тотз-Ti), где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса, а затем на основе разницы между текущей фактической величиной напряжения (σфi) и текущим температурным напряжением (σ тi) определение отклонений текущей фактической температуры закрепления рельсовой плети в заданной точке рельса по формуле (Тфтзi)=Тотз+(σтi - σфi)/(α*Е) от оптимальной температуры закрепления (Тотз), где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса.

Устройство обеспечивает компьютеризированный расчет изменений напряжений по времени.

Устройство обеспечивает обработку указанных данных и, введение и обработку по меньшей мере, данных, связанных с погодными условиями и/или данных, связанных с расположением по меньшей мере участка рельсовой плети.

Устройство обеспечивает определение прогноза состояния рельсовой плети по меньшей мере на заданном участке.

Полученные данные визуализируются, например, на экране устройства, а в оптимальном варианте выдается рекомендуемое действие для конкретного участка рельсовой плети. Таким образом обеспечивается распределение ответственности между ответственными за состояние отдельных участков.

Как другой пример реализации, но не единственно возможный, может быть создана система с удаленной обработкой данных, например, в части осуществлена прогноза. Со множества устройств в ЦОД поступают данные, например, через беспроводную сеть. В ЦОД данные обрабатываются и создается полноценная система мониторинга всей рельсовой цепи с визуализацией на карте участков с различными индикаторами для разных вариантов ситуаций. Такая система позволит не только более полноценно и точно определять критически важные участки, например, расположенные на стыке зон или подвергшиеся, например, естественным геологическим или урбанистическим изменениям (которые в свою очередь могут быть введены в систему как прогнозируемые данные), но и обеспечить дублирующий контроль за отдельными участками (например, в целях мониторинга качества проведенного раскрепления рельсовой цепи).

Кроме того, в такую систему может быть интегрирована нейросеть или искусственный интеллект. Это позволит повысить точность измерений и точность прогнозирования, обеспечить автоматизацию принимаемых решений и экономических расчетов, а также позволит в более короткий промежуток времени выявить дополнительные факторы, которые будут повышать точность измерений для участков с параметрами, выходящими за рамки стандартных локаций.

Похожие патенты RU2818671C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОЦЕНКИ ИЗМЕНЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ ПО ВЫПРАВКЕ И ПОДБИВКЕ РЕЛЬСОШПАЛЬНОЙ РЕШЕТКИ 2024
  • Фадеев Валерий Сергеевич
  • Конаков Александр Викторович
  • Паладин Николай Михайлович
RU2825208C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАКТИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАКРЕПЛЕНИЯ РЕЛЬСОВОЙ ПЛЕТИ 2020
  • Фадеев Валерий Сергеевич
  • Конаков Александр Викторович
  • Штанов Олег Викторович
  • Паладин Николай Михайлович
  • Хаткевич Владимир Маркович
  • Мацкевич Максим Владимирович
RU2743650C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ 2012
  • Клюзко Владимир Анатольевич
  • Фадеев Валерий Сергеевич
  • Штанов Олег Викторович
  • Ободовский Юрий Васильевич
  • Паладин Николай Михайлович
  • Тригубов Алексей Геннадьевич
RU2521114C1
СПОСОБ ОЦЕНКИ ЗАПАСА УСТОЙЧИВОСТИ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ 2016
  • Фадеев Валерий Сергеевич
  • Ободовский Юрий Васильевич
  • Данилов Юрий Сергеевич
  • Егоров Дмитрий Евгеньевич
  • Конаков Александр Викторович
  • Штанов Олег Викторович
  • Паладин Николай Михайлович
RU2617315C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ В УСЛОВИЯХ НАЛИЧИЯ МАГНИТНЫХ И ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ МЕТОДОМ ШУМОВ БАРКГАУЗЕНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2016
  • Фадеев Валерий Сергеевич
  • Егоров Дмитрий Евгеньевич
  • Штанов Олег Викторович
  • Паладин Николай Михайлович
RU2640492C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ 2016
  • Фадеев Валерий Сергеевич
  • Ободовский Юрий Васильевич
  • Данилов Юрий Сергеевич
  • Егоров Дмитрий Евгеньевич
  • Конаков Александр Викторович
  • Штанов Олег Викторович
  • Паладин Николай Михайлович
RU2617319C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ 2017
  • Сисюк Александр Владимирович
RU2656777C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСА ПЛЕТЕЙ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ 2018
  • Аккерман Геннадий Львович
  • Мыльникова Мария Александровна
RU2687852C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ 2017
  • Аккерман Геннадий Львович
  • Гришан Александр Анатольевич
  • Скутина Мария Александровна
RU2670375C1
Способ автоматического мониторинга состояния рельсовых плетей железнодорожного пути 2023
  • Марков Анатолий Аркадиевич
  • Антипов Андрей Геннадьевич
RU2800214C1

Реферат патента 2024 года СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВОЙ ПЛЕТИ

Изобретение относится к области контроля состояния железнодорожного полотна. Способ определения напряжений в рельсовой плети включает определение опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена в заданной точке рельса, которая соответствует нейтральному по напряжениям состоянию рельсовой плети после введения ее в оптимальную температуру закрепления и закрепления рельсовой плети, затем проводят последующие измерения среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена в заданной точке рельса и определяют текущую фактическую величину напряжения для каждого такого измерения относительно нейтрального состояния на основе разницы текущей среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена и опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена и с учетом коэффициента пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения. Технический результат – повышение точности контроля состояния рельсового пути. 7 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 818 671 C1

1. Способ определения напряжений в рельсовой плети, включающий определение опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo, В) в заданной точке рельса, которая соответствует нейтральному по напряжениям состоянию рельсовой плети после введения ее в оптимальную температуру закрепления (Тотз, °С) и закрепления рельсовой плети, затем проводят последующие измерения среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена в заданной точке рельса и определяют текущую фактическую величину напряжения (σфi, МПа) для каждого такого измерения относительно нейтрального состояния на основе разницы текущей среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSi, В) и опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo, В) и с учетом коэффициента пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения К (В/МПа).

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для определения коэффициента пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения К проводят первое измерение среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMS1, В) и температуры (T1,°С) в заданной точке рельса, затем проводят второе измерение среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMS2, В) и температуры рельса (Т2, °С) в заданной точке рельса и определяют коэффициент пропорциональности в зависимости среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена от напряжения К=(RMS1 - RMS2)/(σ1 - σ2), где σ1 (МПа)=α*Е* (Тотз - T1), a σ2 (МПа)=α*Е*(Тотз - Т2), где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса, измерение температур T1 и Т2 проводят при условии Т1≠Т2.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что определяют опорную среднеквадратичную амплитуду шумов Баркгаузена по формуле RMSo=RMSi - α*Е*(Тотз - T1)*К, где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса.

4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что текущую фактическую величину напряжения для каждого последующего измерения в заданной точке рельса, после определения опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo), определяют по формуле σфi (МПа)=(RMSi - RMSo)*К.

5. Способ по п. 4, характеризующийся тем, что в каждом последующем измерении в заданной точке рельса, после определения опорной среднеквадратичной амплитуды шумов Баркгаузена (RMSo), определяют текущую температуру рельса (Ti, °С) в заданной точке рельса и определяют величину текущего температурного напряжения при текущей температуре σтi (МПа)=α*Е*(Тотз - Ti), где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса, а затем на основе разницы между текущей фактической величиной напряжения (σфi) и текущим температурным напряжением (σтi) определяют отклонение текущей фактической температуры закрепления рельсовой плети в заданной точке рельса по формуле (Тфтзi)=Тотз+тi - σфi)/(α*Е) от оптимальной температуры закрепления (Тотз), где α (1/°С) - коэффициент линейного температурного расширения материала рельса, Е (МПа) - модуль упругости материала рельса.

6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что обеспечивается компьютеризированный расчет изменений напряжений по времени.

7. Способ по п. 6, характеризующийся тем, что обрабатывают полученные данные и, по меньшей мере, данные, связанные с погодными условиями, и/или данные, связанные с расположением, по меньшей мере, участка рельсовой плети.

8. Способ по п. 6 и/или 7, характеризующийся тем, что осуществляет прогноз состояния рельсовой плети, по меньшей мере, на заданном участке.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2818671C1

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ 2016
  • Фадеев Валерий Сергеевич
  • Ободовский Юрий Васильевич
  • Данилов Юрий Сергеевич
  • Егоров Дмитрий Евгеньевич
  • Конаков Александр Викторович
  • Штанов Олег Викторович
  • Паладин Николай Михайлович
RU2617319C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ 2017
  • Сисюк Александр Владимирович
RU2656777C2
СПОСОБ ОЦЕНКИ ЗАПАСА УСТОЙЧИВОСТИ БЕССТЫКОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ 2016
  • Фадеев Валерий Сергеевич
  • Ободовский Юрий Васильевич
  • Данилов Юрий Сергеевич
  • Егоров Дмитрий Евгеньевич
  • Конаков Александр Викторович
  • Штанов Олег Викторович
  • Паладин Николай Михайлович
RU2617315C1
CN 104819795 A, 05.08.2015.

RU 2 818 671 C1

Авторы

Фадеев Валерий Сергеевич

Конаков Александр Викторович

Паладин Николай Михайлович

Даты

2024-05-03Публикация

2023-08-10Подача