RU2012136710A

RU2012136710A - Акустический способ обнаружения неисправности рельсового пути

Info

Publication number: RU2012136710A
Application number: RU2012136710/28A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Нестерович Черепанов; Владимир Ильич Сергеев; Рустем Касимович Масягутов; Андрей Владимирович Огарко
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2014-03-10
Also published as: RU2511644C1

Abstract

Акустический способ обнаружения неисправности рельсового пути, возникающей при трещинообразовании в процессе движения состава по железной дороге, при котором в рельсы передают акустический сигнал, принимают отраженный сигнал, а по времени распространения акустических сигналов к месту неисправности и обратно определяют его координату, отраженный сигнал принимают пьезоэлектрическими преобразователями, установленными на подшипниках скольжения, расположенными на валу колесной пары, передачу и прием акустических сигналов осуществляют попеременно, отличающийся тем, что в качестве источника мощности акустических сигналов используют удары колесных пар на стыках межрельсового пути, стабилизируют импульсы постоянным весом локомотива в рабочем диапазоне его скоростей под углом наката α=0,001÷0,002°, регистрируют одновременно частоту следования сформированных ударных импульсов, фоновую интенсивность и частотный спектр акустического шума в интервале между первым и вторым ударными импульсами и отраженными сигналами от не менее 2-х колесных пар, преобразуя сформированные ударные импульсы в импульсы прямоугольной формы, определяют их длительность между временами заднего фронта и переднего фронта, разлагая прямоугольные импульсы с правой и левой колеи в ряд Фурье и выделяют основную гармонику правой и левой колеи видаU(t)=Usin(ωt+φ) правой иU(t)=Usin(ωt+φ) левой колеи,где U- амплитуда;ω- частота;φ- фаза первой гармоники при эксплуатационном зазоре рельсового пути;затем устанавливают корреляционную связь между величиной изменения межстыкового зазора и изменениями параметров (длительностью импульса и величиной фазы) эле�

Claims

Акустический способ обнаружения неисправности рельсового пути, возникающей при трещинообразовании в процессе движения состава по железной дороге, при котором в рельсы передают акустический сигнал, принимают отраженный сигнал, а по времени распространения акустических сигналов к месту неисправности и обратно определяют его координату, отраженный сигнал принимают пьезоэлектрическими преобразователями, установленными на подшипниках скольжения, расположенными на валу колесной пары, передачу и прием акустических сигналов осуществляют попеременно, отличающийся тем, что в качестве источника мощности акустических сигналов используют удары колесных пар на стыках межрельсового пути, стабилизируют импульсы постоянным весом локомотива в рабочем диапазоне его скоростей под углом наката α=0,001÷0,002°, регистрируют одновременно частоту следования сформированных ударных импульсов, фоновую интенсивность и частотный спектр акустического шума в интервале между первым и вторым ударными импульсами и отраженными сигналами от не менее 2-х колесных пар, преобразуя сформированные ударные импульсы в импульсы прямоугольной формы, определяют их длительность между временами заднего фронта и переднего фронта, разлагая прямоугольные импульсы с правой и левой колеи в ряд Фурье и выделяют основную гармонику правой и левой колеи вида

U_ПК(t)=U_isin(ω₁t+φ₀) правой и

U_ЛК(t)=U_isin(ω₁t+φ₀) левой колеи,

где U_i- амплитуда;

ω₁ - частота;

φ₀- фаза первой гармоники при эксплуатационном зазоре рельсового пути;

затем устанавливают корреляционную связь между величиной изменения межстыкового зазора и изменениями параметров (длительностью импульса и величиной фазы) электрического сигнала из условия пропорциональности:

Δl_Зi(пк)=К₁Δτ_iимп и Δl_Зi(пк)=К₂Δφ_i,

Δl_Зi(лк)=К₁Δτ_iимп и Δl_Зi(лк)=К₂Δφ_i,

где Δl_Зi(пк) - величина изменения i-ого межстыкового зазора на правой колеи,

Δl_Зi(лк) - величина изменения i-ого межстыкового зазора на левой колеи,

i - порядковый номер межстыкового зазора от 1 до ∞,

К₁- коэффициент корреляционной связи между длительностью импульса,

К₂ - коэффициент корреляционной связи между величиной фазы,

τ_iимп - длительность импульса,

Δφ_i - величина фазы;

определяют коэффициент относительного изменения зазора путем отношения длительности импульса и фазы при нормальном зазоре к длительности импульса и фазы при фактическом зазоре и по его величине в интервале (0,8÷0,2) судят о изменении межрельсового зазора, определяя его место нахождение по формуле:

$x_{i} = \sum_{i = 1}^{N} l_{0}$
,

где l₀ - длина рельсового пути между стыками, м;

i - порядковый номер l₀ по координате х;

N - число прямоугольных ударных импульсов,

при этом фиксируя фоновую интенсивность и частотный спектр акустического шума между ударным и отраженным импульсами при исправном рельсовом пути устанавливают корреляционную связь между дефектами и объемом дефектной области и параметрами акустической фоновой интенсивностью и частотным спектром акустического шума:

$Δ V_{Д Е Ф} = К_{Д} W_{Ф . Ш}^{Э К С}$
и $Δ V_{Д Е Ф} = К_{с ш} W_{Ф . Ш}^{Э К С},$

где ΔV_ДЕФ - объемом дефектной области,

К_Д - коэффициент корреляционной связи между эксплуатационным фоновым шумом и частотным спектром и объемом дефектной области,

К_сш - коэффициент корреляционной связи между отношением сигнал/шум и объемом дефектной области,

$W_{Ф . Ш}^{Э К С}$
- акустическая фоновая интенсивность и частотный спектр акустического шума;

далее определяют коэффициент относительного изменения интенсивности акустического фонового шума и частотного спектра путем отношения эксплуатационного фонового шума и частотного спектра к уровню фонового шума и частотного спектра при возникновении дефектов и по его величине в интервале 0,8÷0,2 судят о величине и объеме развития дефектов в рельсовом пути, а затем определяют временные интервалы между задним фронтом первого импульса и передним фронтом второго импульса правой и левой колеи от 2-х колесных пар, разлагая временные интервалы прямоугольных импульсов в ряд Фурье и выделяют основную гармонику вида:

U_ПК(t)=U_isin(ω₁t+φ₀)

U_ЛК(t)=U_isin(ω₁t+φ₀),

где U_i - амплитуда,

ω₁ - частота основной первой гармоники при эксплуатационной параллельности рельсового пути,

φ₀- фаза основной первой гармоники при эксплуатационной параллельности рельсового пути;

устанавливают корреляционную связь между величиной изменения параллельности и изменениями параметров электрического сигнала - длительностью импульса и величиной фазы из условия пропорциональности

ΔL_i=К₃Δτ_iимпи ΔL_i=К₄Δφ_i,

где К₃ - коэффициент корреляционной связи между длительностью импульса;

К₄ - коэффициент корреляционной связи между величиной фазы,

Δτ_iимп - длительность импульса,

Δφ_i - величина фазы;

а затем определяют коэффициент относительного изменения параллельности рельсового пути равным отношению длительности импульса (τ_iимп)_ПК и фазы (φ_iимп)_ПК правой колеи к длительности импульса (τ_iимп)_ЛК и фазы (φ_iимп)_ЛК левой колеи, а по величине коэффициента относительного изменения параллельности в интервале (0,9÷0,8) и по разности и изменению знака между изменениями длительности импульса

Δτ_i=τ_iимп±τ₀

и фазы

Δφ_i=φ_iимп±φ₀

судят о нарушении параллельности рельсовой колеи.