Транспорта, транспортной техники и технологии»

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева




Допущен(а) к защите:
Начальник магистратуры
_________________Ф.И.О.
(подпись)
«___»___________________20__года





Магистерская диссертация 

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИСПЫТАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ВАГОНА-ДЕФЕКТОСКОПА

специальность 6М071300 «Транспорта, транспортной техники и технологии»
(научно-педагогическое направление)



Магистрант                               __________________             Курмангалиева К.А.
                                                            (подпись)          

Научный руководитель,
кандидат технических наук,
доцент                                        __________________             Тайманова Г.К.
                                                            (подпись)          

Зав. кафедрой
                                                    __________________            Тогизбаева Б.Б.
                                                            (подпись)          





Астана, 2017 г.
СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ……………..………………………………………………………

 4
1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ

1.1 Основные геометрические параметры рельсового пути…………………
7
1.2 Обзор современной путеизмерительной техники……………….........................................................................................

8
1.3 Назначение и область применения ультразвукового магнитного комплекса.............................................................................................................


9
2 СПОСОБЫ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ И ДИАГНОСТИКА РЕЛЬСОВЫХ ПУТЕЙ

2.1 Способы неразрушающего контроля. Ультразвуковой и магнитный методы………..…….……………………………………………………………

18
2.2 Принцип построения искательной системы комплекса…………………
18
2.3 Обработка, отображение и регистрация работы каналов дефектоскопа……………………………………………………………………

20
2.4 Размещение систем комплекса. Структурная схема……………………..	24
23
2.5 Функционирование комплекса.....................................................................
27
2.6 Органы управления, регулировки и индикации комплекса……………...

31
3 ПРОГРАММА ИСПЫТАНИЯ И КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

3.1 Подготовка комплекса к работе…………………………………………...	
40
3.2 Проверка функционирования акустических и магнитных искательных систем……………………………………………………………………………

42
3.3 Проверка акустических блоков и настройка чувствительности………...
42
3.4 Работа при контроле рельсов вагоном-дефектоскопом………………….

48
4  МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЛЕКСА

4.1 Технические характеристики………………………………………………
50
4.2 Средства измерения, инструменты и принадлежности………………….
54
4.3 Описание и работа составных частей комплекса………………………...
54
4.3.1 Магнитный датчик и модуль дефектоскопический магнитный……….
55
4.3.2 Модуль дефектоскопический импульсный……………………………..
58
4.3.3 Модуль синхронизации и контроля…………………………………….
63
4.3.4 Даnчик перемещений……………………………………………………
65
4.3.5 Выносной пульт…………………………………………………………..
67
4.3.6 Аппаратура рабочих мест………………………………………………..

70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………

76
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………..
78
     
ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………………   81
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

     
      

ВВЕДЕНИЕ
     
     Обеспечение безопасности движения на железнодорожной магистрали, обновление и модернизация средств диагностики пути является главнейшей задачей с учетом увеличения скорости перевозок и объема перевозимых грузов, а также расширением международного транзита по территории Казахстана. Создание отечественной импортозамещающей производственной базы по выпуску специализированных вагонов (путеизмерителей и дефектоскопов) повысило оперативность, гибкость, качество, клиентоориентированность сервиса, сняло зависимость от импорта в данной сфере, а также повлекло в свою очередь созданию новых рабочих мест для высококвалифицированных научных и инженерных кадров. 
     При проведении мониторинга технического состояния сложных систем и агрегатов одной из наиболее актуальных является задача объективного своевременного обнаружения дефектов различной природы и организация контроля за развитием дефектов из-за старения элементов при эксплуатации. Одним из путей предотвращения нежелательных последствий от эксплуатации изделий с дефектами является систематичное использование методов неразрушающего контроля. Применение каждого из методов в каждом конкретном случае характеризуется вероятностью выявления дефектов. На вероятность выявления дефектов влияют чувствительность метода, а также условия проведения процедуры контроля. Определение вероятности выявления дефектов является достаточно сложной задачей, которая еще более усложняется, если для повышения достоверности определения дефектов приходится комбинировать методы контроля. Комбинирование методов подразумевает не только использование нескольких методов, но и чередование их в определенной последовательности (технологии). Вместе с тем, стоимость применения метода контроля или их совокупности должна быть по возможности ниже. Таким образом, выбор стратегии применения методов контроля основывается на стремлении, с одной стороны, повысить вероятность выявления дефектов и, с другой стороны, снизить различные технико-экономические затраты на проведение контроля [1].
     На данный момент актуальной задачей  Казахстана является автоматизация  управления активами железной дороги с использованием современных технологий. Информационное обеспечение необходимое для управления перевозочным   процессом   дороги   и путевым хозяйством, путем разработки методики испытания и диагностики вагона-дефектоскопа требует достоверную, оперативную и полную информацию о состоянии железной дороги. Эта информация служит основой для ведения базы паспортных данных пути. На сегодняшний день существует колоссальная проблема с паспортными данными пути.
     Информация, полученная благодаря разработке методики испытания и диагностики ультразвукового магнитного вагона-дефектоскопа УМ-1 содержит следующие данные: видеопаспортизацию, ГИС-карту с привязкой к координатам GPS и железнодорожной инфраструктуре, данные  лазерного сканирования железнодорожного полотна, искусственных сооружений и рельсов, данные георадарного сканирования балластной призмы и последовательность их использования. В зависимости от технического задания, полученные данные отправляются на центральный сервер посредством различных каналов связи.
     От обеспечения точности измерений и содержания средств диагностики железнодорожного пути в технически исправном состоянии напрямую зависит обеспечение безопасности движения. В связи с чем, вопросам технического обслуживания, планово-предупредительного ремонта и поверке средств диагностики железнодорожного пути должно уделяться первостепенное внимание. Методика испытания и диагностики – это совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых дает возможность для прогнозирования тех или иных данных, а также обеспечивающих получение необходимых результатов испытания с установленными показателями точности [2].
     Разрабатываемая методика испытания и диагностики вагона-дефектоскопа устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок для дефектоскопов типа УМ-1 (ультразвуковой магнитный дефектоскоп).
     Ультразвуковой магнитный дефектоскоп УМ-1 относится к приборам, использующим магнитный метод неразрушающего контроля по классификации ГОСТ 18353-79. Магнитный метод основан на измерении параметров магнитных полей, создаваемых в контролируемом объекте путем его намагничивания. Дефектоскоп предназначен для регистрации, визуализации, записи и хранения сигналов магнитного вагона-дефектоскопа, данных путевого отметчика, дефектограмм и служебной информации, воспроизведение записи дефектограмм и служебной информации на экране дисплея поста шифрации для выявления дефектов. Область применения - диагностика состояния рельсовой колеи.
     Определение вероятности выявления дефектов является достаточно сложной задачей, которая еще более усложняется, если для повышения достоверности определения дефектов приходится комбинировать методы контроля. Комбинирование методов подразумевает не только использование нескольких методов, но и чередование их в определенной последовательности (технологии). Вместе с тем, стоимость применения метода контроля или их совокупности должна быть по возможности ниже. Таким образом, выбор стратегии применения методов контроля основывается на стремлении, с одной стороны, повысить вероятность выявления дефектов и, с другой стороны, снизить различные технико-экономические затраты на проведение контроля. 
     Во время движения вагона-дефектоскопа, рельсы намагничиваются П-образными электромагнитами постоянного тока. Искательные катушки прижимаются к рельсам в межполюсном пространстве П-образных магнитов и регистрируют магнитодинамическое поле. Сигналы напряжения с искательных катушек вагона-дефектоскопа поступают на входы дифференциальных усилителей, где они усиливаются и ограничиваются на случай превышения максимально допустимого уровня сигнала. Усиленный сигнал проходит через фильтр низкой частоты с полосой пропускания 0.9 кГц для подавления помех и устранения искажений, вызванных последующим оцифровыванием. Усиленные и ограниченные сигналы напряжения поступают на входы аналого-цифрового преобразователя, на выходах которого формируется цифровой код.
     Методика испытания и диагностики ультразвукового магнитного вагона-дефектоскопа УМ-1 выполняет следующие функции:
     -       измерение и оценка состояния параметров рельсовой колеи (рихтовка, просадки, уровень и т.п.);
     -       дефектоскопия рельсов;
     -       георадиолокационное сканирование балластной призмы;
     -       контроль приближения габаритов строения;
     -       контроль состояния контактной сети;
     -       видеопаспортизация;
     -       геодезическая съемка пути;
     -       маркировка пути;
     -       объединение всех полученных данных.
      
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
     1.1 Основные геометрические параметры рельсового пути
     Одной из основных мер по обеспечению требуемого уровня безопасности, как в Казахстане, так и за рубежом, остается диагностика состояния железнодорожного пути методами оценки его геометрических параметров, состояния балластного слоя, а также контроль скрытых (внутренних) дефектов рельсовых нитей. При этом широко используются как ручные, так и самоходные измерительные системы: путевые шаблоны, путеизмерительные тележки и вагоны-лаборатории. Однако и этого оказывается недостаточно, так как применение ручных средств характеризуется большой трудоемкостью и необходимостью закрытия перегонов для проведения измерений, а самоходных просто не хватает. Это приводит к несоответствию частоты выполнения измерений и скорости возникновения дефектов.
     Согласно нормативным документам, в случае обнаружения отклонений состояния пути от требуемых норм безопасности, до момента их устранения накладываются ограничения на скорость движения железнодорожных составов (в зависимости от категории - 120; 100; 70; 40 км/ч, вплоть до закрытия участка пути). Таким образом, возникает противоречие: рост грузооборота ведет к увеличению случаев возникновения дефектов, а измерительных средств для их своевременного обнаружения имеется недостаточно. Очевидно, что ежедневная регистрация основных ключевых параметров позволила бы оперативно выявлять потенциально опасные с точки зрения возникновения аварийных ситуаций участки пути, а также судить об эффективности проведенных ремонтных работ [3]. Поэтому представляется актуальной разработка системы диагностики рельсового пути, отличающейся невысокой стоимостью и малыми габаритами, для оборудования регулярно курсирующих вагонов.
     В настоящее время проверка состояния устройств инфраструктуры осуществляется различными диагностическими средствами: вагонами-путеизмерителями, дефектоскопами, вагонами-лабораториями служб электрификации и электроснабжения, автоматики и телемеханики. Такое решение не позволяет организовать комплексную оценку инфраструктуры и текущее содержание, совместное планирование окон, различных видов ремонтов, осуществить комплексный подход к модернизации инфраструктуры. Разнородность данных, получаемых при проверке существующими средствами диагностики, не позволяет их сопоставить и выявить «узкие» места в содержании пути, устройств электрификации и электроснабжения, автоматики, телемеханики конкретного участка пути, а, следовательно, и рационально распределить средства на текущее содержание и ремонт устройств инфраструктуры в соответствии с их техническим состоянием.
     Основной задачей использования диагностических комплексов должен стать многофакторный анализ всех параметров состояния объектов с целью объективной комплексной оценки всей инфраструктуры, что, в свою очередь, позволит сформировать взвешенные управленческие решения и рационально распределить ресурсы на текущее содержание и ремонт. В путевом хозяйстве используются путеизмерительные средства различных типов, решающие близкие информационные задачи и имеющие разные нагрузки на путь, рабочую скорость, точность измерения и форму представления выходной информации. Это путеизмерительные вагоны, путеобследовательские станции, совмещенные дефектоскопы-путеизмерители, диагностические комплексы, путеизмерительные тележки. В условиях роста скоростей движения поездов и грузонапряженности изменяются и требования к работе диагностических средств. В первую очередь, это касается повышения рабочей скорости.
     Аппаратура дефектоскопа, совмещающая магнитный и ультразвуковой сигналы, предназначена для неразрушающего контроля рельсов и выявления в них наружных и скрытых дефектов, основана на применении магнитных и ультразвуковых сигналов.
     Ультразвуковой магнитный дефектоскопический комплекс «УМ-1», изображенный на рисунке 1, предназначен для обнаружения дефектов, уложенных в пути рельсов типа Р50, Р65 и Р75.
     В результате проведенных испытаний установлено, что образец ультразвуковой магнитный дефектоскоп УМ-1 соответствует требованиям, установленным в стандартах и технической документации изготовителя. 
     Комплекс дефектоскопический УМ-1 (далее - комплекс) предназначены для проведения скоростного неразрушающего контроля железнодорожных рельсов типа Р50, Р65, Р75 по ГОСТ Р 51685-2000, уложенных в путь, акустическими и магнитным методами неразрушающего контроля в диапазоне скоростей движения от 5 до 60 км/ч, с целью обнаружения дефектов в обеих нитях железнодорожного пути по длине и сечению, за исключением перьев подошвы и зон шейки над, а также под болтовыми отверстиями, измерения координат обнаруженных дефектов [4].
     Область применения - контроль состояния рельсов, уложенных в железнодорожные пути на транспорте.

     1.2 Обзор современной путеизмерительной техники
     
     Для контроля над указанными элементами используются ультразвуковые, магнитные, лазерные, радиолокационные, оптические, механические и другие методы неразрушающего контроля и соответствующие приборы. Каждый из измерительных приборов содержит средства измерения, обработки, хранения и отображения результатов. Контроль состояния рельсовых путей не должен существенно влиять на перевозки, что приводит к необходимости создания высокоскоростных, универсальных измерительных средств, осуществляющих всесторонний контроль состояния рельсового пути. Автоматические средства диагностики, как правило, не обеспечивают требуемый уровень достоверности, в результате чего возникают высокие вероятности «ложных тревог» и (или) пропуска дефекта. Но сегодняшний день наибольшую достоверность обеспечивают автоматизированные способы, основанные на взаимодействии измерительных устройств с оператором. При этом возможны два способа оценки полученных результатов:
     - оперативный - позволяющий быстро обнаружить дефекты в процессе измерений и адекватно отреагировать на критическое состояние рельсового пути;
     - лабораторный - предполагающий сохранение результатов измерений рельсового пути и их последующую обработку.
     Известен способ диагностики рельсового пути, предполагающий ультразвуковую дефектоскопию рельсов, заключающийся в излучении ультрозвуковых зондирующих сигналов, приеме отраженных сигналов, обнаружении дефектов, сохранении результатов измерений, их отображении и анализе.
     
      
      
      Рис. 1 - Ультразвуковой магнитный вагон-дефектоскоп УМ-1
     
     1.3 Назначение и область применения ультразвукового магнитного комплекса 
     
     Комплекс ультразвуковой магнитный УМ-1 является составной частью автоматизированной системы контроля рельсов на базе ультразвуковых и магнитных методов с системой регистрации и анализа сигналов на компьютере  и устанавливаются в вагоны-дефектоскопы и автомотрисах «АДЭ-1», а также на ремонтно-строительных предприятиях. В состав комплексов входят искательные системы на каждой рельсовой нити, система сбора и обработки данных с рабочим местом мониторинга в реальном времени, рабочее место анализа, рабочее место постобработки, датчик пути и блок бесперебойного питания.
     Комплексы УМ-1 являются программно-аппаратным устройствами контроля рельсов и используют ультразвуковой и магнитный методы неразрушающего контроля. Для обработки информации, поступающей от комплекса, используется персональный компьютер, работающий под управлением регистрирующей программы.
     Устанавливается дефектоскоп в специально оборудованных вагонах-дефектоскопах и автомотрисах «АДЭ-1», а также на ремонтно-строительных предприятиях.
     Дефектоскоп является программно-аппаратным устройством контроля рельсов и использует ультразвуковой метод, с контактным способом ввода ультразвуковых колебаний, и магнитный метод. Для обработки информации поступающей от дефектоскопа используется персональный компьютер, который работает под управлением регистрирующий программы.
     Работает дефектоскоп в двух режимах. В первом режиме при контроле рельсов, под управлением программы, производится запись данных с выводом на экран монитора этих данных в виде дефектограммы для расшифровки результатов контроля. Также в этом режиме может, производится по каждому из каналов дефектоскопа оперативная регулировка параметров, как изменение коэффициента усиления, длительности и порога чувствительности. Во втором режимы осуществляется проверка и настройка чувствительности пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) на стандартном образце, под управлением программы «Настройка ПЭП». При проверке чувствительности ПЭП производится установка начальные параметры усиления, длительности, порога чувствительности и определяем оптимальную частоту возбуждения ПЭП. Полученные начальные параметры по настройки ПЭП могут быть использованы программой регистратора  для начальной настройки каналов дефектоскопа.
     Дефектоскоп позволяет контролировать различные по форме детали, сварные швы, внутренние поверхности отверстий путём намагничивания отдельных контролируемых участков или изделия в целом циркулярным или продольным полем, создаваемым с помощью набора намагничивающих устройств, питаемых импульсным или постоянным током, или с помощью постоянных магнитов [5]. Принцип действия основан на создании поля рассеяния над дефектами контролируемой детали с последующим выявлением их магнитной суспензией. Наибольшая плотность магнитных силовых линий поля рассеяния наблюдается непосредственно над трещиной (или над другой несплошностью) и уменьшается с удалением от неё. Для обнаружения несплошности на поверхность детали наносят магнитный порошок, взвешенный в воздухе (сухим способом) или в жидкости (мокрым способом). На частицу в поле рассеяния будут действовать силы: магнитного поля, направленная в область наибольшей плотности магнитных силовых линий, то есть к месту расположения трещины; тяжести; выталкивающего действия жидкости; трения; силы электростатического и магнитного взаимодействия, возникающие между частицами.
     При проведении мониторинга технического состояния сложных систем и агрегатов одной из наиболее актуальных является задача объективного своевременного обнаружения дефектов различной природы и организация контроля за развитием дефектов из-за старения элементов при эксплуатации.            
     Одним из путей предотвращения нежелательных последствий от эксплуатации изделий с дефектами является систематичное использование методов неразрушающего контроля, а также разработанной методики испытания и диагностики вагона-дефектоскопа. Применение каждого из методов в каждом конкретном случае характеризуется вероятностью выявления дефектов. На вероятность выявления дефектов влияют чувствительность метода, а также условия проведения процедуры контроля.
     Дефектоскоп позволяет обнаруживать и зарегистрировать дефекты рельсов следующих видов: 11.1-2, 20.1-2, 21.1-2, 24.1-2, 25.1-2, 26.3, 27.1-2, ЗОВ.1-2, 30Г.1-2, 38.1, 50.1-2, 52.1-2, 53.1-2, 55.1-2, 56.3. 60.1-2, 66.3, 69, 70.1-2, 74.1-2, 79.1-2 при протяженности проекций дефектов на горизонтальную или вертикальную плоскость более 10 мм2, и площади отражающей поверхности не менее 25 мм2.
     Дефектоскоп обеспечивает контроль рельсов с качеством поверхности по ГОСТ 18576-85 , путем реализации типовых схем прозвучивания. Работает он в диапазоне скоростей движения подвижной единицы 5-40 км/ч, при условии наличия устойчивого акустического контакта. Дефектоскоп относится к необслуживаемым, восстанавливаемым изделиям вида 1 по ГОСТ 27.003-90.
     Принцип работы ультразвукового канала дефектоскопа основан на способности ультразвуковых колебаний отражаться от несплошностей и физически неоднородных включений в контролируемом объекте. 
     Излучателями и приемниками ультразвуковых колебаний служат пьезоэлектрические преобразователи, которые предназначены для преобразования электрических импульсов, в импульсы ультразвуковых колебаний [6]. 
     Эти ультразвуковые колебаний передаются на поверхность катания головки рельса и далее в рельс. Отраженные эхо-сигналы от различных неоднородностей в металле рельса (дефекты, стыки, болтовые отверстия, подошвы и т. п.) преобразуются этими же пьезоэлектрические преобразователями в электрические импульсы, которые усиливаются дефектоскопом для дальнейшей обработки и регистрации. 
     Все преобразователи устанавливаются на искательную лыжу и работают на частоте 2.5 MHz. Искательные лыжи крепятся на следящие лыжи центрирующей системы подвижной единицы.
     Комплекс дефектоскопический входит в состав вагона-дефектоскопа.
     Комплекс предназначен для обнаружения и классификации дефектов в уложенных в пути железнодорожных рельсах типа Р50, Р65, Р75.
     Обнаружению подлежат дефекты вида: 20.12; 21.12; 24; 25; 26.3; 27.12; 30Г.12; 30В.12; 50.12; 52.12; 53.12; 55; 56.3; 60.12; 66.3; 69; 70.12; 74 и 79 по классификатору дефектов НТД/ЦП-1-93. Типоразмеры дефектов, которые должны быть выявлены, указаны в таблице 1.
     Методы неразрушающего контроля, реализуемые комплексом:
     1) Акустичесий или ультразвуковой (эхо-, зеркальный и зеркально-теневой);
     2) Магнитный.
     Аппаратура дефектоскопического комплекса, смонтированная в аппаратном зале вагона-дефектоскопа, сохраняет работоспособность при температуре в аппаратном зале от плюс 15 до 35?С, относительной влажности до 95% при плюс 35?С.
     По условиям эксплуатации комплекс относится к группе исполнения В1 для аппаратуры, расположенной в аппаратном зале вагона-дефектоскопа, для подвагонной аппаратуры по ГОСТ 12997-84.
     Дефектоскопический комплекс предназначен для монтажа в вaгон-дефектоскоп и обеспечивает в диапазоне скоростей движения от 1 до 60 км/час дефектоскопию рельсов с качеством поверхности по ГОСТ18576-85. Производительность контроля 1400 км пути в месяц.
     При проведении мониторинга технического состояния сложных систем и агрегатов одной из наиболее актуальных является задача объективного своевременного обнаружения дефектов различной природы и организация контроля за развитием дефектов из-за старения элементов при эксплуатации. Одним из путей предотвращения нежелательных последствий от эксплуатации изделий с дефектами является систематичное использование методов неразрушающего контроля. 
     Применение каждого из методов в каждом конкретном случае характеризуется вероятностью выявления дефектов. 
      Таблица 1
      

Вид дефекта
Причина возникновения дефекта

Код дефекта
Расположение дефекта
      
Параметр дефекта



По длине рельса
В поперечном сечении
      
1
2
3
4
5
      6
Поперечные трещины в головке рельса в виде светлых и темных пятен
Нарушение технологии изготовления рельсов, наличие внутренних пороков (газовых пузырей
и т.д.)
20.1
В стыке
В головке над шейкой и со стороны рабочей и нерабочей грани
Диаметр не менее 12 мм,
в т.ч. сильно развитые с зеркальной (притертой) поверхностью в рабочей грани


20.2
Вне стыка



Недостаточная контактно-усталостная прочность металла
21.1
В стыке




21.2
Вне стыка


Поперечные трещины в головке
Буксование, юз, проход колес с ползунами или выбоинами
24
В стыке

Глубина
более 8 мм



Вне стыка

      


 Продолжение таблицы 1
 
1
2
3
4
5
 6

Удары по рельсу (инструментом, рельсом о рельс) и другие механические повреждения

25
В стыке

      



Вне стыка

      

Нарушение технологии сварки рельсов, наличие неметаллических включений, зубцов, трещин в месте сварки

26.3
В местах Электро-
контактной
стыковой сварки
В головке над шейкой и со стороны рабочей и нерабочей грани

Закалочные трещины в закаленном слое металла головки
Нарушение технологии закалки рельсов
27.1
В стыке

Глубина
более 8 мм


27.2
Вне стыка


Вертикальные расслоения головки
Нарушение технологии изготовления рельсов, наличие усадочной раковины, резко выраженной ликвации и заворотов корки

30В.1
Выходящие за пределы болт. отверстий более
10 мм
В головке над шейкой в пределах
 ±5 мм относительно вертикальной оси рельса
Глубина
более 10 мм и
протяженность
более 50 мм
Горизонталь-ные расслоения головки
Нарушения технологии изготовления рельсов, наличие в рельсе загрязнения стали в виде крупных скоплений неметаллических включений, вытя-нутых вдоль прокат-ки, на глубине более 8 мм
30Г.1
В стыке
В головке над шейкой и заходящие в ее проекцию не менее чем на 7,5 мм
Протяженность 
более 20 мм


30Г.2
Вне стыка


Трещина в го-ловке вместе приварки рельсовых соединений
Нарушение режима сварки при приварке рельсовых соединителей
38.1
В стыке




      Продолжение таблицы 1
      
1
2
3
4
5
      6
Вертикальное расслоение шейки
Вследствие нарушения технологии изготовления рельсов, наличия усадочной резко выраженной ликвации

50.1
Выходящие за пределы болт. отв. Более 10 мм
В шейке рельса в пределах
±5  мм относительно вертикальной оси рельса
Протяженность 
более 50 мм
      

50.2
Вне стыка


Продольные трещины и выколы из-за них в местах перехода головки в шейку
Высокие местные напряжения из-за некачественной обработки кромок торцов рельсов, чрезмерных усилий затяжки стыковых болтов, изношенных накладок, односторонней перегрузки головки рельса, просадки в стыках, нарушения подуклонки рельсов
52.1
В стыке
В месте перехода шейки в головку и заходящие в ее проекцию не менее чем на 0.5 ширины 
шейки
Протяженность
более 20 мм


52.2
Вне стыка


Трещины в шейке
От болтовых отверстий из-за отсутствия или некачественного исполнения фасок, надрывах на кромках отверстий, неровностей из-за некачественного сверления

53.1
В стыке
В шейке, развивающиеся от отверстий, кроме нижнего сектора отверстия, ограниченного пределами ±40° относительно вертикальной оси рельса 
Протяженность 
более 5 мм на всей ширине шейки или более 10 мм у одной из боковых поверхностей шейки
      

53.2
Вне стыка


      
От маркировочных знаков, ударов по шейке и других механических повреждений и выколов из-за них
55
В любом месте
В шейке рельса заходящие в ее проекцию не менее, чем на 0.5 ширины шейки
Протяженность 
более 20 мм
      
В месте сварного шва вследствие дефектов сварки или обработки сварного шва

56.3 



56.8
В месте электро-контактной и алюмино-термитной сварки
В шейке рельса


Продолжение таблицы 1

1
2
3
4
5
      6
Волосовины в подошве, трещины, выколы части подошвы
Нарушение технологии изготовления рельсов, наличия на подошве дефектов в виде волосовин, закатов и других
60.1
Выходящие за пределы болт. отв. более 10 мм
В подошве под шейкой рельса в пределах
 ±5 мм относительно вертикальной оси рельса в зоне проекции шейки
Глубина более 10 мм и протяженность более 50 мм


60.2
Вне стыка


Трещины в подошве
Нарушения технологии сварки рельсов
66.3
В месте электро-контактной и алюмино-термитной сварки


Коррозионно-усталостные трещины
Коррозия подошвы рельсов при повышенных динамических воздействиях на рельсы
69
Вне стыка
В зоне проекции шейки

Поперечные изломы
Шлаковые включения и другие дефекты макро-структуры, попадающие в рельсы при их изготовлении
70.1
В стыке
По всей высоте
      


70.2
Вне стыка

      

Проход колес с большими ползунами или выбоинами без видимых причин из-за превышения допускаемой нагрузки, особенно в сочетании с неудовлетворительным состоянием пути, большими растягивающими напряжениями в бесстыковых плетях, а также хрупкости и хладноломкости рельсовой стали
74
В любом месте

      
     
     Выявляемость дефектов, указанных в таблице 1, методами неразрушающего контроля, реализованными в комплексе, приведена в таблице 2. 
     Дефектоскопический комплекс является составной частью автоматизированной системы контроля рельсов на базе ультразвуковых и магнитных методов с системой обработки на ЭВМ. 
     
      Таблица 2
      
Код дефекта
Методы контроля, которыми могут быть выявлены дефекты в рельсах

Эхо, a=58°
Зеркальный, a=58°
Эхо, a=45°
ЗТМ, a=0°
Эхо, a=0°
Магнитный
1
2
3
4
5
6
7
20.1
В головке над шейкой и со стороны рабочей и нерабочей грани
Сильно развитые с зеркальной поверхностью в рабочей грани головки
-
-
-



Глубина Края дефекта не 
более 4-5 мм
20.2


-
-
-

21.1-2


-
-
-

21.1-2


-
-
-

24
То же, h>8 мм
-
-
-

25

-
-
-

26.3-26.8
Аналогично дефектам код 20.1-2 – 21.1-2
-
-
-

27.1
То же, h>8 мм
-
-
-

27.2

-
-
-



30В.2


-


-


-
В пределах ±5 мм от верт.,
h> 10 мм,
L> 50 мм


-


-



30В. 1



-



-



-
То же, выходящие за пределы болтового отверстия более чем на 10 мм



-



-
30Г.1



В головке над шейкой и заходящие в ее проекцию не менее чем на 7.5 мм
-
38.1
-
-
-

-

50.2 

-

-

-
В пределах ±5 мм от верт.,
h> 50 мм

-

-


Продолжение таблицы 2

1
2
3
4
5
6



50.1



-



-



-
То же, выходящие за пределы болтового отверстия более чем на 10 мм



-



-

52.1

-

-
Имеющие выход на торец рельса

-
Заходящие в проекцию шейки не менее чем на 0.5 ее ширины

-
52.2
-
-
-
-

-





53.1-2





-





-

В шейке, развивающиеся от отверстий, кроме нижнего сектора ±40° от верт.; l>5 мм на всей ширине шейки или l>10 мм у одной из ее боковых поверхностей





-





-





-
56.3, 56.8
-
-
В шейке
-
-
-


60.2


-


-


-
В пределах ±5 мм от вертикали, h>10 мм, L>50 мм 


-


-



60.1



-



-



-
То же, выходящие за пределы болтового отверстия более чем на10 мм 



-



-

66.3,66.8

-

-
В зоне проекции шейки 

-

-

-
     
     Резонаторы пьезоэлектрические и магнитные датчики устойчивы к воздействию температуры окружающей среды от -30 для пьезоэлектрических датчиков и -40 для магнитных датчиков до +40?С.
     
     
     2 СПОСОБЫ И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ РЕЛЬСОВЫХ ПУТЕЙ 
     
2.1 Способы неразрушающего контроля. Акустический и магнитный методы
     
     Контроль состояния рельсового пути дефектоскопическим комплексом производится на основе ультразвуковых и магнитных способов неразрушающего контроля.
     Ультразвуковой способ. Способ основан на периодическом излучении в контролируемый объект коротких зондирующих импульсов и приеме отраженных сигналов. Аппаратура, реализующая ультразвуковой способ содержит электроакустический преобразователь, генератор электрических импульсов, усилитель электрических сигналов с выходным цифроаналоговым преобразователем.
     Излучение и прием ультразвуковых колебаний производится пьезоэлектрическим преобразователем, единым при совмещенном способе работы и двумя отдельными при раздельном способе. 
     В комплексе используются три метода ультразвуковой дефектоскопии:
     - эхо-импульсный метод, основанный на приеме сигналов, отраженных непосредственно от дефектов;
     - зеркальный метод, основанный на использовании раздельных преобразователей излучения и приема сигналов, причем облучение дефекта производится после переотражения  зондирующего сигнала от боковой (зеркальной) поверхности контролируемого объекта;
     -  зеркально-теневой метод, основанный на эффекте ослабления отраженного от противоположной (донной) поверхности сигнала из-за появления на пути распространения сигнала дефекта затеняющего отраженный сигнал.
     Магнитный способ. Способ использует свойства образования в зоне дефекта резко выраженной неоднородности магнитного поля при намагничивании контролируемого участка рельса приложенным магнитным полем. В качестве полюсов электромагнитов, осуществляющих намагничивание рельса, применяются колеса дефектоскопной тележки [8].
     Аппаратура, реализующая магнитный способ содержит индикатор изменения магнитного поля (катушка индуктивности), электромагнит постоянного тока, усилитель электрических сигналов.
     
     2.2 Принцип построения искательной системы комплекса
     
     Пьезоэлектрические преобразователи (резонаторы) составляют акустическую искательную систему. Магнитные датчики расположены на магнитной подвеске.
     Для контроля обеих нитей железнодорожного пути используются две идентичные акустические искательные системы и две магнитные подвески.
     Каждая система искательная состоит из четырех акустических блоков, установленных на общей штанге-швеллере. В акустических блоках размещены ультразвуковые резонаторы, реализующие схему прозвучивания рельса, представленную на рисунке 2.
     

     
      Рис. 2 - Схема прозвучивания рельса ультразвуковой искательной системой и размещение магнитных датчиков по отношению к искательной системе
     
      На рисунке 2 представлена схема прозвучивания рельса ультразвуковой  искательной системой и размещение магнитных датчиков по отношению к искательной системе. На схеме прозвучивания изображены четыре акустических блока с входящими в них резонаторами. Каждый резонатор имеет номер, соответствующий номеру акустического канала. Пунктирными линиями изображены оси акустич.......................